철과 관련데 업종에 근무하고 철에 대한 궁금증과 관심으로 철에 관한 포스팅을 해보려합니다.
철(iron)은 인류에 있어서 가장 중요한 자원중 하나라고 생각됩니다.
철의 원료
1. 철광석
철(Fe)을 함유한 광석으로 자철광, 적철광, 갈철광이 있다. 보통은 철의 함량 50∼60퍼센트의 것이 경제성이 있으며, 그 이하의 것은 빈광으로 고품위의 광석에 섞어서 사용한다. 이와 같이 대부분의 철광석은 철의 산화물인 적철석(Fe2O3)이나 자철석(Fe3O4)으로 존재하기 때문에 순수한 철을 뽑아 내기 위해서는 코크스에 의한 환원 작용으로 산소를 제거하면 철을 분리할 수 있다.
출처 : Na이V버 지식백과
2. 코크스
코크스는 석탄의 한 종류로 철을 만드는 과정에서 사용되는 점결탄 입니다.
석탄은 수억년전부터 식물류의 퇴적과정을 거치고 탄화되어 생기게 되는 지층의 퇴적물로 모두에게 익숙한 원료죠.
석탄은 사용목적에 따라 구분되고 가장 많이 사용되는 유연탄은 역청탄, 갈탄 등으로 구분됩니다.철의 원료로 사용되는 석탄은 역청탄 중 점결탄(coking coal)으로 잘 엉겨붙고 뭉치는 성질을 가진 즉, 점결성이좋은 석탄 중 탄소 함유량이 많은 점결탄(coking coal)을 철의 원료로 사용됩니다.
국내는 원료의 대부분은 수입에 의존는데 호주, 러시아, 인니 순으로 많이 수입되었습니다. 그러나 22년 러시아우크라이나 전쟁여파로 수입제재가 발동되자 수입액의 대부분이 호주산을 대체되었고 유럽도 제재에 동참하게 되어호주산 석탄 가격이 크게 반등 했었습니다. 이로인한 인플레이션으로 급변하는 경제에 한 축을 담당하기도 했었죠.
반면 러시아산 석탕은 80%가까이 할인된 가격에 거래가 되었고 러시아제재에 동참하지 않았던 터키, 인도 등으로 유입되었다고 합니다.
철의 녹고 끓고
3. 철의 녹는점과 끓는점
철은 은회색의 금속 고체로 학창시절에 배웠던 원자번호는 26번이고
녹는점은 1538 °C / 끓는점은 2862 °C 라고 합니다. 이전에 철의 비중편에서 언급했던 밀도는 7.87 g/cm3 입니다.
< 철의 비중과 무게를 구하는 공식 >
[Material] 비중 Specific Gravity 철의 무게구하는 법
[ 금속의 물리적 성질 "비중" Study ] 비중은 많이 들어보셔서 친숙한 단어입니다. 간단히 설명하면 어떤 물체의 부피에 해당하는 만큼의 물의 무게에 대한 그 물체의 무게비를 비중(Specific Gravity)
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핵융합의 최종 원소인 철은 지각(땅)에 풍부하고 녹는점이 낮은 청동이 인류에게 먼저 사용되면서 철기시대의
시작을 알렸고 고대 시대접어 들면서 철이 사용되었다고 합니다.
높은 강도와 다양한 형태로 가공이 가능하고 여러가지 합금을 만들어 낼 수 있는 기술의 발전으로 인류에 매우 중요한 역활을 하고 있습니다.
우주로 가기위해 또 다른 메타버스로 가기위해서는....가볍고 강력하면서 유연하고 자가회복되는 철이 개발되겠죠?
그래서 철은 어떻게 만들어 질까?
철의 제련
4. 철의 제련과정
철광석에서 불순물을 제거하고 순수한 철을 얻어내기 위한 과정이 제련입니다.
먼저 용광로를 준비합니다. 준비된 용광로에 철광석(Fe2O3)과 코크스, 석회석을 함께 넣어줍니다.
이제 뜨거운 공기를 불어넣어 코크스의 연소를 도와주면 온도를 높여주면 화학반응이 발생합니다.화학실을 쓰면 눈이 감길 수도 있으니 불타면서 이산화탄소와 일산화탄소가 생성되고 일산화탄소는철광석의 산화 철과 반응하여 순수한 철과 이산화탕소를 생성해 줍니다. 이 과정에서 산화 철이 환원되어순수한 철이 완선 됩니다.
철광석에 불순물인 이산화 규소는 석회석과 반응해 슬래그로 만들어지고 이 슬래그는 용광로에서철을 분리하는데 도움을 주게 됩니다 생성된 순수한 철은 아래로 내려가고 슬래그는 위로 뜨게되면서분리가 됩니다.
이렇게 만들어진 Raw Iron은 선철이라고 하며 후 공정을 통해 다양한 용도의 철로 제작됩니다.
그 철을 주조(casting)로 또는 단조(forging) 덩어리를 가공하여 오늘도 판매하고 있습니다.
산업을 보다보면 정말 다양한 분야 내가 알지 못했던 과정을 통해 움직이고 있다는걸 알게 됩니다.
새로운 것들을 찾고 포스팅해보면 흥미로운게 느끼는 것들이 많습니다. 이런 첫 발견은 어떤과정을 통했는지 놀라우면서 주변에 물건들을 바라보는 내 見에 대해 생각해 봅니다.