Eksperymentalny proces otrzymywania żelaza na AGH
Studenci Koła Naukowego Metalurgii Surówki i Stali przeprowadzili eksperymentalny proces otrzymywania żelaza w zrekonstruowanym, na wzór starożytnych, piecu dymarskim.
Do wykonania broni, narzędzi i wielu innych przedmiotów potrzebne jest żelazo. Jednak jak pozyskiwano je w starożytności bez wielkich hut? Tę tajemnicę postanowili rozwikłać studenci Wydziału Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej. W ramach grantu rektorskiego studenci i opiekun koła, dr inż. Paweł Drożdż, odtworzyli starożytny piec dymarski, a następnie przeprowadzili w nim proces produkcji żelaza. Nad tym jak wyglądały i jak działały tego typu piece studenci pracują od dawna. Grant umożliwił im finalizację projektu, który do tej pory istniał jedynie na papierze.
Na ziemiach polskich, zwłaszcza w rejonie Gór Świętokrzyskich, można znaleźć liczne ślady po piecach dymarskich, zwanych również dymarkami, które w czasach starożytnych służyły do produkcji żelaza z rud zawierających kilkanaście procent tego pierwiastka. Rozkwit technologii dymarskiej datuje się na okres od II wieku p.n.e. do V wieku n. e. Piece dymarskie swoim wyglądem przypominały kominy, a budowane były z gliny wymieszanej z trocinami i trawą. Wsadem do pieców były ruda żelaza oraz węgiel drzewny. Do dnia dzisiejszego zachowały się tylko tzw. kloce żużlowe, będące produktem ubocznym w procesie dymarskim. Ten długotrwały proces przebiegał w kilku etapach, które przybliża opiekun Koła MSS, dr inż. Paweł Drożdż i jeden z jego członków Mateusz Krawiec. - Na temat pieców dymarskich dysponujemy w tej chwili raczej przypuszczeniami, niż solidną, udokumentowaną wiedzą. Co jest tego przyczyną? W pracach wykopaliskowych znajdowano tylko efekt poprodukcyjny - mówi Mateusz Krawiec. Dymarki były jedynymi na świecie piecami, które po zakończeniu procesu, aby wyciągnąć łupkę żelaza, należało rozbić. Tym samym wiele szczegółów konstrukcyjnych pieca to wynik domysłów i przypuszczeń. Starożytni hutnicy nie zostawili wielu wskazówek, a o tym jak mogły wyglądać te hutnicze budowle wnioskujemy z archeologicznych pozostałości po nich.
Piec zrekonstruowany przez studentów stanął w jednej z hal technologicznych uczelni i - podobnie jak te starożytne - ulepiono go z cegieł i gliny. Mateusz Krawiec: - Po wyschnięciu pieca zainstalowaliśmy w nim czujniki do pomiaru temperatury i analizy gazów wylotowych powstających w czasie eksperymentu. W piecu rozpalono węgiel drzewny cały czas podnosząc temperaturę w środku, aż osiągnęła punkt krytyczny ponad 1200 stopni C. Następnie wsad uzupełniano na przemian warstwą rudy żelaza i warstwą węgla drzewnego. - W sumie w trakcie całego eksperymentu zasypywano ponad 60 warstw wsadu, to jest około 20 kg rudy i 30 kg węgla drzewnego - dodaje student. Podczas całego procesu studenci prowadzili pomiary i kontrolowali zarówno zmieniającą się temperaturę jak i skład spalin.
Piec rozpalono węglem drzewnym, a następnie wsad uzupełniano na przemian warstwą rudy żelaza i warstwą węgla drzewnego. Dymarka odtworzona w AGH wyposażona była w specjalnie skonstruowaną dmuchawę, która tłoczyła powietrze do pieca. W starożytności powietrze było wprowadzane prawdopodobnie za pomocą miechów lub w sposób naturalny. W piecu cały czas kontrolowano temperaturę. Punktem krytycznym jest 1200 stopni C. Po sześciu godzinach pracy nastąpił moment kulminacyjny - rozbicie pieca i wydobycie łupki żelaza. Jak podkreślali studenci jest to trudny i czasochłonny proces, nie zawsze kończący się otrzymaniem produktu finalnego. Tym razem jednak udało się uzyskać około 2 kg żelaza w postaci bryły, o nieregularnych kształtach. - Łupka żelaza będzie przekuta na okolicznościowe pamiątki związane z 85-leciem naszego Koła Naukowego - mówi dr inż. Paweł Drożdż. W maju, z okazji Dnia Hutnika, zaplanowano kolejny eksperyment. Tym razem studenci - bogatsi o doświadczenie i wiedzę zdobytą podczas styczniowego wytopu - planują pozyskać jeszcze więcej żelaza.
Autor: Anna Żmuda
Fot.: Ewa Wielgosz
Źródło: http://www.agh.edu.pl
Tagi: studenci, AGH, metalurgia, surówka, stal, żelazo, lab, laboratorium, laboratoria
wstecz Podziel się ze znajomymi
03-03-2023
Najdokładniejsze systemy satelitarnego transferu czasu
Nie zawsze zegar atomowy działa lepiej niż kwarcowy.
03-03-2023
Ponad połowa chorych z SARS-CoV2 cierpi na długi covid
Przez długi czas może mieć takie objawy jak zmęczenie.
03-03-2023
Uniwersytet Warszawski będzie kształcić kadry dla energetyki jądrowej
Przekazał Wydział Fizyki UW.
Recenzje