Metaalproductie

Leerdoelen

•Je kunt uitleggen hoe metalen geproduceerd worden.

•Je kunt een productieproces weergeven in een blokschema.

•Je kunt uitleggen hoe de hoogoven werkt.

Van erts naar bruikbaar metaal

Wat is een erts?

Stel je voor dat je ijzer nodig hebt, maar je kunt het niet zomaar uit de grond halen. Waarom niet? Omdat het ijzer dat je in de natuur vindt geen puur ijzer is. Het is een erts. Een erts is een ontleedbare stof. Dat betekent dat het een combinatie is van verschillende atomen, waarin onder andere een metaal zit.

Denk aan het spel Minecraft: daar hak je blokken met 'iron ore' (ijzererts) erin. Dat zijn de ertsen. Je moet ze eerst verwerken om daadwerkelijk ijzer te krijgen. Zo werkt het ook in het echt.

Waarom verwerken?

Als je eenmaal een stukje erts hebt gevonden, kun je het metaal dat erin zit niet meteen gebruiken. Het heeft verschillende productiestappen nodig om een bruikbaar metaal te worden. Het metaal is niet puur genoeg en zit vast aan andere stoffen. Door het erts te verwerken, scheid je het bruikbare metaal van de rest.

Blokschema's

Hoe werkt een blokschema?

Om de verschillende stappen van een productieproces overzichtelijk te maken, gebruik je een blokschema. Een blokschema werkt met rechthoeken en pijltjes:

•Pijltjes: geven de stoffen aan die door het proces heen gaan. Je begint altijd met een beginstof.

•Rechthoekige blokken: hierin zet je het proces of de reactie die met de stof gebeurt.

Het principe: er gaat een beginstof (pijl) door een proces (blok) heen. Hierdoor krijg je verschillende reactieproducten (pijlen). Soms kun je niet meteen iets doen met een reactieproduct, maar moet je nog een extra beginstof toevoegen. Die gaan dan samen in een volgend proces.

Voorbeeld: aluminium uit bauxiet

Zo ziet de productie van aluminium uit bauxiet eruit in een blokschema:

1.Je begint met de beginstof bauxiet.

2.Het bauxiet wordt gescheiden (dit is een proces).

3.Uit de scheiding van bauxiet komen twee stoffen vrij: roest (een reststof) en aluminiumoxide.

4.Het aluminiumoxide is de stof waarmee je verder wil. Deze kan niet zomaar ontleed worden.

5.Daarom wordt een extra stof toegevoegd: grafiet.

6.Samen met grafiet gaat de aluminiumoxide dan smelten en ontleden (dit is weer een proces).

7.Bij dit proces komen twee stoffen vrij: koolstofdioxide (een restproduct) en aluminium.

IJzerproductie in de hoogoven

De hoogoven

Grote productieprocessen, zoals die voor aluminium of voor staal (waar ijzer de basis van is), vinden plaats in speciale fabrieken: hoogovens. De productie van ijzer gebeurt daar op grote schaal.

Het proces in de hoogoven

Bij de ijzerproductie in een hoogoven gaan twee belangrijke stoffen naar binnen:

•IJzererts

•Koolstofcakes (dit zijn plakken koolstof)

Deze stoffen worden in lagen op elkaar gestapeld in de oven. Door de extreme verhitting en ontleding die hier plaatsvindt, komen er nieuwe stoffen vrij:

•Vloeibaar ijzer: het is zo heet in de hoogoven dat het ijzer smelt en vloeibaar wordt. Dit vloeibare ijzer kan onderin de oven via een kraantje worden afgetapt.

•Koolstofdioxide (): Dit komt vrij als gas uit de hoge torens van de hoogoven. We noemen dit ook wel hoogovengas.

Reacties en reststoffen

Helaas is niet al het ijzer dat uit de hoogoven komt perfect. Door het gebruik van de koolstofcakes ontstaat er ook een beetje vervuild ijzer. Dit noemen we slak. De slak wordt afgevoerd als een soort stenen en kan niet als gewoon ijzer gebruikt worden. Als je dit wel zou doen, zou alles wat je ervan maakt snel kapotgaan.