Упрощенный домашний вариант восстановления железа в углеродной среде

[Forester]

Приветствую уважаемых камрадов.
Поделюсь результатами эксперимента на выходных.
Многие знают, что ржавое железо поддается восстановлению в углеродной среде. Восстановление - это химический термин, смысл которого противоположный химическому окислению.
Правильная процедура этого процесса подразумевает многостадийное нагревание железа в углеродной среде до высокой температуры и длительное выдерживание. Чтобы окисленное железо в виде рыжей ржавчины Fe2O3, Fe3O4, черного окисла FeO максимально полно восстановилось до металлического Fe. Но такой техпроцесс в реальности мало кто из камрадов может воспроизвести. Ввиду отсутствия высокотемпературной печи или горна, тем более в квартирных условиях.
Поэтому я решил провести для себя эксперимент, что получится, если совместить такую процедуру с шашлыками на природе, образно говоря )
Для этого понадобится реактор - металлическая банка небюольших размеров, которая закрывается металлической крышкой.
В банку помещается ржавое железо, в максимально плотной обсыпке толченого древесного угля. Банка закрывается, помещается в раскаленные угли костра или гриля ,как у меня. И выдерживается там несколько часов. Чем выше будет температура нагрева и чем дольше, тем полнее пройдет переход окислов железа в живое порошковое железо. Оно имеет серо-стальной цвет. Если железки вышли из реактора в таком цвете, а следов ржавчины рыжего цвета нет, то реакция восстановления прошла удачно.
Если одновременно с серым цветом восстановленного железа присутствует также черный цвет, значит часть ржавчины Fe2O3, Fe3O4
восстановилась до черного окисла FeO, а часть до живого железа. Что тоже лучше и красивее чем рыжая ржа, хоть и не идеально. В идеале, черный окисел тоже должен перейти в серое порошковое железо. Но для этого нужен длительный нагрев до очень высокой температуры. Который в гриле, как у меня, может быть не достаточным. В хорошем костре достижение нужной температуры и длительность ее действия получить более вероятно.
Реактор после нагрева должен остывать плавно и обязательно закрытым. Чтобы железо остывало в углероде, а не на воздухе.

После этого, железо кипятится минут 20-30 в растворе щелочи. Я брал раствор сухого NaOH на глаз, поскольку этот реактив у меня есть. Но можно купить в хозмаге жидкое средство для прочистки канализации "Крот", это то же самое. После кипячения и промывки в проточной воде железо можно чистить. Наждачной бумагой, напильником, металлической щеткой ,что кому нравится. Я чистил крупной водостойкой наждачкой, смывая обильную счищаемую черноту водой.

После этого железо высушил на газовой плите, и на горячую провосковал. Я брал для этого консервную банку, растпливал в ней свечные ограки обычные парафиновые, и прогревал железо в расплаве
парафина так, чтобы происходило обильное выделение пузырьков газа. Это при нагревании без доступа воздуха идет реакция превращения остатков окислов черного цвета. Заодно металл избавляется от остатков влаги и консервируется.

Дальше желеки вынимаются пинцетом, остывают и полируются тряпочкой. После этого железо приобретает красивый темный цвет без признаков ржавчины, имеет приятную текстуру, и вполне годится для рамки коллекции.

Конечно, знатоки этой технологии снисходительно пожмут плечами, и могут выдвинуть много аргументов, "как надо" лучше делать, и правильнее. Это я понимаю. Но мало у кого есть доступ к нужному оборудованию, и возможноть выдерживать сложную технологию в ее
идеальном варианте.
Цель этого экперимента - показать, что горшки обжагаются не богами, и для своей домашней колекции вполне можно обойтись подручными
средствами. Паралельно получая удовольсьтвие от пикника )

При этом надо помнить о технике безопасности. Особенно в части процесса, которая делается после прогрева уже дома. Раствор щелочи (едкий натр, "крот" ) - является очень едким веществом, которое может оставить химические ожоги, если попадет на кожу или слизистые облочки, а также испортить вещи, одежду, мебель.
Выполнять работы следует осторожно, в перчатках, избегая брызг. Также осторожно следует вести себя при нагревании воска, парафина на плите. Возможно воспламенение паров парафинов в емкости при нагревании, и возникновение опасности пожара. К этому надо быть готовым, чтобы рука инстиктивно не швырнула банку с горящим расплавом парафина куда глаза глядят )) При попадании горячих брызг на кожу, или при возгорании паров.

На фото стадии эксперимента.
Вот исходные железки, подопытные жертвы эксперимента:


Уголь я растолок прямо в банке балонным ключом вместо пестика )


Железки сложены в баночку из-под оливок, которая будет выполнять роль реактора, и плотно засыпаны толченым древесным углем:


Закрытую металлической крышкой баночку реактора нагреваем до как можно более высокой температуры на как можно более длительное время. Закопав ее в раскаленные угли.


Пока реактор греется, и в нем идут процессы, наслаждаемся приготовлением болюд на гриле. Чтобы жар зря не пропадал ) Никакие опасные газы, или запахи, в процессе восстановления железа из окислов не выделяются, поэтому нашим блюдам ничто не угрожает. Краска со стенок баночки очень быстро выгорает, и дальше можно жарить продукты.


В моем случае баночка в красных углях жарилась примерно 3 часа, после чего я достал ее для плавного охлаждения на воздухе в закрытом виде


Температуру банки периодически проверяем рукой, и когда пузыри ожогов перестают возникать, она считается остывшей. (Шутка, конечно)


Вот так железо выглядело опосля. На фото не очень хорошо видно, цвет был правильный, серый, похожий на цвет титана. Никаких следов рыжей ржи не осталось в помине, она вся перешла в более низковалентные формы чистого железа, и возможно, частично в черный FeO.


Дальше процедура проходила уже в квартире. Я набодяжил раствора едкого натра и прокипятил в нем железки около получаса.




После кипячения в щелочи и промывки в проточной воде (помним о технике безопасности! ), я почистил железо до приемлемого для себя состояния наждачной бумагой. При этом лишняя чернота счистилась, металл приобрел красивый темный цвет с проблесками чистого блестящего железа.


Дальше я железо провосковал на горячую. При этом проявилась приятная на ощупь и вид фактура металла. И на этом мой экперимент окончен.

[Сергей79]

Туговато у вас с химией...

[Forester]

[Сергей79]

В школе надо было просвещаться.
Аргументировать каким образом? Курс вам прочитать?
Восстановление окислов - это настолько процесс, что не дай бог...
Но у вас всё проще и просто.

P.S. На самом деле, слетела шелуха при нагреве, только и всего. Железо и раковины на месте, всё получилось.

[staskarabash]

Железо оно железное. Убрать верхний слой ржавчины, поможет едкий натрий+вакуум. Не день и не два, а очень долго, в зависимости от масы предмета. Больше двух лет лежит в шкафу коса ржв, через пол года начала стрелять. Фрагменты окислов летят до 30см. Автору поста+. Не пытайтесь восстановить окислы, от них надо избавлятся. Бормашинка Вам в помощь.

[Forester]

[Сергей79]

Forester
Не надо выдавать желаемое за действительное)
Я не преподаю, а вот мама - да. Так что можете не переживать про пафос - его там не было.
Ваши крайние фото отвечают на все вопросы, там образования и вовсе не нужно...

[S1ava68]

[Сергей79]

S1ava68
Я имею ввиду эксперЕмента, как такового, не было.