6.3 Productie van metalen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t, mavo
• Leerjaar 3

6.3 Productie van metalen

Leerdoelen 6.3 

• Je kunt vertellen uit welke ertsen ijzer en aluminium worden gemaakt.
  
• Je kunt een productieproces schematisch weergeven in een blokschema.
  
•   Je kunt de reactievergelijking voor de elektrolyse van aluminiumoxide opstellen.
  
• Je kunt de reactievergelijkingen voor de processen in een hoogoven opstellen.
  
• Je kunt de samenstelling van staal beschrijven 

Erts

• Erts: om een onedel metaal te maken, moet je (metaal)erts uit de grond halen. Dit erts moet je verwerken naar een metaal via productiestappen.
• Let op: edelmetalen vind je wél als zuiver metaal in de grond, deze hoef je niet meer te verwerken. 

• IJzererts: voornamelijk ijzer(III)oxide (Fe₂O₃)
• Bauxiet: voornamelijk aluminiumoxide (Al₂O₃) en roest

Erts

• Metalen zitten in de aardkorst als metaalerts
• In de grond vind je aluminiumoxide gemixt met roest, dit heet bauxiet.
• Roest eerst scheiden van aluminiumoxide
• Daarna aluminiumoxide (Al₂O₃) ontleden in Al en O₂

Dit proces kun je weergeven in een blokschema. 

Blokschema

Blokschema: een schematisch overzicht met pijlen in blokken. Je leest blokschema van links naar recht. 

• In een blok staat een proces (zoals scheiden of ontleden)
• Pijlen geven de stofstroom aan. Bij elke pijl staat dus minstens één stof(naam). 

Elektrolyse van aluminium

Wat is elektrolyse ook alweer? 

• Een ontledingsreactie: je hebt één beginstof en meerdere reactieproducten. 

Elektrolyse van aluminium

• Aluminium: metaal met lage dichtheid (toepassing in: vliegtuigen en auto's: het is licht en sterk).
  
• Bauxiet: grondstof voor aluminium.
  
• Bauxiet bestaat voor de helft uit aluminiumoxide
  

Aluminium maken

• Stap 1: scheiden van aluminiumoxide van de rest van bauxiet.
  
• Stap 2: uit gesmolten aluminiumoxide wordt via een ontledingsreactie (elektrolyse) aluminium gemaakt. Veel energie nodig.
  

Elektrolyse van aluminium

Hoogoven

• Hoogoven: in een hoogoven wordt ijzererts omgezet in ijzer.
• Cokes = koolstof
• Slak = vervuiling die je niet in het ijzer wilt hebben

van ruwijzer naar staal

• Ruwijzer: het ruwijzer (dat de oven verlaat) bevat nog veel koolstof (4%), en is daardoor hard en breekbaar. 
• Koolstof moet worden verwijderd, door er zuurstof doorheen te blazen. 
• 2C + O₂ -> 2CO

Van ruwijzer naar staal

• Het ruwijzer dat de hoogovens verlaat wordt omgezet naar staal door koolstof te verwijderen.
• Hoe meer koolstof in het staal zit, hoe harder het staal. 
• In tabel 1 staan verschillende soorten staal.
• Het koolstofgehalte is afhankelijk van de toepassing.

van ruwijzer naar staal

• Gietijzer: bevat veel koolstof, dan is het hard. (putdeksels en tuinkachels, géén constructie. 
• Constructiestaal: minder koolstof, minder hard, beetje buigzaam.

Overzicht van stoffen 

Bauxiet = aluminiumoxide met roest 

Grafiet = koolstof 

IJzererts = ijzeroxide 

Cokes = koolstof 

Slak = afval van hoogoven

Ruwijzer = ijzer met veel koolstof

Staal = ijzer met minder koolstof