Masovn - kjemi

Masovn er en sjaktovn for produksjon av råjern. Den kan være svært stor for eksempel 70 m høy og 14 m bred og daglig produsere 3000-5000 tonn råjern. Ovnen blir kontinuerlig fylt fra toppen med en blanding av jernoksid, koks og kalkstein.

Kalksteinen (kalsiumkarbonat) blir tilsatt for å rense jernet. Den dekomponerer til kalsiumoksid og karbondioksid:

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)

Kalsiumoksidet reagerer med sure oksider som kvarts (SiO₂) og difosforpentaoksid (P₂O₅) og amfotære oksider som aluminiumoksid (Al₂O₃) i malmen og danner slagg som kan tappes flytende fra ovnen.

Nederst i ovnen blåses det inn forvarmet luft som reagerer med koksen og og gir karbondioksidgass:

C(s) + O₂(g) → 2CO₂(g)

Reaksjonen utvikler varme (den er sterkt eksoterm) og den varmer reaksjonsblandingen. (Blandingen kan også varmes med elektrisk energi. Det reduserer karbonforbruket.)

Karbondioksidet reagerer videre med koks høyere oppe i ovnen og gir karbonmonoksidgass:

CO₂(g) + C(s) → 2CO(g)

Karbonmonoksid er det viktigste reduksjonsmiddelet for jernoksid til jern:

Fe₂O₃(s) +  3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO₂(g)

Flytende råjern tappes ut i bunnen av ovnen. Det inneholder 90-95 % jern, 3-5 % karbon, 2 % silisium og spor av andre grunnstoffer som var tilstede i malmen. Smeltepunktet for råjern er rundt 1150 ^oC, mens rent jern smelter ved 1540 ^oC.

Karbon i jernet gjør det sprøtt. For å få et seigere og smibart jern må noe av karbonet i råjernet fjernes (se Bessemerprosess). Det gjør man ved å smelte råjernet og tilsette oksygengass slik at karbonet forbrennes. Samtidig blir jernet tilsatt andre grunnstoffer i form av ferrolegeringer for å få stål med ønskede egenskaper.