Vítejte na Engineering.cz

Železo je lidstvu známo již od prehistorické doby, avšak ne všechny nálezy v přírodě lze pokládat za lidské výtvory. Železné kuličky staré 6000 let, které se nachází v přírodě, jsou meteorického původu.[1] Ani později nalezené vzorky, které vznikly redukcí rud obsahujících železo dřevěným uhlím, nelze považovat za odlité člověkem, protože bez použití měchů nelze dosáhnout patřičné teploty pro jeho redukci.[1]

První železo vzniklé činností člověka, které bylo možno opracovávat kovářským způsobem, je tzv. houbovité železo, které vzniklo nízkoteplotní redukcí železné rudy v tzv. zkujňovacím ohništi. Železná ruda se zahřívala v mělkých jamách s velkým přebytkem dřevěného uhlí rozdmýchávaného měchem. Získaly se tak slinuté kusy kujného železa, které se stavovaly mocným kováním. S tímto způsobem výroby železa se setkáváme prvně u Chetitů ve třetím tisíciletí před naším letopočtem.[2] Chetité výrobu železa velmi dobře střežili a k jeho rozšíření tak došlo teprve po rozpadu Chetitské říše někdy okolo roku 1200 př. n. l., kdy začíná doba železná.[2]

Ve středověku se při zpracovávání přešlo od jam či plochých krbů k malým šachtovým pecím, z nichž se postupem času vyvinuly dnešní vysoké pece. Ve 14. století byl zaveden pohon dmýchadel vodní silou, což vedlo ke zvýšení teploty v peci a získalo se tak železo s větším obsahem uhlíku - litina. Ta sice není kujná, ale lidé se ji velmi brzy naučili zpracovávat na kujné železo novým zahříváním za vydatného přívodu vzduchu - tzv. zkujňování železa.

Významný krok ve zpracování železných rud bylo zavedení koksu jako redukčního činidla na konci 18. století[3]. Jeho použití lze považovat za jeden z hlavních faktorů průmyslové revoluce.[1] Zkujňování železa bylo ve druhé polovině 19. století výrazně zlepšeno pomocí zkujňování větrem (pochod Bessemerův - tzv. Bessemerace 1878) a topení s regenerací tepla (proces Siemensův-Martinův 1865). V poslední době bylo pro výrobu vysoce kvalitních ocelí zavedeno tavení v elektrické peci.[3] (Viz kapitola Zpracování železa na ocel.)

Železo patří vzhledem ke stálosti svého jádra mezi prvky s velmi významným zastoupením na Zemi i ve vesmíru. Železo se vyskytuje také na Měsíci, kde se v jeho zemské kůře vyskytuje v zastoupení 9 %[zdroj?]. V měsíčním prachu je obsažen v kovové formě v množství okolo 0,5%, v průměrně dvanáctimetrové povrchové vrstvě se nachází okolo 1012 tun železa.[4] V zemské kůře činí průměrný obsah železa 4,7 – 6,2 % (62 000 ppm), čímž se řadí na 4. místo podle výskytu prvků (před ním je jen kyslík, křemík a hliník).[4] Předpokládá se, že zemské jádro je složeno především ze železa, kobaltu a niklu a celkový podíl železa na složení naší planety je ještě podstatně vyšší (podle některých údajů až 35 %).[zdroj?]

V mořské vodě se jeho koncentrace pohybuje pouze na úrovni 0,01 miligramů v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom železa přibližně 40 000 atomů vodíku.[zdroj?]

V přírodě se železo vyskytuje ve formě sloučenin v mnoha rudách, které mohou být průmyslově využity k jeho výrobě. Nejvíce se vyskytuje ve formě oxidů a uhličitanů.[4] Z nejznámějších lze jmenovat např. hematit (krevel) Fe2O3, magnetit (magnetovec) Fe3O4, limonit (hnědel) Fe2O3 · x H2O, ilmenit FeTiO3 nebo siderit (ocelek) FeCO3. Známý je i sulfidický pyrit FeS2, který se však kvůli obtížnému oddělení síry od železa průmyslově tolik nezpracovává.[4] Co do obsahu železa, je z těchto rud nejhodnotnější magnetit, který obsahuje téměř tři čtvrtiny hmotnosti železa, ale nejhojněji se vyskytující rudou je hematit. Vzhledem k vysoké dostupnosti železných rud se vybírají ty kvalitnější.

K méně známým rudám železa, které nelze využívat k jeho výrobě, patří například augit (Ca,Mg,Fe)SiO3, chromit (Fe, Mg)Cr2O4, kobaltin (Co,Fe)AsS, jakobsit MnFe2O4, andradit Ca3Fe23+(SiO4)3, olivín (Mg, Fe)2SiO4, triplit (Mn,Fe,Mg,Ca)2(PO4)(F,OH), vivianit Fe3(PO4)2·8(H2O) a wolframit (Fe,Mn)WO4.

Elementární kovové železo, které lze nalézt na zemském povrchu, je buď pozemské nebo meteoritické. Pozemské je vzniklé nejspíše „přirozeným zhutněním“ železa obsaženého v bazaltech, přičemž se poukazuje na přítomnost uhelných vrstev nebo jejich uzavřenin (výskyty na ostrově Disko u Grónska či v Bühlu u Kasselu (Hesensko, Německo), u nás vzácně ze Strak u Duchcova). Meteorický původ železa je praktickým důkazem významné přítomnosti železa v okolním vesmíru a současně v minulosti bylo jediným zdrojem pro výrobu železných nástrojů (nože, zbraně, …).