Aluminotermická reakce a Fe-Mn pelosiderit

Po sběru a pražení Fe-Mn pelosideritu jsem počítal s jeho tavbou v replice středověké železářské pece. Shodou různých náhod a okolností se mi tavbu nepodařilo uskutečnit, a tak jsem se rozhodl pro jeden zajímavý experiment. Provést aluminotermickou reakci s napraženou rudou Fe-Mn pelosideritu, kdy hliníkový prášek reaguje s oxidem méně reaktivního kovu s teoretickou možností získat tak kovové železo a mangan.  Většinou se setkáváme u aluminotermických experimentů s použitím koncentrátu oxidu železa Fe₂O₃ nebo Fe₃O₄ (Oxid železnato-železitý).  

Při samotném pražení Fe-Mn pelosideritu si dopředu nemůžeme být jisti výsledkem.  "Nečistý" siderit  FeCO₃ (v Fe-Mn pelosideritu) obsahuje ve své krystalické struktuře prvky (Mn, Mg, Ca), které tam nahrazují Fe. Dále je potřeba přičíst jílové minerály s obsahem SiO₂ (oxid křemičitý) atd...  Navíc při pražení v běžných podmínkách může atmosféra kolísat mezi redukční a oxidační, což může vést ke vzniku směsi obou oxidů, tedy Fe₂O₃ a Fe₃O₄. Zároveň mohou vznikat oxidy manganu v různých oxidačních stavech, včetně Mn₂O₃ (Oxid manganatý) a Mn₃O₄, v závislosti na podmínkách procesu, zejména na teplotě a dostupnosti kyslíku.  

Z toho co jsem napsal, je zřejmé, že je velmi složité určit poměr přidaného hliníkového prášku k vypražené rudě, neboť každý oxid vyžaduje jiný. Měl jsem sice po ruce svůj starý rozbor vypražené rudy, ale každé jednotlivé pražení je jedinečné. Snažil jsem se docílit alespoň co nejlepšího výsledku úpravou nadrcené a vypražené rudy. Po každém procesu drcení jsem ji znovu magneticky separoval, ať už suchou nebo mokrou cestou a prováděl sušení.

První pokus jsem provedl, jako by se jednalo pouze o směs oxidu železitého. Poměr vypražené rudy a hliníkového prášku 3 : 1. Jako zápalnici jsem použil prskavku omotanou hořčíkovou páskou.  Reakce nenastala. U druhého pokusu jsem se snažil poměr rudy a hliníku upravit a dospěl k závěru, že ideální s ohledem na obsah oxidů manganu může být poměr 12 : 5. Reakce nebyla sice tak bouřlivá a možná i teplota nebyla natolik vysoká, aby se jednotlivé kapky kovu sloučily, ale nějaké výsledky se dostavily. Magnetický kov ve formě drobných kuliček prostupoval celou struskou - pravděpodobně železo. Zajímavější byl nemagnetický kov. Jeho hustota cca 6,2 g/cm³ by odpovídala tomu,  že je to nějaký typ slitiny. Nabízí se slitina manganu s hliníkem s vysokým obsahem manganu, což by byl důsledek přebytku hliníku ve směsi.

Teoreticky můžeme uvažovat o tom, že za určitých, přesně daných podmínek, lze pomocí aluminotermické reakce získat z Fe-Mn pelosideritu kovové železo a mangan.

Závěrem bych chtěl upozornit, že aluminotermická reakce je nebezpečná a měla by být prováděna za přísných bezpečnostních podmínek a s ochrannými pomůckami.