Echdynnu haearn

Y ffwrnais chwyth

Rydyn ni’n echdynnu haearn o fwyn haearn mewn cynhwysydd enfawr o’r enw ffwrnais chwyth. Mae mwynau haearn fel haematit yn cynnwys haearn(III) ocsid, Fe2O3. Rhaid tynnu’r ocsigen o’r haearn(III) ocsid er mwyn gadael yr haearn ar ôl. Yr enw ar adweithiau sy’n tynnu ocsigen yw adweithiau rhydwytho.

Defnyddiau crai’r adwaith

Defnydd craiYn cynnwysSwyddogaeth
Mwyn haearn (haematit)Haearn(III) ocsid (Fe2O3)Cyfansoddyn rydyn ni’n echdynnu’r haearn ohono
GolosgCarbon (C)Rydyn ni’n ei ddefnyddio fel tanwydd ac mae’n adweithio i ffurfio carbon monocsid (mae angen hwn i rydwytho’r haearn(III) ocsid)
CalchfaenCalsiwm carbonad (CaCO3)Mae’n helpu i dynnu amhureddau asidig o’r haearn(III) ocsid drwy adweithio â nhw i ffurfio slag tawdd
AerOcsigen (O2)Darparu ocsigen fel bod y golosg yn gallu llosgi, ac felly mae’n cynhyrchu gwres
Ffwrnais chwyth. Mwyn haearn, carbon a chalchfaen yn y top, aer i mewn yn y gwaelod. Aer i mewn i barth 1, nwyon gwastraff allan o barth 3. Slag allan o dan barth 1, haearn allan yn y gwaelod.

Mae carbon yn fwy adweithiol na haearn, felly mae’n gallu dadleoli haearn o haearn(III) ocsid. Dyma hafaliadau’r adwaith.

Cam un – Mae aer poeth (ocsigen) yn adweithio â’r golosg (carbon) i gynhyrchu carbon deuocsid ac egni gwres i wresogi’r ffwrnais.

C(s) + O2(n) → CO2(n)

Cam dau – Ychwanegu mwy o olosg at y ffwrnais i rydwytho’r carbon deuocsid i ffurfio carbon monocsid, sy’n rhydwythydd da.

CO2(n) + C(s) → 2CO(n)

Cam tri – rhydwytho haearn(III) ocsid.

haearn(III) ocsid + carbon → haearn + carbon deuocsid

2Fe2O3(s) + 3C(s) → 4Fe(h) + 3CO2(n)

Yn yr adwaith hwn, mae’r haearn(III) ocsid yn cael ei rydwytho i ffurfio haearn, ac mae’r carbon yn cael ei ocsidio i ffurfio carbon deuocsid.

Yn y ffwrnais chwyth, mae hi mor boeth nes y gallwn ni ddefnyddio carbon monocsid, yn lle carbon, i rydwytho’r haearn(III) ocsid:

haearn(III) ocsid + carbon monocsid → haearn + carbon deuocsid

Fe2O3(s) + 3CO(s) → 2Fe(h) + 3CO2(n)

curriculum-key-fact
Mae’r ffwrnais chwyth yn broses barhaus (hynny yw, mae adweithyddion yn cael eu hychwanegu’n gyson fel nad yw’r adwaith yn stopio). Mae hyn oherwydd bod angen llawer o egni i ddechrau’r adwaith, sy’n golygu y byddai’n rhy ddrud ac yn defnyddio gormod o egni pe bai’n cael ei ddechrau a’i stopio’n rheolaidd.

Cael gwared ag amhureddau

Mae’r calsiwm carbonad yn y calchfaen yn dadelfennu yn thermol i ffurfio calsiwm ocsid.

calsiwm carbonad → calsiwm ocsid + carbon deuocsid

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(n)

Mae’r calsiwm ocsid yna’n adweithio ag amhureddau silica (tywod) yn yr haematit, i gynhyrchu slag – sef calsiwm silicad. Mae hwn yn cael ei wahanu oddi wrth yr haearn a'i ddefnyddio i wneud arwynebau ffyrdd.

calsiwm ocsid + silica → calsiwm silicad

CaO(s) + SiO2(s) → CaSiO3(h)

Mae’r adwaith hwn yn adwaith niwtralu. Mae calsiwm ocsid yn fasig (gan ei fod yn ocsid metel) ac mae silica yn asidig (gan ei fod yn ocsid anfetel).

Dewis safle i’r ffwrnais chwyth

Mae nifer o ffactorau pwysig i’w hystyried wrth ddewis safle ffwrnais chwyth. Dylai ffwrnais chwyth fod:

  • yn agos at yr arfordir er mwyn gallu mewnforio defnyddiau crai
  • yn agos at ffyrdd a rheilffyrdd er mwyn gallu mynd â chynhyrchion i ble mae eu hangen
  • yn agos at dref neu ddinas, fel bod rhywle i weithwyr fyw gerllaw
  • yn bell oddi wrth ardaloedd adeiledig, fel nad yw sŵn a llygredd y safle’n effeithio ar y boblogaeth leol

Mae Port Talbot, yn ne Cymru, yn enghraifft dda o safle addas i ffwrnais chwyth.