แร่ธาตุเหล็ก แร่ธาตุเหล็ก แหล่งธาตุเหล็กของสัตว์

แร่เหล็กเรียกว่าหินที่มีธาตุเหล็กซึ่งการสกัดเหล็กซึ่งเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ มีแร่ธาตุมากมายที่ประกอบด้วยธาตุเหล็ก แต่โดยส่วนใหญ่แล้ว ปริมาณธาตุเหล็กในพวกมันจะมีน้อย หรือแร่นั้นพบได้ในธรรมชาติในปริมาณเล็กน้อย
แร่ธาตุที่สำคัญที่สุดที่มีธาตุเหล็กสามารถแบ่งออกเป็นสี่กลุ่มต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี: 1) เหล็กออกไซด์; 2) เหล็กคาร์บอเนต; 3) เหล็กซิลิกอน และ 4) สารประกอบเหล็กกำมะถัน ชื่อและรายชื่อแร่ธาตุเหล่านี้แสดงไว้ในตาราง 7.

แมกนีไทต์ สูตรทางเคมีของแมกนีไทต์ (แร่เหล็กแม่เหล็ก) คือ Fe3O4 ประกอบด้วย 72.4% Fe และ 27.6% O2 มีสีเข้มตั้งแต่สีเทาจนถึงสีดำ แร่มีคุณสมบัติแม่เหล็ก syngony เป็นลูกบาศก์ประเภทของสมมาตรคือ hexaoctahedral ความแข็ง 5.5-6; เต้น น้ำหนัก 4.9-5.2 ส่วนแบ่งของแร่นี้ในการผลิตแร่เหล็กทั้งหมดมีน้อย อย่างไรก็ตาม ในบางภูมิภาคทางโลหะวิทยา เช่น ในเทือกเขาอูราลหรือในสวีเดน แร่แมกนีไทต์มีความสำคัญมากกว่า
ภายใต้สภาพธรรมชาติ แมกนีไทต์ในขณะที่ยังคงโครงสร้างผลึกไว้ จะถูกออกซิไดซ์ในระดับหนึ่งหรืออีกระดับหนึ่ง ปริมาณออกซิเจนในแร่เหล็กแม่เหล็กในกรณีนี้ไม่สอดคล้องกับสูตร Fe3O4 หรือ FeO*Fe2O3 อีกต่อไป
โดยปกติในแร่ที่เกิดจากแร่เหล็กแม่เหล็กนอกเหนือไปจากแมกนีไทต์แล้วยังมีผลิตภัณฑ์จากการผุกร่อน - กึ่งมาร์ไทต์และมาร์ไทต์ ตามการจำแนกประเภทที่ Acad นำมาใช้ ปริญญาโท พาฟลอฟ แร่เหล็กแม่เหล็กรวมถึงแร่ดังกล่าวซึ่งมีอัตราส่วน Fetot/FeO น้อยกว่า 3.5 (แทนที่จะเป็น 2.333 ในแร่เหล็กแม่เหล็กที่ไม่ออกซิไดซ์) แร่ที่มีอัตราส่วน Fetot/FeO มากกว่า 3.5 และน้อยกว่า 7 จะถูกจัดประเภทเป็นแร่กึ่งมาร์ติน และในที่สุด แร่ที่มีอัตราส่วน Fetot/FeO มากกว่า 7 จะจัดเป็นแร่มาร์ติน Sokolov ยอมรับตัวเลขเดียวกัน แทนที่จะใช้อัตราส่วน Fetot/FeO ใช้อัตราส่วน Fetot/FeFeO ดังนั้นการจำแนกประเภทแร่แมกนีไทต์ข้างต้นจึงมีเงื่อนไข
เฮมาไทต์ เหล็กออกไซด์บริสุทธิ์ทางเคมีประกอบด้วย 70% Fe และ 30°/o O2 ในธรรมชาติ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามีการปรับเปลี่ยนหลายรูปแบบของเหล็กออกไซด์ 2 ชนิด ได้แก่ a-Fe2O3 เสถียร (trigonal oingony) และ y-Fe2O3 ที่ไม่เสถียร (ระบบลูกบาศก์) ซึ่งมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่แรงและเรียกว่าแมกนีเซียม
ออกไซด์แสดงโดยการปรับเปลี่ยนครั้งแรก สีของผลึกเฮมาไทต์เป็นสีเหล็ก-ดำถึงเทาเหล็ก ความถ่วงจำเพาะของออกไซด์คือ 5.0-5.3 ความแข็ง 5.5-6 ออกไซด์เป็นพื้นฐานของแหล่งแร่เหล็กที่สำคัญที่สุดของโลก ที่เกี่ยวข้องกับหินในยุคทางธรณีวิทยาต่างๆ แร่เหล่านี้มีการกระจายอย่างกว้างขวางในหลากหลายรูปแบบ หลายชนิดเหล่านี้ได้รับการตั้งชื่อตามลักษณะเด่นของพวกมัน เช่น หินเหล็กสีแดง หินเหล็กสีแดงอูลิติก ไมกาเฟอร์รูจินัส หัวแก้วสีแดง เป็นต้น
หินเหล็กสีน้ำตาล เชื่อกันมานานแล้วว่าเหล็กออกไซด์ก่อให้เกิดสารประกอบทางเคมีต่อไปนี้กับน้ำ: ทูไรท์ - 2Fe2O3*H2O (66.31% Fe และน้ำ 5.3% ของไฮเดรต); goethite - Fe2O3 * H2O (62.92% Fe และน้ำ 10.1% ของความชุ่มชื้น); ลิโมไนต์ - 2Fe2O3 * 3H2O (59.88% Fe และน้ำ 14.43% ของความชุ่มชื้น); xythoonderite-Fe2O3*2H2O (57.14% Fe และโหมดไฮเดรต 18.36%); limnite - Fe2O3 * 3H2O (52.3% Fe และ "น้ำให้ความชุ่มชื้น 25.3%)
เมื่อเร็ว ๆ นี้ จากการศึกษาเอ็กซ์เรย์ พบว่าในความเป็นจริง เหล็กออกไซด์ก่อตัวขึ้นกับน้ำ สารประกอบทางเคมีหนึ่งตัวที่มีอัตราส่วน Fe2O3:H2O = 1:1 ซึ่งมีผลึกขัดแตะอยู่บ้าง ธาตุเหล็กไฮดรอกไซด์ที่อุดมไปด้วยน้ำเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยพื้นฐานแล้วไฮโดรเจลไม่ใช่สารประกอบขององค์ประกอบบางอย่าง พวกเขามักจะมีน้ำดูดซับในปริมาณที่แตกต่างกัน
ในตำราวิทยาสมัยใหม่เกี่ยวกับแร่วิทยา สูตร goethite มักจะแสดงเป็น HFeO2 (เนื่องจาก Fe ใน goethite มีความเกี่ยวข้องกับไฮดรอกซิล) และสูตรลิโมไนต์ (เหล็กไฮดรอกไซด์ทั้งหมดซึ่ง Fe2O3:H2O> 1) คือ HFeO2*aq (aqua ในภาษาละติน คือน้ำ ). จากการศึกษาเอ็กซ์เรย์และความร้อนพบว่า Tourite เป็นส่วนผสมของ goethite และ limonite กับ hydrohematite ดังนั้นจึงไม่ใช่แร่อิสระ
ระบบของเกอไทต์เป็นแบบสมมาตรแบบขนมเปียกปูนแบบสมมาตรรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
สีของลิโมไนต์และเกอไทต์มีสีน้ำตาลเข้มถึงดำ ความแข็งของเกอไทต์ 4.5-5.5, ลิโมไนต์ 4-1; ความถ่วงจำเพาะของเกอไทต์คือ 4.0-4.4 ลิโมไนต์ - อยู่ในช่วง 3.3 ถึง 4.0
ตามสภาพร่างกายและลักษณะที่ปรากฏ แร่เหล็กสีน้ำตาลหลายชนิดมีความโดดเด่น: หัวแก้วสีน้ำตาล แร่เหล็กสีน้ำตาลธรรมดา แร่บึงและทะเลสาบและอื่น ๆ
คาร์บอเนต ตัวแทนที่สำคัญที่สุดของกลุ่มนี้คือแร่ที่เรียกว่า siderite, iron spar หรือ feldspar; องค์ประกอบของมันถูกกำหนดโดยสูตร FeCO3 (48.3% Fe และ 37.9% CO2) มักพบแมงกานีสและแมกนีเซียมคาร์บอเนตจากสิ่งเจือปนแบบไอโซมอร์ฟิค Syngony ของ siderite คือตรีโกณมิติ สีของไซด์ไรต์ในสภาพสดคือสีขาวอมเหลือง สีเทา บางครั้งมีสีเขียวหรือน้ำตาลอ่อน ความแข็งของไซด์ไรต์คือ 3.5-4.5; ความถ่วงจำเพาะ 3.9.
ในระหว่างการผุกร่อน ไซด์ไรต์ออกซิไดซ์เพื่อสร้างลิโมไนต์และเกอไทต์
เหล็กซิลิเกต เหล็กซิลิเกตรวมอยู่เป็นสิ่งสกปรกในแร่เหล็กบางชนิด แร่ธาตุหลายชนิดจัดเป็นธาตุเหล็กซิลิเกต เช่น กลุ่มของคลอไรท์ ซึ่งหนึ่งในตัวแทนของแร่คือคาโมไซต์ (สูตรโดยประมาณ 4FeO*Al2O3*3SiO2*4H2O) เนื้อหาของ FeO ในซิลิเกตนี้มีตั้งแต่ 34.3 ถึง 42.5%
จากแร่ธาตุของกลุ่มอื่น ๆ ที่มีธาตุเหล็กซิลิเกตเราควรตั้งชื่อว่า nontronite ซึ่งองค์ประกอบถูกกำหนดโดยสูตร: m (Mg3 [OH] 2) p ((Fe, Al) 2 2) nH2O, almandine - Fe3Al23; และ andradite Ca3Fe23.
สารประกอบกำมะถันของเหล็ก หนึ่งในแร่ธาตุที่เป็นตัวแทนของกลุ่มนี้คือ pyrite (sulfurous pyrites, iron pyrites) FeS2 ซึ่งประกอบด้วย 46.7% Fe และ 53.4% ​​​​S เนื่องจากมีปริมาณกำมะถันสูง แร่ธาตุที่มีเหล็กซัลไฟด์จะไม่ถูกใช้เป็นแร่เหล็ก แร่ไพไรต์หรือแร่ไพไรต์ถูกขุดในปริมาณมากเพื่อการผลิตกรดซัลฟิวริก ในขณะที่แร่นั้นจะถูกคั่วในอากาศ ในระหว่างการคั่ว กำมะถันส่วนใหญ่จะถูกลบออก ส่วนที่เหลือที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่เป็นเหล็กออกไซด์และเรียกว่าเถ้าถ่านหนาแน่น ขี้เถ้าเหล่านี้หลังจากการรวมตัวกันสามารถไปที่เตาหลอม
Marcasite เป็น FeS2 ที่มีหลายรูปแบบและมีระบบขนมเปียกปูน (pyrite มีระบบลูกบาศก์)

มนุษย์เริ่มขุดแร่เหล็กเมื่อหลายศตวรรษก่อน ถึงอย่างนั้นข้อดีของการใช้เหล็กก็ชัดเจน

การค้นหาการก่อตัวของแร่ธาตุที่มีธาตุเหล็กนั้นค่อนข้างง่าย เนื่องจากธาตุนี้ประกอบด้วยเปลือกโลกประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ โดยรวมแล้ว ธาตุเหล็กเป็นธาตุที่มีมากที่สุดเป็นอันดับสี่ในธรรมชาติ

เป็นไปไม่ได้ที่จะพบมันในรูปแบบบริสุทธิ์ เหล็กมีอยู่ในหินหลายประเภทจำนวนหนึ่ง แร่เหล็กมีปริมาณธาตุเหล็กสูงที่สุด การสกัดโลหะซึ่งให้ผลกำไรทางเศรษฐกิจมากที่สุด ปริมาณธาตุเหล็กที่บรรจุอยู่ในนั้นขึ้นอยู่กับที่มาของธาตุเหล็กซึ่งปกติจะอยู่ที่ประมาณ 15%

องค์ประกอบทางเคมี

คุณสมบัติของแร่เหล็ก มูลค่าและคุณลักษณะของแร่เหล็กขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีโดยตรง แร่เหล็กอาจมีธาตุเหล็กและสิ่งเจือปนอื่นๆ ในปริมาณที่แตกต่างกัน มีหลายประเภทขึ้นอยู่กับสิ่งนี้:

• รวยมากเมื่อปริมาณธาตุเหล็กในแร่เกิน 65%;
• อุดมไปด้วยเปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กซึ่งแตกต่างกันไปจาก 60% ถึง 65%
• ปานกลางตั้งแต่ 45% ขึ้นไป
• แย่ซึ่งเปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบที่มีประโยชน์ไม่เกิน 45%

ยิ่งองค์ประกอบของแร่เหล็กเจือปนมากเท่าใด ก็ยิ่งต้องการพลังงานมากขึ้นในการแปรรูป และมีประสิทธิภาพน้อยลงคือการผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

องค์ประกอบของหินอาจเป็นส่วนผสมของแร่ธาตุต่าง ๆ หินเสีย และสิ่งเจือปนอื่น ๆ ซึ่งอัตราส่วนนั้นขึ้นอยู่กับการสะสมของหิน

แร่แม่เหล็กมีความโดดเด่นด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขาอยู่บนพื้นฐานของออกไซด์ที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก แต่ด้วยความร้อนสูงจะสูญเสียไป ปริมาณของหินชนิดนี้ในธรรมชาติมีจำกัด แต่ปริมาณธาตุเหล็กในหินนั้นอาจไม่ด้อยไปกว่าแร่เหล็กสีแดง ภายนอกดูเหมือนคริสตัลทึบสีดำและสีน้ำเงิน

แร่เหล็กสปาร์เป็นหินแร่ที่มีพื้นฐานมาจากแร่ไซด์ไรต์ มักจะมีดินเหนียวจำนวนมาก หินประเภทนี้ค่อนข้างหายากในธรรมชาติ ซึ่งเมื่อได้รับธาตุเหล็กเพียงเล็กน้อย ทำให้ไม่ค่อยได้ใช้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะถือว่าพวกเขาเป็นแร่ประเภทอุตสาหกรรม

นอกจากออกไซด์แล้ว แร่อื่นๆ ที่มีซิลิเกตและคาร์บอเนตยังพบได้ในธรรมชาติ ปริมาณธาตุเหล็กในหินมีความสำคัญมากสำหรับการใช้ในอุตสาหกรรม แต่การมีอยู่ของผลพลอยได้ที่เป็นประโยชน์ เช่น นิกเกิล แมกนีเซียม และโมลิบดีนัมก็มีความสำคัญเช่นกัน

อุตสาหกรรมแอพพลิเคชั่น

ขอบเขตของแร่เหล็กเกือบจะจำกัดอยู่ที่โลหะวิทยา ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการถลุงเหล็กหมูซึ่งขุดโดยใช้เตาเผาแบบเปิดหรือเตาหลอม ทุกวันนี้ เหล็กหล่อถูกใช้ในกิจกรรมต่างๆ ของมนุษย์ รวมถึงในอุตสาหกรรมการผลิตเกือบทุกประเภท

โลหะผสมที่มีธาตุเหล็กหลายชนิดถูกนำมาใช้ในระดับไม่น้อย - เหล็กพบว่ามีการใช้งานที่กว้างที่สุดเนื่องจากความแข็งแรงและคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อน

เหล็กหล่อ เหล็ก และโลหะผสมเหล็กอื่น ๆ ถูกนำมาใช้ใน:

1. วิศวกรรมเครื่องกล สำหรับการผลิตเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ
2. อุตสาหกรรมยานยนต์ สำหรับการผลิตเครื่องยนต์ ตัวเรือน เฟรม ตลอดจนส่วนประกอบและชิ้นส่วนอื่นๆ
3. อุตสาหกรรมการทหารและขีปนาวุธ ในการผลิตอุปกรณ์พิเศษ อาวุธและขีปนาวุธ
4. การก่อสร้างเป็นองค์ประกอบเสริมหรือการสร้างโครงสร้างรับน้ำหนัก
5. อุตสาหกรรมเบาและอาหาร เช่น ภาชนะบรรจุ สายการผลิต หน่วยและอุปกรณ์ต่างๆ
6. อุตสาหกรรมเหมืองแร่ เช่น เครื่องจักรและอุปกรณ์พิเศษ

แหล่งแร่เหล็ก

แร่เหล็กสำรองของโลกมีปริมาณและสถานที่จำกัด พื้นที่สะสมแร่เรียกว่าแหล่งแร่ วันนี้เงินฝากแร่เหล็กแบ่งออกเป็น:

1. ภายนอก พวกมันมีลักษณะเฉพาะโดยตำแหน่งพิเศษในเปลือกโลก ปกติจะอยู่ในรูปของแร่ไททาโนแมกเนไทต์ รูปแบบและตำแหน่งของการรวมดังกล่าวแตกต่างกัน สามารถอยู่ในรูปแบบของเลนส์ ชั้นที่อยู่ในเปลือกโลกในรูปแบบของตะกอน ตะกอนคล้ายภูเขาไฟ ในรูปแบบของเส้นเลือดต่าง ๆ และรูปร่างผิดปกติอื่น ๆ
2. ภายนอก ประเภทนี้รวมถึงการสะสมของแร่เหล็กสีน้ำตาลและหินตะกอนอื่น ๆ
3. การเปลี่ยนแปลง ซึ่งรวมถึงเงินฝากควอร์ตไซต์

เงินฝากของแร่ดังกล่าวสามารถพบได้ทั่วโลกของเรา จำนวนเงินฝากที่ใหญ่ที่สุดกระจุกตัวอยู่ในอาณาเขตของสาธารณรัฐหลังโซเวียต โดยเฉพาะยูเครน รัสเซีย และคาซัคสถาน

ประเทศต่างๆ เช่น บราซิล แคนาดา ออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา อินเดีย และแอฟริกาใต้มีปริมาณธาตุเหล็กสำรองจำนวนมาก ในขณะเดียวกัน เกือบทุกประเทศในโลกก็มีแหล่งที่พัฒนาแล้วของตัวเอง ในกรณีที่ขาดแคลน สายพันธุ์นี้นำเข้าจากประเทศอื่น

การเพิ่มคุณค่าของแร่เหล็ก

ตามที่ระบุไว้แร่มีหลายประเภท ที่อุดมไปด้วยสามารถแปรรูปได้ทันทีหลังจากที่ถูกดึงออกจากเปลือกโลก อื่น ๆ จะต้องได้รับการเสริมสร้าง นอกเหนือจากกระบวนการทำให้เป็นแร่แปรธาตุแล้ว การแปรรูปแร่ยังรวมถึงหลายขั้นตอน เช่น การคัดแยก การบด การแยกและการรวมตัว

จนถึงปัจจุบันมีหลายวิธีในการเพิ่มคุณค่า:

1. ฟลัชชิง

ใช้สำหรับทำความสะอาดแร่จากสิ่งเจือปนด้านข้างในรูปของดินเหนียวหรือทราย ซึ่งล้างออกด้วยเครื่องฉีดน้ำแรงดันสูง การดำเนินการนี้ช่วยให้คุณเพิ่มปริมาณธาตุเหล็กในแร่ที่ไม่ดีได้ประมาณ 5% ดังนั้นจึงใช้ร่วมกับการเสริมแต่งประเภทอื่นเท่านั้น

1. การทำความสะอาดแรงโน้มถ่วง

ดำเนินการโดยใช้สารแขวนลอยชนิดพิเศษซึ่งมีความหนาแน่นเกินกว่าความหนาแน่นของหินเสีย แต่จะด้อยกว่าความหนาแน่นของเหล็ก ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ส่วนประกอบด้านข้างจะลอยขึ้นไปด้านบน และเหล็กจะจมลงสู่ด้านล่างของระบบกันสะเทือน

1. การแยกแม่เหล็ก

วิธีการเสริมสมรรถนะที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งอิงตามระดับการรับรู้ที่แตกต่างกันโดยส่วนประกอบแร่ของผลกระทบของแรงแม่เหล็ก การแยกดังกล่าวสามารถทำได้ด้วยหินแห้ง หินเปียก หรือสลับกันระหว่างสองสถานะ

สำหรับการแปรรูปส่วนผสมแห้งและเปียก จะใช้ถังซักพิเศษที่มีแม่เหล็กไฟฟ้า

1. การลอยตัว

สำหรับวิธีนี้ แร่ที่บดแล้วในรูปของฝุ่นจะถูกหย่อนลงไปในน้ำด้วยการเติมสารพิเศษ (สารลอยตัว) และอากาศ ภายใต้การกระทำของรีเอเจนต์ เหล็กจะเชื่อมฟองอากาศและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ และเศษหินก็จมลงสู่ก้นบ่อ ส่วนประกอบที่มีเหล็กจะถูกเก็บรวบรวมจากพื้นผิวในรูปของโฟม

แร่เหล็กเป็นผลิตภัณฑ์แร่ที่สำคัญที่มนุษย์เริ่มสกัดเมื่อหลายศตวรรษก่อน ตั้งแต่สมัยโบราณ มีการใช้เหล็กกันอย่างแพร่หลายในสภาพบ้านเรือนและสภาพอื่นๆ ของสังคมมนุษย์ ข้อดีและคุณสมบัติที่สำคัญประการหนึ่งของแร่เหล็กคือความสามารถในการผลิตเหล็กที่ได้จากการถลุงแร่

แร่เหล็กสามารถมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน องค์ประกอบของแร่ ตลอดจนเปอร์เซ็นต์ของสิ่งสกปรกและโลหะ ขึ้นอยู่กับชนิดและสถานที่ของการพัฒนา การหาแหล่งทำเหมืองแร่เหล็กด้วยอุปกรณ์ทางเทคนิคที่เหมาะสมไม่ใช่เรื่องยาก เนื่องจากเหล็กเป็นส่วนประกอบมากกว่า 5% ของตะกอนแข็งของเปลือกโลกบนพื้นผิวทั้งหมดของโลก ตามวิกิพีเดียและแหล่งที่เชื่อถือได้อื่น ๆ แร่เหล็กเป็นแร่ที่ขุดได้มากเป็นอันดับสี่ของโลก

อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะพบโลหะนี้ในธรรมชาติในรูปแบบที่บริสุทธิ์ - สามารถพบได้ในปริมาณที่แน่นอนในประเภทและประเภทของหิน (หิน) ที่เป็นที่รู้จักมากที่สุด แร่ (แร่เหล็ก) เป็นหนึ่งในผลกำไรสูงสุดในแง่ของการสกัด ปริมาณธาตุเหล็กในนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของที่มาของแร่เหล็ก

แร่เหล็กมีลักษณะอย่างไรและมันคืออะไร?

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญ เหล็กจะพบได้ในหินหลายชนิด อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกก้อนหินที่สามารถเป็นวัตถุดิบที่มีศักยภาพสำหรับการขุดและพัฒนา ความเป็นไปได้ในการพัฒนาแร่เหล็ก เช่นนี้ ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบร้อยละ

การขุดของมันมีส่วนร่วมอย่างใกล้ชิดเมื่อกว่า 3,000 ปีก่อน เนื่องจากความสามารถในการผลิตผลิตภัณฑ์จากเหล็กที่มีคุณภาพและความทนทานที่ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับทองแดงและทองแดง ซึ่งเริ่มมีการขุดก่อนหน้านี้ ในสมัยนั้นช่างฝีมือที่ทำงานกับโรงถลุงแร่สามารถแยกแยะประเภทของแร่เหล็กได้อย่างถูกต้อง

ปัจจุบัน เป็นธรรมเนียมที่จะต้องแยกแยะวัตถุดิบหลายประเภทที่เหมาะสำหรับการหลอมโลหะที่มีประโยชน์ในภายหลัง:

• แม่เหล็ก;
• แมกนีติโนอะพาไทต์;
• แมกนีติโนไททาเนียม;
• ไฮโดรโกเอไทต์-เกอไทต์;
• ออกไซด์-แม่เหล็ก

แหล่งแร่เหล็กที่อุดมสมบูรณ์นั้นถือเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาณธาตุเหล็ก 57% แต่ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น อาจเป็นการสมควรที่จะพัฒนาแหล่งแร่ซึ่งแร่ประกอบด้วยโลหะที่มีประโยชน์ 26% ในองค์ประกอบของหิน เหล็กมีชัยในรูปของออกไซด์ องค์ประกอบที่เหลือ ได้แก่ ฟอสฟอรัส กำมะถัน และซิลิกา

มีโต๊ะแร่เหล็กซึ่งสะท้อนถึงวัตถุดิบ องค์ประกอบทางเคมี และเปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็ก หากเราถูกชี้นำโดยตัวเลขของตารางเหล่านี้ มีความเป็นไปได้ที่จะแบ่งแร่มีค่าตามระดับความสมบูรณ์และคุณสมบัติของแร่ออกเป็น 4 ประเภท

• รวยมาก - เนื้อหาของโลหะฐานมากกว่า 65%;
• รวยปานกลาง - เปอร์เซ็นต์เหล็กเฉลี่ย 60-65%;
• ปานกลาง - จาก 45% ขึ้นไป;
• คนจน - น้อยกว่า 45% ขององค์ประกอบที่มีประโยชน์ที่ขุดได้โดยทั่วไป

ขึ้นอยู่กับปริมาณของสิ่งเจือปนด้านข้างที่ประกอบเป็นการสะสมของธาตุเหล็ก พลังงานมากหรือน้อยเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการประมวลผล ประสิทธิภาพการผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจากเหล็กขึ้นอยู่กับสิ่งนี้เป็นส่วนใหญ่

ธรรมชาติของแหล่งกำเนิด

ประเภทของทุ่นระเบิดที่รู้จักส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยหลักสามประการ คุณสมบัติและลักษณะของแร่เหล็กนั้นขึ้นอยู่กับพวกมัน

การก่อตัวของแมกมาติก องค์ประกอบของแมกมาเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูงของแมกมาหรือภายใต้สภาวะที่มีกิจกรรมสูงของภูเขาไฟโบราณ อันที่จริง กระบวนการทางธรรมชาติของการผสมและการหลอมของหินได้เกิดขึ้น

แร่ธาตุประเภทนี้เป็นสารประกอบฟอสซิลจากแร่ที่เป็นผลึกซึ่งมีธาตุเหล็กอยู่ในระดับสูง ตามกฎแล้วเงินฝากของแร่อัคนีสามารถพบได้ในโซนของการก่อตัวของพื้นที่ภูเขาโบราณ มันอยู่ในสถานที่เหล่านี้ที่สารหลอมเหลวเข้าใกล้ชั้นผิวของดินมากที่สุด

การก่อตัวของการเปลี่ยนแปลง ในกระบวนการของการก่อตัวดังกล่าวจะเกิดแร่ธาตุประเภทตะกอน แก่นแท้ของกระบวนการนี้จะลดลงตามการเคลื่อนที่ของส่วนต่างๆ ของเปลือกโลก ซึ่งชั้นบางชั้นซึ่งอุดมไปด้วยองค์ประกอบบางอย่างตกอยู่ใต้ก้อนหินที่อยู่ด้านบน

แร่ธาตุซึ่งก่อตัวขึ้นในการเคลื่อนที่ครั้งต่อไป จะเคลื่อนตัวเข้าใกล้พื้นผิวโลกมากขึ้น แร่เหล็กซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวแปรสภาพ มักจะมีเปอร์เซ็นต์ของสารประกอบโลหะที่มีประโยชน์สูงและไม่ได้อยู่ลึกจากพื้นผิวมากเกินไป ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดคือแร่เหล็กแม่เหล็กซึ่งมีธาตุเหล็กมากถึง 75%

การก่อตัวของตะกอน ในกรณีนี้ ปัจจัยหลักของการก่อตัวของทุ่นระเบิดประเภทนี้คือพลังธรรมชาติของธรรมชาติ โดยเฉพาะลมและน้ำ ชั้นหินถูกทำลายและย้ายไปยังที่ราบลุ่ม - ที่นี่พวกเขาสะสมสร้างชั้นแยกจากกัน น้ำทำหน้าที่เป็นตัวทำปฏิกิริยาซึ่งชะล้างสารตั้งต้น ในกระบวนการดังกล่าว จะเกิดการสะสมของแร่เหล็กสีน้ำตาล ซึ่งเป็นมวลที่ร่วนและคลายตัวซึ่งมีแร่ธาตุเจือปนอยู่ในปริมาณสูงและเปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กสูงถึง 35-40%

เนื่องจากลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันของการก่อตัวของหินแปร วัตถุดิบจึงมักถูกผสมภายในชั้นหินด้วยหินอัคนี หินปูน และดินเหนียว ในเงินฝากเดียวกันซึ่งระบุโดยป้ายที่เกี่ยวข้องบนแผนที่พบเงินฝากที่มีแหล่งกำเนิดต่างกันซึ่งผสมกัน สถานที่ที่คาดว่าจะอุดมไปด้วยแร่เหล็กตะกอนในกรณีนี้ถูกกำหนดในกิจกรรมการสำรวจทางธรณีวิทยา

คุณสมบัติพื้นฐานและประเภท แร่เหล็กทำมาจากอะไร?

ชนิดที่พบมากที่สุดมักจะเรียกว่าแร่เหล็กสีแดงซึ่งเป็นพื้นฐานของออกไซด์ออกไซด์ ประกอบด้วยสิ่งเจือปนด้านข้างขั้นต่ำและธาตุเหล็กมากกว่า 70%

แร่เหล็กสีน้ำตาล (ลิโมไนต์) ที่พบบ่อยที่สุดคือแร่เหล็กออกไซด์ที่มี H 2 O ในองค์ประกอบของมัน ตามกฎแล้ว ประมาณหนึ่งในสี่ของเปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กจะรวมอยู่ในองค์ประกอบของลิโมไนต์ ในธรรมชาติ แร่เหล็กสีน้ำตาลสามารถพบได้ในรูปของหินที่มีรูพรุนและหลวมซึ่งมีฟอสฟอรัสและแมงกานีส แร่มีดินเหนียวเป็นหินเสีย

แร่เหล็กแม่เหล็กประกอบด้วยออกไซด์ของแม่เหล็กซึ่งสูญเสียคุณสมบัติภายใต้สภาวะความร้อนสูง ในธรรมชาติพบได้น้อยกว่าหินด้านบน และในแง่ของเปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็ก ในบางกรณีก็ไม่ด้อยกว่าแร่เหล็กสีแดง

แร่เหล็กสปาร์เป็นหินแร่ที่มีสารไซด์ไรต์ซึ่งมีดินเหนียวอยู่ในองค์ประกอบสูง นี่เป็นสายพันธุ์ที่หายากมากและเนื่องจากมีธาตุเหล็กต่ำ จึงขุดได้น้อยกว่ามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ในอุตสาหกรรม

นอกจากออกไซด์แล้ว ยังมีแร่เหล็กประเภทอื่นๆ ซึ่งขึ้นอยู่กับคาร์บอเนตและซิลิเกต

ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ของช่องสำคัญ

เงินฝากหลักทั้งหมดมักจะแบ่งออกเป็น:

1. การเปลี่ยนแปลง - เงินฝากควอร์ตไซต์;
2. ภายนอก - แร่เหล็กสีน้ำตาลและหินตะกอนอื่น ๆ
3. ภายนอก - องค์ประกอบไททาโนแม่เหล็กเด่น

แหล่งแร่ที่คล้ายกันมีอยู่ในเกือบทุกทวีป แหล่งแร่เหล็กส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในอาณาเขตของประเทศ CIS โดยเฉพาะอย่างยิ่งนี่คืออาณาเขตของคาซัคสถาน รัสเซีย และยูเครน ปริมาณแร่เหล็กสำรองที่เพียงพอสามารถอวดได้ในรัฐต่างๆ เช่น แอฟริกาใต้ อินเดีย สหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย แคนาดา และบราซิล มีแผนที่ของแหล่งแร่เหล็กทั้งในระดับโลกและมีรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแหล่งแร่ในอาณาเขตของรัฐใดรัฐหนึ่ง

มูลค่าแร่เหล็กและพื้นที่ที่ใช้

อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับแร่ธาตุเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกับภาคโลหะ แร่เหล็กส่วนใหญ่ใช้ในการถลุงเหล็กโดยใช้เครื่องแปลงหรือเตาเผาแบบเปิด ในทางกลับกัน เหล็กหล่อถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ

ทุกวันนี้ เหล็กกล้าอัลลอยด์ที่ป้องกันการกัดกร่อนและแข็งแกร่งเป็นพิเศษอีกชนิดหนึ่งก็ได้รับความนิยมอย่างมากและมีการผลิตอย่างแข็งขัน ซึ่งแร่เหล็กก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน เป็นโลหะผสมอุตสาหกรรมที่ได้รับความนิยมมากที่สุดและมีชื่อเสียงในด้านความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงสูง

วัสดุเหล็กและเหล็กหล่อใช้ในอุตสาหกรรมต่อไปนี้:

• อุตสาหกรรมการสร้างจรวดและการทหาร การผลิตอุปกรณ์พิเศษ
• วิศวกรรมเครื่องกล รวมถึงการผลิตเครื่องมือกลและกลไกอื่นๆ ของโรงงาน
• การผลิตยานยนต์ (ผลิตเฟรมรถยนต์, ชิ้นส่วนเครื่องยนต์, ตัวเรือนและส่วนประกอบทางกลอื่น ๆ );
• อุตสาหกรรมการขุด (การผลิตอุปกรณ์การขุดหนักและอุปกรณ์พิเศษอื่น ๆ );
• การก่อสร้าง - วัสดุเสริมแรง, การสร้างโครงรองรับ

วิธีการขุด

วิธีการและวิธีการสกัดแร่แร่ออกจากลำไส้ขึ้นอยู่กับความลึกของวัสดุที่ต้องการ ในบริบทนี้ เป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะวิธีหลักสามวิธี:

วิธีเจาะ (การสกัดด้วยพลังน้ำ) - เพื่อทำงานในลักษณะนี้ ผู้เชี่ยวชาญจะเจาะบ่อน้ำที่ไปถึงชั้นหิน โครงสร้างแบบท่อวางอยู่ในส่วนที่เป็นรูปทรงขึ้น โดยวัสดุจะถูกบดและสกัดด้วยแรงดันน้ำอันทรงพลัง นี่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุด หยุดนิ่ง และล้าสมัย ซึ่งไม่ค่อยได้ใช้ในทุกวันนี้

วิธีเพลา - ใช้ในกรณีที่ชั้นอยู่ลึก (สูงถึง 900 เมตร) อย่างแรกเลย การวางแนวทุ่นระเบิดจะถูกตัดผ่าน - ดริฟท์ถูกพัฒนาไปตามตะเข็บ หินถูกบดขยี้และนำขึ้นสู่ผิวด้วยสายพานลำเลียงพิเศษ

วิธีการประกอบอาชีพ - ต่างจากหลุมเจาะซึ่งถือว่าเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ใช้สำหรับทำงานที่ความลึกปานกลาง (สูงสุด 300 เมตร) สำหรับการพัฒนานั้นใช้รถขุดและกลไกที่ทรงพลังที่บดขยี้หิน หลังจากการบดอัด วัสดุจะถูกส่งไปยังโรงงานแปรรูปโดยตรง

แร่เหล็กได้รับการเสริมสมรรถนะอย่างไร?

เนื่องจากการมีอยู่ของแร่ประเภทต่างๆ ตามระดับของปริมาณธาตุเหล็กที่มีอยู่ในแร่ วัสดุที่เสริมคุณค่าน้อยกว่าจะถูกส่งไปยังพืชพิเศษ โดยจะทำการคัดแยก บด แยกออก และจับตัวเป็นก้อน

โดยทั่วไปมี 4 วิธีหลักในการเสริมแร่:

การลอยตัว มวลฝุ่นที่เตรียมไว้เป็นพิเศษจะถูกแช่ใน H 2 O โดยเติมอากาศและสารที่เรียกว่ารีเอเจนต์ลอยตัว ดังนั้นชื่อของกระบวนการเอง - การลอยตัว พวกเขารวมอนุภาคเหล็กกับฟองอากาศและยกขึ้นสู่พื้นผิวในรูปแบบฟอง หินเสียตกลงไปที่ด้านล่าง

การแยกแม่เหล็ก วิธีการทั่วไป โดยพิจารณาจากความแตกต่างของผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อส่วนประกอบต่างๆ ของมวลแร่ การแยกสามารถทำได้ในกรณีของหินเปียกและแห้ง ในระหว่างการประมวลผลจะใช้กลไกดรัมที่ติดตั้งองค์ประกอบแม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลัง

การทำความสะอาดแรงโน้มถ่วง สำหรับการใช้งานนั้นจะใช้สารแขวนลอยพิเศษที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าความหนาแน่นของเหล็กและเหนือความหนาแน่นของหินที่แห้งแล้ง แรงโน้มถ่วงตามธรรมชาติดันส่วนประกอบด้านข้างขึ้น และระบบกันสะเทือนจะดูดซับอนุภาคเหล็กและปล่อยทิ้งไว้ที่ด้านล่าง

ฟลัชชิง มันถูกใช้เพื่อขจัดทรายและดินเหนียวออกจากวัสดุที่สกัด - แยกจากกันก็เพียงพอแล้วที่จะใช้เจ็ทน้ำภายใต้แรงดันสูง กระบวนการนี้เกิดขึ้นภายใต้ความกดดันสูงและให้การเสริมสมรรถนะสูงถึง 5% นี่เป็นตัวบ่งชี้ที่ค่อนข้างเล็ก เนื่องจากวิธีนี้มักใช้ร่วมกับวิธีอื่นเสมอ

วัตถุดิบแร่เหล็ก (IOR) เป็นวัตถุดิบทางโลหะวิทยาประเภทหลักที่ใช้ในโลหะเหล็กสำหรับการผลิตเหล็กสุกร เหล็กรีดิวซ์โดยตรง (DRI) และเหล็กอัดก้อนร้อน (HBI)

มนุษย์เริ่มผลิตและใช้ผลิตภัณฑ์เหล็กในช่วงยุคเหล็กเมื่อประมาณสี่พันปีที่แล้ว ในปัจจุบัน แร่เหล็กเป็นแร่ธาตุที่พบได้บ่อยที่สุดชนิดหนึ่ง บางทีอาจสกัดถ่านหินและวัสดุก่อสร้างจากลำไส้ในปริมาณมากเท่านั้น แร่เหล็กมากกว่า 90% ใช้ในการผลิตเหล็กและเหล็กกล้า

เหล็กหล่อ - โลหะผสมของเหล็กที่มีคาร์บอน (2-4%) โดยทั่วไปจะเปราะและมีสิ่งเจือปนของซิลิกอน แมงกานีส กำมะถัน ฟอสฟอรัส และธาตุผสมในบางครั้ง - โครเมียม นิกเกิล วานาเดียม อลูมิเนียม ฯลฯ หล่อ เหล็กได้มาจากแร่เหล็กในเตาหลอม เหล็กหล่อจำนวนมาก (มากกว่า 85%) ถูกแปรรูปเป็นเหล็ก (เหล็กหล่อขั้นสุดท้าย) ส่วนที่มีขนาดเล็กกว่านั้นใช้สำหรับการผลิตการหล่อขึ้นรูป (เหล็กหล่อ)

เหล็กเป็นโลหะผสมที่หลอมได้ของเหล็กและคาร์บอน (และสารเติมแต่งการเจือปน) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายหลักของการแปรรูปแร่เหล็ก เหล็กมีความแข็งแรงสูง เหนียว ความสามารถในการเปลี่ยนรูปร่างได้ง่ายระหว่างการทำงานร้อนและเย็นโดยใช้แรงกด ได้รับคุณสมบัติที่จำเป็นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีและวิธีการรักษาความร้อน: ทนความร้อน ทนต่อการเสียดสี ทนต่อการกัดกร่อน ทำให้เหล็กเป็นวัสดุโครงสร้างที่สำคัญที่สุด

ผลิตภัณฑ์โลหะผสมเหล็กถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตทุกประเภท แต่ส่วนใหญ่ใช้ในวิศวกรรมเครื่องกลและการก่อสร้างทุน

แร่เหล็กเป็นวัตถุดิบในการผลิตโลหะเหล็ก แร่เหล็กที่สกัดจากดินใต้ผิวดินมักเรียกกันว่า "แร่ดิบ" ในการขุด

วัตถุดิบแร่เหล็ก (IOR) เป็นวัตถุดิบทางโลหะวิทยาชนิดหนึ่งที่ใช้ในโลหะเหล็กสำหรับการผลิตเหล็กสุกรและผลิตภัณฑ์ที่เป็นโลหะ (DRI และ HBI) รวมทั้งในการผลิตเหล็กในปริมาณเล็กน้อย วัตถุดิบแร่เหล็กแบ่งออกเป็นสองประเภท - วัตถุดิบที่เตรียม (จับตัวเป็นก้อน) และวัตถุดิบที่ไม่ได้เตรียม (ไม่จับตัวเป็นก้อน) แร่เหล็กที่เตรียมไว้เป็นวัตถุดิบที่พร้อมสำหรับใช้ในเตาถลุงเหล็กเพื่อการผลิตเหล็ก แร่เหล็กที่ไม่ได้เตรียมไว้เป็นวัตถุดิบในการผลิตวัตถุดิบที่จับตัวเป็นก้อน แร่เหล็กที่ไม่ได้เตรียมไว้คือแร่เข้มข้น เตาถลุงเหล็ก และแร่ซินเตอร์ สารเข้มข้นส่วนใหญ่ผลิตโดยการแยกแร่เหล็กบดที่มีปริมาณธาตุเหล็กต่ำโดยใช้แม่เหล็ก การสกัดธาตุเหล็กในสารละลายเข้มข้นเฉลี่ยประมาณ 80% ปริมาณธาตุเหล็กในสารเข้มข้นคือ 60-65%

Agglore (ค่าปรับแร่เหล็ก) ผลิตจากแร่ที่อุดมด้วยธาตุเหล็กสูง จากการบด คัด ลอก ลอกออก ขนาดอนุภาค -10 mm.

เตาหลอม (แร่ขนาดใหญ่) ผลิตจากแร่อุดมด้วยขนาดชิ้น -70 + 10 mm. วัตถุดิบแร่เหล็กสำหรับกระบวนการเตาหลอมเหล็กต้องอาศัยการรวมตัวและการรวมตัวกัน Agglomerate ได้มาจากแร่ซินเตอร์และสารเข้มข้น และจะใช้เฉพาะสารเข้มข้นสำหรับการผลิตเม็ด

เม็ดทำจากแร่เหล็กเข้มข้นด้วยการเติมหินปูนอันเป็นผลมาจากการอัดเม็ดของส่วนผสม (เม็ดที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 ซม.) และการเผาไหม้ในภายหลัง

เหล็กอัดก้อนร้อน ไม่ใช่แร่เหล็กเพราะ อันที่จริงสิ่งเหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์ของการแปรรูปโลหะแล้ว ในฐานะวัตถุดิบในการผลิตซินเตอร์ จะใช้ส่วนผสมของของเสียจากการผลิตซินเตอร์ ไซเดอร์ หินปูน และเหล็กที่มีปริมาณธาตุเหล็กสูง (เช่น ตะกรัน เป็นต้น) ส่วนผสมนี้ยังอยู่ภายใต้การอัดเป็นก้อนและการเผาผนึก

ค่าทางโลหะวิทยาของแร่เหล็กและสารเข้มข้นถูกกำหนดโดยเนื้อหาของส่วนประกอบที่มีประโยชน์ (Fe) เช่นเดียวกับประโยชน์ (Mn, Ni, Cr, V, Ti) ที่เป็นอันตราย (S, P, As, Zn, Pb, Cu , K, Na) และสิ่งสกปรกที่ก่อตัวเป็นตะกรัน (Si, Ca, Mg, Al) สิ่งเจือปนที่เป็นประโยชน์คือองค์ประกอบโลหะผสมตามธรรมชาติของเหล็กที่ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของเหล็ก สิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายอาจทำให้คุณสมบัติของโลหะแย่ลง (กำมะถันและทองแดงทำให้โลหะมีความเปราะบางสีแดง ฟอสฟอรัส - ความเปราะเย็น สารหนูและทองแดงลดความสามารถในการเชื่อม) หรือทำให้กระบวนการถลุงเหล็กซับซ้อน (สังกะสีทำลายเยื่อบุวัสดุทนไฟของเตาหลอม ตะกั่ว - ทรายแดงโพแทสเซียมและโซเดียมทำให้เกิดการสะสมในท่อก๊าซ)

ปริมาณกำมะถันในแร่ที่จำหน่ายไม่ควรเกิน 0.15% ในแร่และสารเข้มข้นที่ใช้ในการผลิตซินเตอร์และเม็ด ปริมาณกำมะถันที่อนุญาตอาจสูงถึง 0.6% เนื่องจากระดับการกำจัดกำมะถันถึง 60-90% ในระหว่างการจับตัวเป็นก้อนและการคั่วเม็ด ปริมาณฟอสฟอรัสที่จำกัดในแร่ ซินเตอร์ และเม็ดคือ 0.07-0.15% เมื่อถลุงเหล็กธรรมดา การมีอยู่ในส่วนแร่เหล็กของประจุเตาหลอมเหลว (ไม่เกิน) ที่ 0.05-0.1%, Zn 0.1-0.2%, Cu สูงถึง 0.2% ได้รับอนุญาต สิ่งเจือปนที่เกิดจากตะกรันแบ่งออกเป็นพื้นฐาน (Ca, Mg) และกรด (Si, Al) แร่และสารเข้มข้นที่มีอัตราส่วนออกไซด์พื้นฐานต่อกรดสูงกว่าเป็นที่ต้องการ เนื่องจากการป้อนของฟลักซ์ดิบจะลดลงในระหว่างกระบวนการทางโลหะวิทยาที่ตามมา

การก่อตัวของแร่ธรรมชาติที่ประกอบด้วยธาตุเหล็กและสารประกอบในปริมาณที่แนะนำให้ทำการสกัดธาตุเหล็กทางอุตสาหกรรม แม้ว่าธาตุเหล็กจะรวมอยู่ในหินทั้งหมดในปริมาณมากหรือน้อยก็ตาม คำว่าแร่เหล็กเป็นที่เข้าใจกันว่าหมายถึงการสะสมของสารประกอบเฟอร์รูจินัสเท่านั้นซึ่งเหล็กโลหะสามารถหาได้ในขนาดที่ใหญ่และประหยัด

แร่เหล็กประเภทอุตสาหกรรมต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

• ไททาเนียม-แม่เหล็กและอิลเมไนต์-ไททาโนแมกเนไทต์ในหินมาฟิคและอุลตรามาฟิค
• อะพาไทต์-แมกเนไทต์ในคาร์บอเนต
• แมกนีไทต์และแมกโน-แมกนีไทต์ในสการ์น
• แมกนีไทต์-เฮมาไทต์ในควอตซ์เหล็ก
• Martite และ martite-hydrohematite (แร่ที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งเกิดขึ้นหลังจากควอตซ์เหล็ก);
• Goethite-hydrogoethite ในเปลือกโลกที่ผุกร่อน

ผลิตภัณฑ์แร่เหล็กมีสามประเภทที่ใช้ในโลหะวิทยา: แร่เหล็กแยก (แร่ที่หลอมละลายโดยการแยกตัวออกจากกัน) แร่ซินเทอร์ (เผา จับเป็นก้อนโดยการอบชุบด้วยความร้อน) และเม็ด (มวลเหล็กดิบที่มีการเติมฟลักซ์ (โดยปกติคือหินปูน); ปั้นเป็นลูกกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1-2 ซม.)

X องค์ประกอบทางเคมี

ตามองค์ประกอบทางเคมี แร่เหล็กคือออกไซด์ ไฮเดรตของออกไซด์ และเกลือคาร์บอนิกของเฟอร์รัส ออกไซด์ พวกมันเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปของแร่ธาตุต่าง ๆ ซึ่งที่สำคัญที่สุดคือ: แมกนีไทต์หรือแร่เหล็กแม่เหล็ก เกอไทต์หรือความมันวาวของเหล็ก (แร่เหล็กสีแดง); ลิโมไนต์หรือแร่เหล็กสีน้ำตาลซึ่งรวมถึงแร่บึงและทะเลสาบ สุดท้ายคือ แร่หินไซด์ไรต์ หรือแร่เหล็กสปาร์ (เหล็กสปาร์) และแร่ทรงกลมชนิดต่างๆ โดยปกติ แร่แร่แต่ละชนิดที่สะสมตามชื่อจะเป็นส่วนผสมของแร่เหล่านี้ บางครั้งอยู่ใกล้กันมากกับแร่ธาตุอื่นๆ ที่ไม่มีธาตุเหล็ก เช่น ดินเหนียว หินปูน หรือแม้แต่กับองค์ประกอบของหินอัคนีที่เป็นผลึก บางครั้งแร่ธาตุเหล่านี้บางชนิดจะพบรวมกันในแหล่งเดียวกัน แม้ว่าโดยส่วนใหญ่แล้วแร่ธาตุหนึ่งจะมีอิทธิพลเหนือกว่า ในขณะที่แร่ธาตุอื่นๆ มีความเกี่ยวข้องทางพันธุกรรมกับแร่ธาตุดังกล่าว

แร่เหล็กที่อุดมสมบูรณ์

แร่เหล็กที่อุดมไปด้วยมีธาตุเหล็กมากกว่า 57% และซิลิกาน้อยกว่า 8 ... 10% กำมะถันและฟอสฟอรัสน้อยกว่า 0.15% เป็นผลพลอยได้จากการเพิ่มคุณค่าทางธรรมชาติของเฟอร์รูจินัสควอทซ์ไซต์ ซึ่งเกิดจากการชะล้างของควอตซ์และการสลายตัวของซิลิเกตในระหว่างกระบวนการของสภาวะดินฟ้าอากาศหรือการเปลี่ยนแปลงในระยะยาว แร่เหล็กที่ไม่ดีสามารถมีธาตุเหล็กอย่างน้อย 26%

แร่เหล็กที่อุดมด้วยสัณฐานวิทยามีสองประเภทหลัก: แบบแบนและแบบเส้นตรง ผลึกที่มีลักษณะแบนราบอยู่บนยอดของชั้นหินควอทซ์ที่มีแร่เหล็กเป็นชั้นที่จุ่มลงไปสูงชันในรูปแบบของพื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีฐานคล้ายกระเป๋าและเป็นของเปลือกโลกที่มีสภาพดินฟ้าอากาศโดยทั่วไป การสะสมเชิงเส้นเป็นร่างแร่รูปทรงลิ่มของแร่ที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งตกลงไปในส่วนลึกของรอยเลื่อน, การแตกหัก, การบด, การโค้งงอในกระบวนการของการเปลี่ยนแปลง แร่มีลักษณะเฉพาะโดยมีธาตุเหล็กสูง (54…69%) และมีปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสต่ำ ตัวอย่างที่มีลักษณะเฉพาะที่สุดของการสะสมแร่แปรสภาพของแร่ที่อุดมสมบูรณ์อาจเป็นแหล่งแร่ Pervomaiskoye และ Zheltovodskoye ทางตอนเหนือของ Krivbass แร่เหล็กที่อุดมไปด้วยจะใช้สำหรับการถลุงเหล็กในเตาเผาแบบเปิด การผลิตคอนเวอร์เตอร์ หรือเพื่อลดปริมาณธาตุเหล็กโดยตรง (เหล็กอัดก้อนร้อน)

หุ้น

ปริมาณสำรองแร่เหล็กที่พิสูจน์แล้วของโลกอยู่ที่ประมาณ 160 พันล้านตัน ซึ่งมีธาตุเหล็กบริสุทธิ์ประมาณ 80 พันล้านตัน จากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐฯ แร่เหล็กที่ฝากไว้ของรัสเซียและบราซิลมีสัดส่วน 18% ของปริมาณสำรองเหล็กของโลก ทรัพยากรโลกและปริมาณสำรองแร่เหล็ก ณ วันที่ 01/01/2010:

ผู้ผลิตวัตถุดิบแร่เหล็กรายใหญ่ที่สุดในปี 2553

ตามที่สหรัฐอเมริกา การสำรวจทางธรณีวิทยา การผลิตแร่เหล็กของโลกในปี 2552 มีจำนวน 2.3 พันล้านตัน (เพิ่มขึ้น 3.6% เมื่อเทียบกับปี 2551)

โลหะเงิน-ขาวที่อ่อนตัวได้และมีปฏิกิริยาเคมีสูง: เหล็กจะสึกกร่อนอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงหรือในอากาศที่มีความชื้นสูง ในออกซิเจนบริสุทธิ์ ธาตุเหล็กจะลุกไหม้ และในสถานะที่กระจายตัวอย่างประณีต จะจุดไฟในอากาศได้เองตามธรรมชาติ ถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ Fe (lat. Ferrum) หนึ่งในโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก (อันดับสองรองจากนี้)

ดูสิ่งนี้ด้วย:

โครงสร้าง

สำหรับธาตุเหล็ก มีการดัดแปลงหลายรูปแบบ ซึ่งการดัดแปลงที่อุณหภูมิสูง - γ-Fe (สูงกว่า 906 °) ก่อให้เกิดตาข่ายของลูกบาศก์ที่มีผิวหน้าอยู่ตรงกลางของประเภท Cu (a 0 \u003d 3.63) และค่าต่ำ - การปรับเปลี่ยนอุณหภูมิ - α-Fe-lattice ของลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลางของประเภทα-Fe ( a 0 = 2.86)
ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิความร้อน เหล็กสามารถปรับเปลี่ยนได้สามแบบ โดยมีโครงสร้างที่แตกต่างกันของโครงผลึก:

1. ในช่วงอุณหภูมิจากต่ำสุดถึง 910 ° C - a-ferrite (alpha-ferrite) มีโครงสร้างผลึกขัดแตะในรูปแบบของลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลาง
2. ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 910 ถึง 1390 องศาเซลเซียส - ออสเทนไนต์ ตะแกรงคริสตัลซึ่งมีโครงสร้างของลูกบาศก์ที่มีใบหน้าอยู่ตรงกลาง
3. ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 1390 ถึง 1535 ° C (จุดหลอมเหลว) - d-ferrite (delta-ferrite) ผลึกแลตทิซของดี-เฟอร์ไรท์นั้นเหมือนกับของอะ-เฟอร์ไรท์ ความแตกต่างระหว่างอะตอมทั้งสองนี้แตกต่างกัน (มากสำหรับ d-ferrite) เท่านั้น

เมื่อเหล็กเหลวถูกทำให้เย็นลง ผลึกปฐมภูมิ (ศูนย์กลางการตกผลึก) จะปรากฏขึ้นพร้อมกันที่จุดต่างๆ ของปริมาตรที่หล่อเย็น ในระหว่างการหล่อเย็นที่ตามมา เซลล์ผลึกใหม่จะถูกสร้างขึ้นรอบๆ ศูนย์แต่ละแห่ง จนกว่าโลหะเหลวจะหมดไป
ผลที่ได้คือโครงสร้างที่ละเอียดของโลหะ แต่ละเม็ดมีตาข่ายคริสตัลที่มีทิศทางที่แน่นอนของแกน
เมื่อเหล็กแข็งเย็นลง ในระหว่างการเปลี่ยนจาก d-ferrite เป็น austenite และ austenite เป็น α-ferrite ศูนย์การตกผลึกใหม่สามารถปรากฏขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงขนาดเกรนที่สอดคล้องกัน

คุณสมบัติ

ในรูปบริสุทธิ์ภายใต้สภาวะปกติ เป็นของแข็ง มีสีเทาเงินและเงาโลหะที่เด่นชัด คุณสมบัติทางกลของเหล็กรวมถึงระดับความแข็งในระดับ Mohs เท่ากับสี่ (กลาง) เหล็กมีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี คุณลักษณะสุดท้ายสามารถสัมผัสได้โดยการสัมผัสวัตถุเหล็กในห้องเย็น เนื่องจากวัสดุนี้นำความร้อนได้รวดเร็ว จึงใช้ความร้อนจากผิวได้มากในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้คุณรู้สึกหนาว
ตัวอย่างเช่น เมื่อสัมผัสต้นไม้ จะสังเกตได้ว่าค่าการนำความร้อนต่ำกว่ามาก คุณสมบัติทางกายภาพของเหล็กคือจุดหลอมเหลวและจุดเดือด อันแรกคือ 1539 องศาเซลเซียส ที่สองคือ 2860 องศาเซลเซียส สรุปได้ว่าคุณสมบัติเฉพาะของเหล็กมีความเหนียวและหลอมละลายได้ดี แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด คุณสมบัติทางกายภาพของธาตุเหล็กยังรวมถึงภาวะแม่เหล็กไฟฟ้าด้วย มันคืออะไร? เหล็ก ซึ่งเราสามารถสังเกตคุณสมบัติทางแม่เหล็กในตัวอย่างที่ใช้งานได้จริงทุกวัน เป็นโลหะชนิดเดียวที่มีคุณสมบัติโดดเด่นไม่เหมือนใคร เนื่องจากวัสดุนี้สามารถถูกทำให้เป็นแม่เหล็กได้ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก และหลังจากการสิ้นสุดของการกระทำของหลัง เหล็ก ซึ่งเป็นคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เพิ่งก่อตัวขึ้น ยังคงเป็นแม่เหล็กเป็นเวลานาน ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าในโครงสร้างของโลหะนี้มีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากที่สามารถเคลื่อนที่ได้

สำรองและการผลิต

เหล็กเป็นองค์ประกอบทั่วไปอย่างหนึ่งในระบบสุริยะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนโลก ส่วนสำคัญของธาตุเหล็กของดาวเคราะห์ภาคพื้นดินนั้นตั้งอยู่ในแกนกลางของดาวเคราะห์ ซึ่งมีเนื้อหาประมาณ 90% ปริมาณธาตุเหล็กในเปลือกโลกคือ 5% และในเสื้อคลุมประมาณ 12%

ในเปลือกโลก ธาตุเหล็กมีการกระจายอย่างกว้างขวาง - คิดเป็นประมาณ 4.1% ของมวลของเปลือกโลก (อันดับที่ 4 ในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมด 2 ในบรรดาโลหะ) ในเสื้อคลุมและเปลือกโลก เหล็กมีความเข้มข้นเป็นส่วนใหญ่ในซิลิเกต ในขณะที่เนื้อหามีนัยสำคัญในหินพื้นฐานและหิน ultrabasic และในหินที่เป็นกรดและปานกลาง
แร่และแร่ธาตุจำนวนมากที่มีธาตุเหล็กเป็นที่รู้จักกันดี แร่เหล็กที่มีความสำคัญทางปฏิบัติมากที่สุดคือแร่เหล็กสีแดง (เฮมาไทต์, Fe2O3; ประกอบด้วย Fe มากถึง 70%), แร่เหล็กแม่เหล็ก (แม่เหล็ก, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4 ; ประกอบด้วย 72.4% Fe), แร่เหล็กสีน้ำตาลหรือลิโมไนต์ ( goethite และ hydrogoethite, FeOOH และ FeOOH nH 2 O ตามลำดับ) เกอไทต์และไฮโดรโกเอไทต์มักพบในเปลือกโลกที่ผุกร่อน ก่อตัวเป็น "หมวกเหล็ก" ซึ่งมีความหนาหลายร้อยเมตร พวกมันยังสามารถเป็นแหล่งกำเนิดตะกอน ตกจากสารละลายคอลลอยด์ในทะเลสาบหรือบริเวณชายฝั่งทะเล ในกรณีนี้จะเกิดแร่น้ำมันหรือพืชตระกูลถั่ว พวกมันมักจะมีวิเวียนไนต์ Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O ซึ่งก่อตัวเป็นผลึกยาวสีดำและมวลรวมที่แผ่รัศมี
ปริมาณธาตุเหล็กในน้ำทะเลคือ 1 10 -5 -1 10 -8%
ในอุตสาหกรรม เหล็กได้มาจากแร่เหล็ก ส่วนใหญ่มาจากเฮมาไทต์ (Fe 2 O 3) และแมกนีไทต์ (FeO·Fe 2 O 3)
มีหลายวิธีในการสกัดธาตุเหล็กจากแร่ ที่พบบ่อยที่สุดคือกระบวนการโดเมน
ขั้นตอนแรกของการผลิตคือการลดปริมาณเหล็กที่มีคาร์บอนในเตาหลอมที่อุณหภูมิ 2,000 °C ในเตาหลอมเหลว คาร์บอนในรูปของโค้ก แร่เหล็กในรูปของการเผาผนึกหรือเม็ด และฟลักซ์ (เช่น หินปูน) จะถูกป้อนจากด้านบนและพบกับกระแสลมร้อนที่ฉีดจากด้านล่าง
นอกจากกระบวนการเตาหลอมเหล็กแล้ว กระบวนการผลิตเหล็กโดยตรงยังเป็นเรื่องปกติ ในกรณีนี้ แร่ที่บดแล้วจะผสมกับดินเหนียวพิเศษเพื่อสร้างเม็ด เม็ดถูกคั่วและผ่านกรรมวิธีในเตาเพลาด้วยผลิตภัณฑ์แปลงก๊าซมีเทนร้อนที่มีไฮโดรเจน ไฮโดรเจนจะลดธาตุเหล็กได้อย่างง่ายดายโดยไม่ทำให้เหล็กปนเปื้อนด้วยสิ่งเจือปน เช่น กำมะถันและฟอสฟอรัส ซึ่งเป็นสิ่งเจือปนทั่วไปในถ่านหิน ได้เหล็กมาในรูปของแข็ง แล้วหลอมลงในเตาไฟฟ้า เหล็กบริสุทธิ์ทางเคมีได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือ

ต้นทาง

ต้นกำเนิดของเหล็กเทลลูริก (ภาคพื้นดิน) นั้นไม่ค่อยพบในลาวาบะซอลต์ (Wifaq เกาะดิสโก้ นอกชายฝั่งตะวันตกของกรีนแลนด์ ใกล้เมืองคัสเซิล ประเทศเยอรมนี) Pyrrhotite (Fe 1-x S) และ cohenite (Fe 3 C) มีความเกี่ยวข้องกับทั้งสองจุด ซึ่งอธิบายทั้งการลดคาร์บอน (รวมถึงจากหินเจ้าบ้าน) และการสลายตัวของสารเชิงซ้อนคาร์บอนิลของประเภท Fe(CO) n . ในเมล็ดธัญพืชด้วยกล้องจุลทรรศน์ มีการสร้างมากกว่าหนึ่งครั้งในหิน ultrabasic ดัดแปลง (กลับกลอก) เช่นเดียวกับใน paragenesis กับ pyrrhotite ซึ่งบางครั้งมีแมกนีไทต์เนื่องจากเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยารีดักชัน มันหายากมากในเขตออกซิเดชันของแร่ระหว่างการก่อตัวของแร่หนองบึง การค้นพบในหินตะกอนที่เกี่ยวข้องกับการลดลงของสารประกอบเหล็กโดยไฮโดรเจนและไฮโดรคาร์บอนได้รับการลงทะเบียนแล้ว
พบธาตุเหล็กเกือบบริสุทธิ์ในดินบนดวงจันทร์ ซึ่งสัมพันธ์กับการตกของอุกกาบาตและกระบวนการแมกมาติก ในที่สุด อุกกาบาตสองประเภท เหล็กหินและเหล็ก มีโลหะผสมเหล็กตามธรรมชาติเป็นส่วนประกอบในการขึ้นรูปหิน

แอปพลิเคชัน

เหล็กเป็นโลหะที่ใช้กันมากที่สุดชนิดหนึ่ง โดยคิดเป็นสัดส่วนถึง 95% ของการผลิตทางโลหะวิทยาของโลก
เหล็กเป็นส่วนประกอบหลักของเหล็กและเหล็กหล่อ ซึ่งเป็นวัสดุโครงสร้างที่สำคัญที่สุด
เหล็กสามารถเป็นส่วนหนึ่งของโลหะผสมที่มีพื้นฐานมาจากโลหะอื่นๆ เช่น นิกเกิล
เหล็กออกไซด์แม่เหล็ก (แม่เหล็ก) เป็นวัสดุสำคัญในการผลิตอุปกรณ์หน่วยความจำคอมพิวเตอร์ระยะยาว: ฮาร์ดไดรฟ์ ฟลอปปีดิสก์ ฯลฯ
ผงแมกนีไทต์ชนิด Ultrafine ใช้ในเครื่องพิมพ์เลเซอร์ขาวดำหลายรุ่นผสมกับเม็ดพอลิเมอร์เป็นผงหมึก ใช้ทั้งสีดำของแมกนีไทต์และความสามารถในการยึดติดกับลูกกลิ้งถ่ายโอนแบบแม่เหล็ก
คุณสมบัติพิเศษของเฟอร์โรแมกเนติกของโลหะผสมที่มีธาตุเหล็กเป็นส่วนประกอบหลักมีส่วนช่วยให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าสำหรับแกนแม่เหล็กของหม้อแปลงและมอเตอร์ไฟฟ้า
เหล็ก (III) คลอไรด์ (เฟอริกคลอไรด์) ใช้ในการปฏิบัติการวิทยุสมัครเล่นสำหรับการแกะสลักแผงวงจรพิมพ์
เฟอร์รัสซัลเฟต (ไอรอนซัลเฟต) ผสมกับคอปเปอร์ซัลเฟตใช้เพื่อควบคุมเชื้อราที่เป็นอันตรายในสวนและการก่อสร้าง
เหล็กใช้เป็นแอโนดในแบตเตอรี่เหล็ก-นิกเกิล แบตเตอรี่ไอรอน-แอร์
สารละลายน้ำของคลอไรด์ของเหล็กไดวาเลนต์และเฟอริกรวมถึงซัลเฟตถูกใช้เป็นสารตกตะกอนในการทำให้น้ำธรรมชาติและน้ำเสียบริสุทธิ์ในการบำบัดน้ำของผู้ประกอบการอุตสาหกรรม

เหล็ก (อังกฤษเหล็ก) - Fe

การจำแนกประเภท

เฮ้ CIM Ref1.57