Залізовмісні мінерали. Мінерали заліза. Тварини заліза

Залізними рудами називаються гірські породи, що містять залізо, витяг заліза з яких є економічно доцільним. Мінералів, що містять залізо, дуже багато, але здебільшого або вміст заліза в них невеликий, або самий мінерал зустрічається в природі в невеликих кількостях.
Мінерали, що містять найбільше значення, що містять залізо, можуть бути розділені на наступні чотири групи залежно від їх хімічного складу: 1) оксиди заліза; 2) вуглекисле залізо; 3) крем'янисте залізо і 4) сірчисті сполуки заліза. Назви та перелік цих мінералів представлені в табл. 7.

магнітет. Хімічна формула магнетиту (магнітного залізняку) Fe3O4. У ньому міститься 72,4% Fe та 27,6% O2. Колір його темний від сірого до чорного; мінерал має магнітні властивості. Сингонія кубічна, вид симетрії гексооктаедричний, твердість 5,5-6; уд. вага 4,9-5,2. Частка цього мінералу загалом видобутку залізних руд невелика. Однак у деяких металургійних районах, наприклад на Уралі або Швеції, магнетитові руди є переважаючими.
У природних умовах магнетит, зберігаючи свою кристалічну будову, тією чи іншою мірою окислюється. Зміст кисню в магнітному залізняку у разі вже не відповідає повністю формулі Fe3O4 чи FeO*Fe2O3.
Зазвичай у рудах, утворених магнітним залізняком, крім магнетиту, зустрічаються продукти його вивітрювання – напівмартит та мартіт. За класифікацією, прийнятою акад. М.А. Павловим. до магнітних залізняків відносять такі руди, у яких відношення Feобщ/FeO менше 3,5 (замість 2.333 у неокисленому магнітному залізняку). До напівмартитам відносять руди з відношенням Feобщ/FeO більше 3,5 і менше 7 і, нарешті, до мартитів - руди зі ставленням Feобщ/FeO більше 7. І.А. Соколов, приймаючи ті самі цифри, берег замість відношення Feобщ/FeO відношення Feобщ/FeFeO. Таким чином, наведена класифікація магнетитових руд є умовною.
Гематит. У хімічно чистого окису заліза міститься 70% Fe і 30°/о O2. У природі відомі дві поліморфні модифікації окису заліза - стійка a-Fe2O3 (тригональної оінгонії) і нестійка y-Fe2O3 (кубічної сингонії), що має сильномагнітні властивості і має назву маггеміту.
Гематит представлений першою модифікацією. Колір кристалічних різниць гематиту залізо-чорний до сталево-сірого. Питома вага гематиту 5,0-5,3, твердість 5,5-6. Гематит становить основу найважливіших у світі родовищ залізняку. Пов'язані з породами різних геологічних періодів, ці руди поширені у різноманітних видах. Багато з цих видів названі за їх відмінними рисами; наприклад, червоний залізняк, оолітовий червоний залізняк, залізиста слюда, червона скляна голова тощо.
Бурі залізняки. Довгий час вважалося, що окис заліза утворює з водою такі хімічні сполуки: турьіт - 2Fe2O3*H2O (66,31% Fe та 5,3% гідратної води); гетит - Fe2O3*H2O (62,92% Fe та 10,1% гідратної води); лимоніт - 2Fe2О3*3Н2О (59,88% Fe та 14,43% гідратної води); ксаїтоондерит-Fe2O3*2Н2О (57,14% Fe та 18,36% гідратної моди); лімніт - Fe2O3*3Н2О (52,3% Fe та "25,3% гідратної води).
Останнім часом в результаті рентгенометричних досліджень встановлено, що насправді окис заліза утворює з водою одну хімічну сполуку з відношенням Fe2О3:H2O = 1:1, яка має певні кристалічні грати. Дедалі багатші водою різниці гідроксидів заліза сутнісно є гидрогелями, а чи не сполуками певного складу. Вони, як правило, містять адсорбовану воду у різних кількостях.
У сучасних підручниках з мінералогії формулу гетиту часто зображують у вигляді HFeO2 (з огляду на те, що Fe у гетиті пов'язане з гідроксилом), а формула лимоніту (всі гідроокиси заліза, для яких Fe2O3:H2O > 1)-HFeO2*aq (aqua латиною вода ). Тур'єт, за рентгенометричними та термічними дослідженнями, виявився сумішшю гетиту та лімоніту з гідрогематитом і, отже, не є самостійним мінералом.
Сингонія гетиту – ромбічна, ромбодипірамідальний вид симетрії.
Колір лимоніту та гетиту – темнобурий до чорного. Твердість гетиту 4,5-5,5, лимоніту 4-1; питома вага гетиту 4,0-4,4, лимонита - коливається від 3,3 до 4,0.
За фізичним станом та зовнішнім виглядом розрізняють багато різновидів бурих залізняків: бура скляна голова, звичайний бурий залізняк, болотяні та озерні руди та інші.
Карбонати. Найважливішим представником цієї групи є мінерал, званий сідерітом, залізним шпатом або шпатовим залізняком; склад його визначається формулою FeCO3 (48,3% Fe та 37,9% CO2). З ізоморфних домішок найчастіше присутні вуглекислі марганець та магній. Сингонія сидериту – тригональна. Колір сидериту у свіжому стані - жовтувато-білий, сіруватий, іноді із зеленим або бурим відтінком. Твердість сидериту 3,5-4,5; питома вага 3,9.
При вивітрюванні сидерит окислюється з утворенням лимоніту, гетиту.
Силікати заліза. Силікати заліза входять як домішки до складу деяких залізних руд. До силікатів заліза відносять багато мінералів, наприклад, групу хлоритів, одним із представників яких є шамозит (приблизна формула 4FeO*Al2O3*3SiO2*4H2O). Зміст FeO у цьому силікаті коливається від 34,3 до 42,5%.
З мінералів інших груп, що містять силікати заліза, слід назвати нонтроніт, склад якого визначається формулою: m(Mg3 [ОН]2) p((Fe, Аl)2 2) nH2O, альмандин - Fe3Al23; а андрадит Ca3Fe23.
Сірчисті сполуки заліза. Одним з мінералів, що представляють цю групу, шляется пірит (сірчаний колчедан, залізний колчедан) FeS2, що містить 46,7% Fe і 53,4% S. Внаслідок високого вмісту сірки мінерали, що містять сірчисті сполуки заліза, як залізні руди не застосовуються. Пиритні або колчеданные руди видобувають у значних кількостях для сірчаної кислоти, у своїй руди обпалюють повітря. Під час випалення більша частина сірки видаляється, твердий залишок в основному являє собою окис заліза і зветься піритних недогарків. Ці недогарки після агломерації можуть у доменну плавку.
Марказит є поліморфною різницею FeS2 і має ромбічну сингонію (пірит має кубічну сингонію).

Залізна руда стала добуватися людиною багато століть тому. Вже тоді стали очевидні переваги використання заліза.

Знайти мінеральні утворення, що містять залізо, досить легко, оскільки цей елемент становить близько п'яти відсотків земної кори. Загалом, залізо є четвертим за поширеністю елементом у природі.

У чистому вигляді знайти його неможливо, залізо міститься у певній кількості у багатьох типах гірських порід. Найбільший вміст заліза має залізняк, видобуток металу з якого є найбільш економічно вигідним. Від її походження залежить кількість заліза, що міститься в ній, нормальна частка якого у складі близько 15%.

Хімічний склад

Властивості залізняку, її цінність та характеристики безпосередньо залежать від її хімічного складу. Залізна руда може містити різну кількість заліза та інших домішок. Залежно від цього виділяють кілька типів:

• дуже багаті, коли вміст заліза у рудах перевищує 65%;
• багаті, відсоток заліза у якій варіюється в діапазоні від 60% до 65%;
• середні, від 45% та вище;
• бідні, у яких відсоток корисних елементів не перевищує 45%.

Чим більше побічних домішок у складі залізняку, тим більше необхідно енергії на її переробку, і тим менш ефективним є виробництво готової продукції.

Склад породи може бути сукупністю різних мінералів, порожньої породи та інших побічних домішок, співвідношення яких залежить від її родовища.

Магнітні руди відрізняються тим, що в їх основі закладено оксид, що має магнітні властивості, але при сильному нагріванні вони губляться. Кількість цього типу породи у природі обмежена, але вміст заліза у ньому може поступатися червоному залізняку. Зовні він виглядає як тверді кристали чорно-синього кольору.

Шпатовий залізняк є рудною породою, в основі якої лежить сидерит. Дуже часто має у складі значну кількість глини. Цей тип породи щодо важко знайти у природі, що у тлі малої кількості вмісту заліза робить його рідко використовується. Тому зарахувати їх до промислових типів руд неможливо.

Крім оксидів у природі містяться інші руди на основі силікатів та карбонатів. Кількість вмісту заліза в породі дуже важлива для її промислового використання, але також важливо наявність корисних побічних елементів, таких як нікель, магній та молібден.

Галузі застосування

Сфера застосування залізняку практично повністю обмежена металургією. Її використовують, переважно, для виплавки чавуну, який видобувають за допомогою мартенівських або конверторних печей. На сьогоднішній день чавун використовується у різних сферах життєдіяльності людини, у тому числі у більшості видів промислового виробництва.

Не меншою мірою використовуються різні сплави на основі заліза - найбільш широке застосування знайшла сталь завдяки своїм властивостям міцності і антикорозійним.

Чавун, сталь та інші сплави заліза використовуються в:

1. Машинобудування, для виробництва різних верстатів та апаратів.
2. Автомобілебудування, для виготовлення двигунів, корпусів, рам, а також інших вузлів та деталей.
3. Військової та ракетної промисловості, при виробництві спецтехніки, зброї та ракет.
4. Будівництво, як армуючий елемент або зведення несучих конструкцій.
5. Легкої та харчової промисловості, як тара, виробничі лінії, різні агрегати та апарати.
6. Добувної промисловості, як спецтехніка та обладнання.

Родовища залізняку

Світові запаси залізняку обмежені в кількості та своєму місці. Території накопичення запасів руд називають родовищами. На сьогоднішній день родовища залізняку ділять на:

1. Ендогенні. Вони характеризуються особливим розташуванням у земній корі, зазвичай як титаномагнетитовых руд. Форми та розташування таких вкраплень різноманітні, можуть бути у формі лінз, пластів, розташованих у земній корі у вигляді покладів, вулканоутворювальних покладів, у вигляді різних жил та інших неправильних форм.
2. Екзогенні. До цього типу відносяться поклади бурих залізняків та інших осадових порід.
3. Метаморфогенні. До яких належать поклади кварцитів.

Родовища таких руд можна зустріти біля всієї нашої планети. Найбільше покладів сконцентровано біля пострадянських республік. Особливо України, Росії та Казахстану.

Великі запаси заліза мають такі країни як Бразилія, Канада, Австралія, США, Індія та ПАР. При цьому практично в кожній країні на земній кулі є свої родовища, що розробляються, у разі дефіциту яких порода імпортується з інших країн.

Збагачення залізняку

Як було зазначено, є кілька типів руд. Багаті можна переробляти безпосередньо після вилучення із земної кори, інші необхідно збагатити. Крім процесу збагачення, переробка руди включає кілька етапів, таких як сортування, дроблення, сепарація і агломерація.

На сьогоднішній день існує кілька основних способів збагачення:

1. Промивання.

Застосовується для очищення руд від побічних домішок як глини чи піску, вимивання яких проводять з допомогою струменів води під високим тиском. Така операція дозволяє збільшити кількість вмісту заліза у бідній руді приблизно на 5%. Тому його використовують лише у комплексі з іншими типами збагачення.

1. Гравітаційне очищення.

Виконується за допомогою спеціальних типів суспензій, щільність яких перевищує щільність порожньої породи, але поступається щільністю заліза. Під впливом гравітаційних сил побічні компоненти піднімаються верх, а залізо опускається вниз суспензії.

1. Магнітна сепарація

Найбільш поширений спосіб збагачення, що ґрунтується на різному рівні сприйняття компонентами руди впливу магнітних сил. Таку сепарацію можуть проводити із сухою породою, мокрою, або у почерговому поєднанні двох її станів.

Для переробки сухої та мокрої суміші використовують спеціальні барабани з електромагнітами.

1. Флотація.

Для цього методу роздроблену руду у вигляді пилу опускають у воду з додаванням спеціальної речовини (флотаційний реагент) та повітря. Під дією реагенту залізо приєднується до повітряних пляшечок і піднімається на поверхню води, а порожня порода опускається на дно. Компоненти, що містять залізо, збираються із поверхні у вигляді піни.

Залізна руда – важливий викопний продукт, який людство почало видобувати багато століть тому. З давніх-давен залізо знайшло широке застосування в побутових та інших умовах життя людського суспільства. Одна з ключових переваг і властивостей залізняку – можливість виготовлення сталі, що отримується в процесі її плавки.

Руда заліза може мати різні властивості, мінеральний склад, і навіть відсоткове співвідношення домішок і металів залежно від типу та її розробки. Знайти місця видобутку залізорудних мінералів з відповідним технічним оснащенням не є складним завданням, оскільки залізо становить понад 5% твердих покладів земної кори на всій поверхні планети. Згідно з Вікіпедією та іншими достовірними джерелами, залізна руда займає четверте місце за поширеністю серед корисних копалин, що видобуваються в навколишньому світі.

Тим не менш, знайти цей метал у природі в чистому вигляді неможливо - знайти його можна в певних кількостях у більшості відомих типів і виду каменю (гірських порід). Мінерали (залізорудні) одні з найвигідніших у плані видобутку. Від характеру походження залізняку залежить кількісний вміст у ній заліза.

Як виглядає руда заліза і що є?

Як ключовий хімічний елемент залізо входить до складу безлічі гірських порід. Тим не менш, далеко не кожна така порода може бути потенційним сировинним продуктом для видобутку та розробки. Доцільність розробки залізняку, як, багато в чому залежить від відсоткового складу.

Його здобиччю щільно зайнялися понад 3 тисячі років тому, що зумовлено можливістю виготовляти на основі заліза більш якісних та міцних виробів у порівнянні з бронзою та міддю, які стали добуватися ще раніше. Вже в ті часи майстри, які працювали з плавильнями, могли точно розрізняти види залізняку.

В даний час прийнято виділяти кілька типів сировини, придатної для подальшого виплавлення корисного металу:

• магнетиновий;
• магнетино-апатитний;
• магнетино-титановий;
• гідрогетит-гетитовий;
• гематито-магнетиновий.

Багатим вважається родовище залізняку з відсотковим складовим вмістом заліза 57%. Але, як було зазначено вище, доцільними може бути розробки покладів, у яких руда містить 26% цього корисного металу. У складі гірських порід залізо переважає як оксидів. Інші складові являють собою фосфор, сірку та кремнеземи.

Існують таблиці залізної руди, в яких відображено її сировинний, хімічний склад і відсотковий вміст заліза. Якщо керуватися чисельними показниками більшості таких таблиць, то умовно можна розділити цінні руди за рівнем їхнього багатства та властивостями на 4 категорії

• дуже багаті - вміст основного металу понад 65%;
• помірковано багаті – середній відсоток заліза 60-65%;
• помірні – від 45% та більше;
• бідні - менше 45% корисних елементів, що видобуваються в цілому.

Залежно від кількості побічних домішок, що входять до складу родовища заліза, що розробляється, потрібна більша або менша кількість енергії на переробку. Від цього залежить ефективність виробництва готової продукції на основі заліза.

Характер походження

Більшість відомих рудникових типів була сформована під впливом трьох основних чинників. Від них, власне, залежать особливості та властивості руди заліза.

Магматичне формування. Магматичні склади формувалися під впливом високих температур магми або за умови високої активності древніх вулканів. По суті, мали місце природні процеси перемішування та переплавлення гірських порід.

Цей різновид корисних копалин є кристалічними мінеральними викопними сполуками, що відрізняються високим відсотком вмісту заліза. Поклади магматичних копалин, зазвичай, можна знайти у зонах старовинного освіти гористих місцевостей. Саме у цих місцях розплавлені речовини підходили максимально близько до поверхневих шарів ґрунту.

Метаморфічне формування. У процесі такого формування утворюються мінерали осадового типу. Суть цього процесу зводиться до пересування окремих ділянок кори Землі при якому певні пласти, багаті на певні елементи, потрапляють під породи, що залягли вище.

Корисні копалини, що утворилися під час чергового переміщення, мігрують ближче до земляної поверхні. Залізна руда, що утворюється в процесі метаморфічного формування, як правило, має високий відсотковий вміст корисних металевих сполук і розташовується не надто глибоко від поверхні. Один із найпоширеніших прикладів – залізняк магнітний, що містить у своєму складі до 75% заліза.

Осадове формування. У разі основні чинники цього формування рудників – природні сили природи, зокрема вітри і вода. Пласти породи зазнають руйнування та переміщення в низини – саме тут вони накопичуються, формуючи окремі шари. Як реагент виступає вода, яка вилуговує вихідні матеріали. У ході таких процесів формуються поклади бурого залізняку, що є розсипчастою, розпушеною масою з високим вмістом мінеральних домішок і процентним вмістом заліза до 35-40%.

За рахунок різної специфіки утворення метаморфічних порід сировина часто перемішується усередині пластів із магматичною породою, вапняком та глиною. В тому самому родовищі, позначеному відповідним знаком на карті, виявляються різні за походженням залежки, які перемішані між собою. Місця, імовірно багаті на осадові залізні руди в цьому випадку визначаються в ході геологічних розвідувальних заходів.

Основні властивості та типи. З якої руди одержують залізо?

До найпоширенішого типу прийнято відносити червоний залізняк, основою якого є гематитовий оксид. У його складі міститься мінімум побічних домішок та понад 70% заліза.

Наступний за поширеністю – бурий залізняк (лимонит), що є оксид заліза, що містить у своєму складі H 2 O. Як правило, до складу лімоніту входить близько чверті відсоткового вмісту заліза. У природі бурий залізняк можна зустріти у формі пористих, пухких порід, що містять фосфор та марганець. Як порожня порода в руді міститься глина.

Магнітна руда заліза містить у собі магнітний оксид, властивості якого втрачаються за умов сильного нагрівання. У природі зустрічається набагато рідше перелічених вище порід і за відсотковим співвідношенням заліза в деяких випадках не поступається червоному залізняку.

Залізняк шпатовий – рудна порода, що містить сидерит із високим вмістом глини у складі. Це дуже рідкісна порода, а за рахунок малого вмісту заліза видобувають його набагато рідше, особливо якщо йдеться про промислове застосування.

Крім оксидів існують інші залізорудні типи, основою яких входять карбонати і силікати.

Географічне розташування ключових родовищ

Усі основні родовища прийнято ділити на:

1. Метаморфогенні – кварцитові поклади;
2. Екзогенні – бурий залізняк та інші осадові породи;
3. Ендогенні – переважно титаномагнетитові склади.

Подібні рудні поклади зустрічаються на кожному континенті. Більшість залізорудних покладів перебуває на території країн СНД, зокрема це територія Казахстану, Росії та України. Досить великими запасами залізорудних скупчень можуть похвалитися такі держави, як ПАР, Індія, США, Австралія, Канада та Бразилія. Існують карти родовищ залізняку, як у світових масштабах, так і з більш детальною вказівкою покладів на території конкретної держави.

Значення залізняку та сфери, в яких вона використовується

Переважно всі галузі, у яких задіяні ці корисні копалини, пов'язані з металургійною сферою. Здебільшого руду заліза використовують при виплавці чавуну з використанням конверторної або мартенівської печі. У свою чергу чавун широко застосовується у багатьох промислових галузях.

Сьогодні дуже популярний і активно виготовляється інший надміцний, антикорозійний сплав - сталь, для чого також використовуються залізорудні копалини. Це найбільш популярний промисловий сплав, який славиться стійкістю до корозії та високою міцністю.

Сталеві та чавунні матеріали застосовують у наступних галузях:

• ракетобудівна та військова промисловість, виробництво спеціальної техніки;
• машинобудування, включаючи виготовлення верстатів та інших механізмів;
• автомобільне виробництво (виготовляються автомобільні рами, елементи двигунів, корпуси та інші механічні вузли);
• добувна промисловість (виробництво важкого видобувного обладнання та іншої спецтехніки);
• будівництво - армуючі матеріали, створення несучого каркасу.

Способи видобутку

Методи та способи вилучення рудних копалин ресурсів з надр залежить від глибини, де залягає шуканий матеріал. У цьому контексті прийнято виділяти три основні способи:

Свердловинний метод (гідробовидобування) – для роботи таким способом фахівці бурять свердловини, що досягають пластів порід. У створи, що утворилися, поміщаються трубчасті конструкції, через які потужним водним струменем проводиться дроблення матеріалу і його вилучення. Це найменш ефективний, відсталий та застарілий метод, який у наші дні використовується досить рідко.

Шахтний метод – використовується за умови, що пласти залягають глибше (до 900 метрів). Насамперед прорубуються шахтні створи – від них пластом розробляються штреки. Порода дробиться і надходить на поверхню спеціальними транспортерами.

Кар'єрний метод – на відміну від свердловинного, вважається найпоширенішим. Його використовують для роботи на середній глибині (до 300 м). Для розробки застосовуються потужні екскаватори та механізми, що подрібнюють породу. Після дроблення матеріал відвантажують і транспортують прямісінько на збагачувальний комбінат.

Як збагачуються залізорудні матеріали?

Через існування різних типів руд за ступенем того, скільки заліза міститься в руді, менш збагачені матеріали відправляються на спеціальні комбінати, де вони піддаються сортуванню, дробленню, сепарації та агломерації.

Загалом можна виділити 4 основні методи рудного збагачення:

Флотація. Спеціально підготовлена ​​пилоподібна маса занурюється в H 2 O з додаванням повітря та речовин, які називаються флотаційними реагентами. Звідси і назва процесу – флотація. Вони з'єднують частинки заліза з бульбашками повітря і піднімають їх на поверхню в пінистому вигляді. Порожні породи осідають на дні.

Магнітна сепарація Найпоширеніший спосіб, заснований на різниці впливу магнетизму різні складові рудної маси. Сепарація може проводитись у випадку з мокрими та сухими породами. У результаті переробки використовуються барабанні механізми, оснащені потужними електромагнітними елементами.

Гравітаційне очищення. Для її проведення використовуються спеціальні суспензії з щільністю нижче за щільність заліза і вище за щільність порожніх порід. Природні сили гравітації виштовхують побічні складові догори, а суспензія вбирає частки заліза і залишає їх знизу.

Промивання. Використовується для усунення з матеріалів, що видобуваються, пісків і глини – для їх відділення достатньо використовувати водний струмінь під великим натиском. Процес відбувається під високим тиском та забезпечує до 5% збагачення. Це порівняно малий показник, тому цей метод завжди використовується у парі з іншими способами.

Залізорудна сировина (ЖРС) - основний вид металургійної сировини, яка використовується в чорній металургії для виробництва чавуну, заліза прямого відновлення (ЖПВ, англ. DRI) та гарячебрикетованого заліза (ГБЖ, англ. HBI).

Людина почала виготовляти та використовувати вироби із заліза в період «залізного» століття – приблизно чотири тисячі років тому. Сьогодні залізні руди – одне з найпоширеніших корисних копалин. Мабуть тільки вугілля та будівельні матеріали витягуються з надр у великих обсягах. Понад 90% залізних руд використовуються у чорній металургії для чавуну та сталі.

Чавун - сплав заліза з вуглецем (2-4%), як правило, тендітний і містить домішки кремнію, марганцю, сірки, фосфору, а іноді легуючих елементів - хрому, нікелю, ванадію, алюмінію та ін. Чавун одержують із залізних руд у доменних печі. Основна маса чавуну (понад 85%) переробляється на сталь (граничний чавун), менша частина застосовується виготовлення фасонного лиття (ливарний чавун).

Сталь - ковкий метал заліза з вуглецем (і легуючі добавки), основний кінцевий продукт переробки металевих руд. Сталь має високу міцність, в'язкість, здатність легко змінювати форму при гарячій і холодній обробці тиском, набувати в залежності від хімічного складу і способу термічної обробки потрібні властивості: жароміцність, опір стирання, корозійну стійкість. Завдяки цьому сталь є найважливішим конструкційним матеріалом.

Продукція чорної металургії застосовується у всіх сферах промислового виробництва, але в основному в машинобудуванні та капітальному будівництві.

Залізна руда є сировиною для чорних металів. Залізну руду, витягнуту з надр, у гірській справі прийнято називати «сирою рудою».

Залізорудна сировина (ЖРС) – вид металургійної сировини, що використовується у чорній металургії для виробництва чавуну та металізованого продукту (DRI та HBI), а також у незначній кількості у виплавці сталі. Залізорудна сировина поділяється на два види – підготовлена ​​(агломерована) та непідготовлена ​​(неагломерована) сировина. Підготовлена ​​ЗРС – це сировина, готова для використання в доменних печах для виробництва чавуну. Непідготовлена ​​ЗРС є сировиною для агломерованої сировини. Непідготовлена ​​ЗРС – це концентрат, доменна та аглоруда. Концентрат виробляється, переважно, внаслідок магнітної сепарації подрібненої залізної руди з низьким вмістом заліза. Вилучення заліза у концентрат становить середньому близько 80%, вміст заліза у концентраті 60-65%.

Аглоруда (залізорудна дрібниця) виробляється з багатої руди з високим вмістом заліза внаслідок дроблення, гуркотіння, дешламації, крупність -10 мм.

Доменна (великокускова руда) також виробляється з багатої руди, крупність шматка -70+10 мм. Залізорудна сировина для доменного процесу піддається агломерації та обкусування. Агломерат отримують з аглоруди та концентрату, а для окатишів застосовуються тільки концентрати.

Окатишівиробляються із залізорудного концентрату з додаванням вапняку в результаті окомкування суміші (гранули діаметром 1 см) та подальшого випалу.

Гарячебрикетоване залізо є ЖРС, т.к. Практично це вже товари металургійного переділу. Як сировини для виробництва агломерату використовуються суміш з аглоруди, сидериту, вапняку та залізовмісних відходів виробництва з високим вмістом заліза (окаліну та ін.). Суміш також піддається оздоблюванню та спіканню.

Металургійна цінність залізних руд та концентратів визначається вмістом у них корисного компонента (Fe), а також корисних (Mn, Ni, Cr, V, Ti), шкідливих (S, P, As, Zn, Pb, Cu, K, Na) та шлакоутворюючих (Si, Ca, Mg, Al) домішок. Корисні домішки є природними легуючими елементами сталі, що покращують її властивості. Шкідливі домішки або погіршують властивості металу (сірка і мідь надають металу червоноломкість, фосфор - холодоламкість, миш'як і мідь знижують зварюваність), або ускладнюють процес виплавки чавуну (цинк руйнує вогнетривку кладку печі, свинець - лящадь, .

Вміст сірки у товарній руді не повинен перевищувати 0,15%. У рудах і концентратах, що використовуються для виробництва агломерату і котунів, допустимий вміст сірки може бути до 0,6%, так як при агломерації та випалюванні котунів ступінь видалення сірки досягає 60-90%. Граничний вміст фосфору в руді, агломераті та котуни 0,07-0,15%. При виплавці звичайних переробних чавунів допускається наявність у залізорудній частині доменної шихти (не більше) As 0,05-0,1%, Zn 0,1-0,2%, Cu до 0,2%. Шлакоутворюючі домішки поділяються на основні (Ca, Mg) та кислі (Si, Al). Переважні руди та концентрати з більш високим ставленням основних оксидів до кислих, оскільки скорочується введення сирих флюсів при подальшому металургійному переділі.

Природні мінеральні утворення, що містять залізо та його сполуки в такому обсязі, коли промислове вилучення заліза є доцільним. Хоча залізо входить у більшій чи меншій кількості до складу всіх гірських порід, але під назвою залізних руд розуміють тільки такі скупчення залізистих з'єднань, з яких у великих розмірах і з вигодою в економічному відношенні можливо отримати металеве залізо.

Розрізняються такі промислові типи залізняку:

• Титано-магнетитові та ільменіт-титаномагнетитові в базитах та ультрабазитах;
• Апатит-магнетитові у карбонатитах;
• Магнетитові та магно-магнетитові у скарнах;
• Магнетит-гематитові у залізних кварцитах;
• Мартитові та мартит-гідрогематитові (багаті руди, що утворюються за залізними кварцитами);
• Гетит-гідрогетитові в корах вивітрювання.

Існує три види залізорудної продукції, що використовуються в чорної металургії: сепарована залізна руда (збагачена методом сепарації розсипчаста руда), аглоруда (спечена, обкускована шляхом термічної обробки) і окатиші (сира залізовмісна маса з додаванням флюсів; близько 1-2 див).

Х імічний склад

За хімічним складом залізні руди є окису, гідрати оксидів і вуглекислі солі закису заліза, зустрічаються у природі як різноманітних рудних мінералів, у тому числі найголовніші: магнетит, чи магнітний залізняк; гетит, або залізний блиск (червоний залізняк); лимоніт, або бурий залізняк, до якого належать болотяні та озерні руди; нарешті, сидерит, або шпатуватий залізняк (залізний шпат), та його різновид сферосидерит. Зазвичай кожне скупчення названих рудних мінералів представляє їх суміш, іноді дуже тісну, з іншими мінералами, що не містять заліза, як, наприклад, з глиною, вапняком або навіть зі складовими частинами кристалічних вивержених порід. Іноді у тому самому родовищі зустрічаються деякі з цих мінералів разом, хоча найчастіше переважає якийсь один, інші пов'язані з нею генетично.

Багата залізняк

Багата залізна руда має вміст заліза понад 57 %, а кремнезему менше 8…10 %, сірки та фосфору менше 0,15 %. Є продуктом природного збагачення залізистих кварцитів, створених за рахунок вилуговування кварцу і розкладання силікатів при процесах тривалого вивітрювання або метаморфозу. Бідні залізні руди можуть містити щонайменше 26% заліза.

Виділяють два головні морфологічні типи покладів багатої залізної руди: плоскоподібні та лінійні. Плоскоподібні залягають на вершинах крутопадаючих пластів залізистих кварцитів у вигляді значних за площею з кишеньковою підошвою і відносяться до типових кор вивітрювання. Лінійні поклади представляють падаючі в глибину клиноподібні рудні тіла багатих руд у зонах розломів, тріщинуватостей, дроблення, вигинів у процесі метаморфозу. Руди характеризуються високим вмістом заліза (54…69 %) та низьким вмістом сірки та фосфору. Найбільш характерним прикладом метаморфозних родовищ багатих руд можуть бути Первомайське та Жовтоводське родовища у північній частині Кривбасу. Багаті залізні руди йдуть на виплавку сталі в мартенівському, конвертерному виробництві або для відновлення заліза (гарячебрикетоване залізо).

Запаси

Світові розвідані запаси залізняку становлять близько 160 млрд тонн, у яких міститься близько 80 млрд тонн чистого заліза. За даними Геологічної служби США, частку родовищ залізняку Росії та Бразилії припадає по 18% світових запасів заліза. Світові ресурси та запаси залізних руд станом на 01.01.2010:

Найбільші виробники залізорудної сировини у 2010 році

За даними U.S. Geological Survey, світовий видобуток залізняку в 2009 році склав 2,3 млрд тонн (зростання на 3,6% порівняно з 2008 роком).

Ковкий метал сріблясто-білого кольору з високою хімічною реакційною здатністю: залізо швидко корродує за високих температур або за високої вологості на повітрі. У чистому кисні залізо горить, а в дрібнодисперсному стані самозаймається і на повітрі. Позначається символом Fe (лат. Ferrum). Один із найпоширеніших у земній корі металів (друге місце після ).

Дивіться також:

СТРУКТУРА

Для заліза встановлено кілька поліморфних модифікацій, з яких високотемпературна модифікація - γ-Fe (понад 906°) утворює грати гранецентрованого куба типу Сu (а 0 = 3,63), а низькотемпературна - α-Fe-решітку центрованого куба типу α-Fe ( a 0 = 2,86).
Залежно від температури нагрівання залізо може перебувати у трьох модифікаціях, що характеризуються різною будовою кристалічних ґрат:

1. В інтервалі температур від найнижчих до 910°С -а-ферит (альфа-ферит), що має будову кристалічних ґрат у вигляді центрованого куба;
2. В інтервалі температур від 910 до 1390°С - аустеніт, кристалічні грати якого має будову гранецентрованого куба;
3. В інтервалі температур від 1390 до 1535 ° С (температура плавлення) - д-ферит (дельта-ферит). Кристалічні грати д-фериту такі ж, як і а-фериту. Відмінність між ними лише в інших (для д-фериту великих) відстанях між атомами.

При охолодженні рідкого заліза первинні кристали (центри кристалізації) виникають одночасно в багатьох точках об'єму, що охолоджується. При подальшому охолодженні навколо кожного центру надбудовуються нові кристалічні осередки, доки вичерпаний весь запас рідкого металу.
В результаті виходить зерниста будова металу. Кожне зерно має кристалічну решітку з певним напрямом осей.
При подальшому охолодженні твердого заліза при переходах д-фериту в аустеніт та аустеніту в а-ферит можуть виникати нові центри кристалізації з відповідною зміною величини зерна

ВЛАСТИВОСТІ

У чистому вигляді за нормальних умов це тверда речовина. Воно має сріблясто-сірий колір і яскраво виражений металевий блиск. Механічні властивості заліза включають рівень твердості за шкалою Мооса. Вона дорівнює чотирьом (середня). Залізо має хорошу електропровідність і теплопровідність. Останню особливість можна відчути, торкнувшись залізного предмета в холодному приміщенні. Так як цей матеріал швидко проводить тепло, він за короткий проміжок часу забирає більшу його частину з вашої шкіри, тому ви відчуваєте холод.
Доторкнувшись, наприклад, до дерева, можна відзначити, що його теплопровідність набагато нижча. Фізичні властивості заліза - це його температури плавлення і кипіння. Перша складає 1539 градусів за шкалою Цельсія, друга – 2860 градусів за Цельсієм. Можна зробити висновок, що характерні властивості заліза – гарна пластичність та легкоплавкість. Але це ще далеко не все. Також до фізичних властивостей заліза входить і його феромагнітність. Що це таке? Залізо, магнітні властивості якого ми можемо спостерігати на практичних прикладах щодня, — єдиний метал, який має таку унікальну рису. Це тим, що цей матеріал здатний намагнічуватися під впливом магнітного поля. А після припинення дії останнього залізо, магнітні властивості якого щойно сформувалися, ще надовго залишається магнітом. Такий феномен можна пояснити тим, що в структурі даного металу є безліч вільних електронів, які здатні пересуватися.

ЗАПАСИ І ВИБУТОК

Залізо - один із найпоширеніших елементів у Сонячній системі, особливо на планетах земної групи, зокрема, на Землі. Значна частина заліза планет земної групи перебуває у ядрах планет, де його вміст, за оцінками, близько 90%. Вміст заліза у земній корі становить 5 %, а мантії близько 12 %.

У земній корі залізо поширене досить широко - його частку припадає близько 4,1 % маси земної кори (4-е місце серед всіх елементів, 2-е серед металів). У мантії та земній корі залізо зосереджено головним чином у силікатах, при цьому його вміст значно в основних та ультраосновних породах, і мало – у кислих та середніх породах.
Відомо велика кількість руд та мінералів, що містять залізо. Найбільше практичне значення мають червоний залізняк (гематит, Fe2O3; містить до 70 % Fe), магнітний залізняк (магнетит, FeFe 2 O 4 , Fe 3 O 4 ; містить 72,4 % Fe), бурий залізняк або лимоніт (гетит та гідрогетит, відповідно FeOOH та FeOOH·nH 2 O). Гетит і гідрогетит найчастіше зустрічаються в корах вивітрювання, утворюючи так звані «залізні капелюхи», потужність яких сягає кількох сотень метрів. Також вони можуть мати осадове походження, випадаючи з колоїдних розчинів в озерах або прибережних зонах морів. У цьому утворюються оолітові, чи бобові, залізні руди. Вони часто зустрічається вівіаніт Fe 3 (PO 4) 2 · 8H 2 O, що утворює чорні видовжені кристали і радіально-променисті агрегати.
Вміст заліза в морській воді - 1·10 −5 -1·10 −8 %
У промисловості залізо отримують із залізної руди, переважно з гематиту (Fe 2 O 3) і магнетиту (FeO·Fe 2 O 3).
Існують різні способи вилучення заліза із руд. Найбільш поширеним є доменний процес.
Перший етап виробництва – відновлення заліза вуглецем у доменній печі за температури 2000 °C. У доменній печі вуглець у вигляді коксу, залізна руда у вигляді агломерату або котунів і флюс (наприклад, вапняк) подаються зверху, а знизу їх зустрічає потік гарячого повітря, що нагнітається.
Окрім доменного процесу, поширений процес прямого одержання заліза. У цьому випадку попередньо подрібнену руду змішують з особливою глиною, формуючи котуни. Окатиші обпалюють і обробляють у шахтній печі гарячими продуктами конверсії метану, які містять водень. Водень легко відновлює залізо, при цьому не відбувається забруднення заліза такими домішками, як сірка та фосфор, які є звичайними домішками у вугіллі. Залізо виходить у твердому вигляді, і надалі переплавляється в електричних печах. Хімічно чисте залізо виходить електроліз розчинів його солей.

ПОХОДЖЕННЯ

Походження телуричне (земне) залізо рідко зустрічається в базальтових лавах (Уїфак, о. Диско, біля західного берега Гренландії, поблизу р. Касселя Німеччина). В обох пунктах з ним асоціюють пірротин (Fe 1-x S) та когеніт (Fe 3 C), що пояснюють як відновлення вуглецем (у тому числі і з порід, що вміщають), так і розпадом карбонільних комплексів типу Fe(CO) n . У мікроскопічних зернах воно неодноразово встановлювалося в змінених (серпентинізованих) ультраосновних породах також у парагенезі з пірротином, іноді з магнетитом, за рахунок яких воно і виникає при відновлювальних реакціях. Дуже рідко зустрічається в зоні окиснення рудних родовищ при утворенні болотних руд. Зареєстровані знахідки в осадових породах, що пов'язуються із відновленням сполук заліза воднем та вуглеводнями.
Майже чисте залізо знайдено у місячному грунті, що пов'язують як із падіннями метеоритів, і з магматическими процесами. Нарешті, два класи метеоритів — залізокам'яні та залізні містять природні сплави заліза як породотворний компонент.

ЗАСТОСУВАННЯ

Залізо - один із найбільш використовуваних металів, на нього припадає до 95% світового металургійного виробництва.
Залізо є основним компонентом сталей та чавунів – найважливіших конструкційних матеріалів.
Залізо може входити до складу сплавів на основі інших металів – наприклад, нікелевих.
Магнітний окис заліза (магнетит) - важливий матеріал у виробництві пристроїв довготривалої комп'ютерної пам'яті: жорстких дисків, дискет тощо.
Ультрадисперсний порошок магнетиту використовується в багатьох чорно-білих лазерних принтерах у суміші з полімерними гранулами як тонер. Тут одночасно використовується чорний колір магнетиту та його здатність прилипати до намагніченого валика перенесення.
Унікальні феромагнітні властивості ряду сплавів на основі заліза сприяють їх широкому застосуванню в електротехніці для магнітопроводів трансформаторів та електродвигунів.
Хлорид заліза (III) (хлорне залізо) використовується в радіоаматорській практиці для травлення друкованих плат.
Семиводний сульфат заліза (залізний купорос) у суміші з мідним купоросом використовується для боротьби зі шкідливими грибками у садівництві та будівництві.
Залізо застосовується як анод в залізо-нікелевих акумуляторах, залізо-повітряних акумуляторах.
Водні розчини хлоридів двовалентного та тривалентного заліза, а також його сульфатів використовуються як коагулянти в процесах очищення природних та стічних вод на водопідготовці промислових підприємств.

Залізо (англ. Iron) - Fe

КЛАСИФІКАЦІЯ

Hey's CIM Ref1.57