Когда о чём-нибудь говорят «железный», имеют в виду — прочный, крепкий, несокрушимый. Не удивительно услышать: «железная воля», железное здоровье» и даже «железный кулак». Что же такое железо?
Железо в чистом виде — металл серебристого цвета, по латыни оно называется Fe (феррум). О происхождении русского названия учёные спорят. Одни считают, что оно возникло от слова «джальджа», что в переводе с санскрита значит металл, другие уверяют, что это слово «жель», означающее «блестеть».
Впервые железо очутилось в руках человека, обрушившись с неба. Ведь многие метеориты были почти полностью железными. Поэтому в Древнем Египте изображали предметы из этого металла синими — цвета неба. Многие народы имеют мифы о небесном происхождении железных орудий — якобы их дали боги.
Когда человек открыл бронзу, начался «бронзовый век». Позже ему на смену пришел «железный». Так назвали время, когда халибы, народ, живший на берегу Чёрного моря, научились плавить в специальных печах особый песок. Полученный метал был красивого серебристого цвета и не ржавел.
В те времена, когда железо выплавлялось из метеоритов, из него в основном делали украшения, носить которые могли лишь люди знатного рода. Часто эти украшения имели золотую оправу, а в Древнем Риме даже обручальные кольца были железными. Сохранилось письмо, написанное одним из фараонов Египта царю хеттов, где тот просил выслать ему железо, обещая заплатить золотом в любом количестве.
В Индии, в Дели, стоит древняя колонна высотой больше семи метров. Она сделана из чистого железа ещё в 415 году нашей эры. Но и сейчас на ней нет ни следа ржавчины. По легенде, прикосновение к колонне спиной дает исполнение заветного желания. Ещё одно грандиозное железное сооружение — Эйфелева башня. Для изготовления символа Парижа потребовалось более семи тысяч тонн металла.
Чтобы получить железо, нужна железная руда. Это минералы, камни, в которых железо соединено с разными другими веществами. Очищая железо от примесей, и получают нужный металл. Например, сырьём может быть магнитный железняк, в котором содержится до 70% железа. Железняк — чёрный или тёмно-серый камень. В России его добывают на Урале, например, в недрах горы, которая так и называется — Магнитная.
Месторождения железной руды имеются не только в России, но также на Украине, в Швеции, в Норвегии, в Бразилии, в США и некоторых других странах. Запасы этого ископаемого не везде одинаковые, его начинают добывать только в том случае, если это представляется выгодным, ведь разработка стоит дорого и не окупится, если железа окажется слишком мало.
Чаще всего железную руду добывают открытым методом. Копают огромную яму, которая называется карьер. Она очень глубокая — полкилометра в глубину. А ширина зависит от того, много ли вокруг руды. Специальные машины вычерпывают руду, отделяя её от ненужной породы. Затем грузовики отвозят её на заводы.
Однако не любое месторождение можно разрабатывать таким способом. Если руда глубоко, приходится для её добычи делать шахты. Для шахты сначала роют глубокий колодец, который называется ствол, а внизу от него отходят коридоры — штреки. Вниз спускаются шахтеры. Это отважные люди, они находят руду и взрывают её, а потом по кускам переправляют на поверхность. Работа шахтёров очень опасна, ведь шахта может обрушиться, а ещё внизу бывают опасные газы, да и при взрыве люди могут пострадать, хотя они очень осторожны и соблюдают правила техники безопасности.
Но добыть руду — это еще не все! Ведь получение железа из руды — тоже непростой процесс. Хотя выплавлять железо из руды научились уже давно. В древности выплавкой его занимались кузнецы, они были очень уважаемыми людьми. В специальную печь, которая называется горн, клали руду и древесный уголь, а затем поджигали. Однако обычная температура горения недостаточно высока для выплавки, поэтому огонь раздували, используя мехИ — приспособление, выдувающее воздух с большой силой. Сначала их двигали руками, а позже научились использовать силу воды. В результате нагревания получалась спекшаяся масса, которую потом кузнец ковал, придавая железу нужную форму.
Чаще использовалось (да и сейчас используется) не чистое железо, а сталь или чугун. Это сплав железа с углекислым газом. Если в сплаве более 2% углерода, то получается чугун. Он непрочный, зато легко плавится и ему можно придать любую форму. Если углерода меньше 2%, то получается сталь. Она очень прочная и используется для изготовления множества нужных вещей, машин, оружия.
Сейчас, конечно, применяются другие методы, хотя принцип их тот же: выплавка с добавлением углекислоты при высокой температуре. В настоящее время для этой цели используют электричество.
Если человеку не хватает железа, он болеет. Этот металл нужен для образования гемоглобина, который доставляет кислород каждой клеточке тела. Поэтому надо есть продукты, богатые железом — печень, бобовые, яблоки.
Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя в группе ВКонтакте. А ещё — спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:Вы можете оставить комментарий к докладу.
www.doklad-na-temu.ru
Железо с небес
Золото, медь и лунное – белое серебро сами блеснули человеку из недр Земли. Железо тысячелетиями было знакомо людям лишь в небесном обличье. Темные, ноздреватые куски камня, похожие на металл, падая прямо с неба, не плавились земным огнем. Красные полосы небесного огня, рассекающие небосклон, низводили их на землю. “Би-ни-пет” –“небесный” — одно из первых имен железа. Так называется этот металл на языке коптов – народа жившего в Египте. “Зидерос’’ – ‘’звездный’’ – назвали его древние греки. ’’Небесной медью’’ считали железо шумеры.’’
Яркат’’ – капнувший с неба – еще одно ныне забытое имя этого металла, данное ему в древности армянскими металлургами.
Идея небесного железа очень долго владела умами. Вспомним, что среди богов Олимпа особым уважением пользовался хромой кузнец Гефест, падая на остров Лемнос, сломал ногу. Вслед за ним упала с неба и его чудесная наковальня. Та самая на, которой бог – кузнец ковал божественные доспехи, оружие и украшение богам и героям Эллады. Гефест обучил кузнечному ремеслу всех жителей Лемнуса, и они стали наилучшими в Греции кузнецами…
Этот вечный сюжет – “небесные” кузнечные инструменты, боги – кузнецы – появляется в мифах и легендах многих народов. В старинной Ипатьевской летописи, отразившей языческие верования древних славян, рассказывается, что в царствоние бога Сварога “упали с небес клещи, начали ковать оружие, а до того билися камнем и палицами “. Сохранились “божественные “ кузнецы и в христианских легендах славян. Это Косьма и Демиан, а то и единственно славный богатырь Косьмодемьян. Сильным и храбрым был Косьмодемьян: сам выковал волшебные клещи, сам схватил ими страшного врага змея прямо за язык, не разжимая клещей, подтащил его Косьмодемьян к железному плугу, запряг чудовище и вспахал землю! У великого народа – хлебопашца пахарем становился и “небесный кузнец “.
В древнем мире этот редкостный небесный металл ценился очень высоко, и самое почетное по возрасту изделие – это не оружие, не орудие труда, а … бусы из прокованных пластинок метеоритного железа. Этим бусам не меньше 6 тыс. лет. Их нашли в Египте, в поселениях раннего медного века. А носили эти бусы в те времена, когда в Египте еще не было фараонов, — в IV – III тысячелетиях до н.э., но и в эпоху великих династий, во временах самых прославленных фараонов Древнего Египта, железо оставалось драгоценным металлом. Сохранился папирус одного из фараонов с просьбой, обращенной к правителю хеттов – народа жившего в Малой Азии – поменять золото, которого в Египте “столько, сколько песка в пустыне”, на железо.
Хетты первыми открыли секрет получения железа. Отсюда железо поступало в другие страны. Вот перед нами письмо на глиняной табличке, написанной больше 3 тыс. лет назад. Написал его хеттский царь Рамзесу II. В письме он сообщает, что выслал целый корабль, груженный “чистым железом” и еще подарок – железный меч. Железо из метала драгоценных изделий превратился в металл войны. На стене усыпальницы Рамзеса III можно увидеть целую батальную сцену. Воины сражаются копьями и мечами.
Но у одних оружие выкрашено оранжевой краской, а у других – голубой. Это “небесный металл” – железо, новое достижение военной техники того времени. Именно в царствование Рамзеса II в Египте осваивалась выплавка железа.
Ученые предполагают, что именно страны Малой Азии, где проживали племена хеттов и халибдов, были местом возникновения черной металлургии. Хетты записывали все самое важное на глиняных табличках. Сохранились хеттские таблички четырех тысячелетней давности с географическими описаниями мест добычи разных металлов и их руд. О железе и там сказано, что происходит оно … с неба.
Из стран Малой Азии “тайны” изготовления железа распространились в Египет, Ассирию и Палестину. В Европу железо пришло из Малой Азии.
Многократно упоминается железо в гомеровском Эпосе. Например, в “Илиаде” написано, что на похоронах Патрокла, его друг Ахилл устроил состязания у погребального костра в память героя. Среди призов упомянуты кусок золота и кусок железа, которого земледельцу должно хватить на пять лет.
Историки считают, что лишь к VII веку до н.э. железо широко распространилось по всей Европе, вытесняя бронзу. А примерно с 1000 года н.э. в Европе начался железный век .
Железа на нашей планете очень много. Но как же тогда случилось, что так долго длился каменный век? И сменился он не железным, а медным, а потом бронзовым. Почему? Оказывается, угадать железо в его минералах вовсе не просто. Ну, конечно в самородном железе, как и в самородном золоте или самородной меди, обличье металла налицо. Самородное железо на свежем изломе блестит, как серебро или платина, ему присущи серебристо — серый цвет, ковкость. Высокая плотность – тяжесть ощущается даже в самых маленьких его осколках: масса самородного железа подчеркивает его принадлежность к классу самородных металлов в отличие от самородков благородных металлов легко окисляются с поверхности и всегда одеты в черно–бурую рубашку. Их истинный цвет можно увидеть лишь на изломе. Отличается железо и сильными магнитными свойствами: стрелочка компаса сразу “оживает” в его присутствии. Однако самородного железа на Земле очень мало; почти всегда это не руда, а и вправду “драгоценный” по редкости минерал. И действительно правы были наши далекие предки, назвав его небесным и звездным: среди находок самородного железа преобладают метеориты.
Преобладают? Есть, но встречается еще реже, чем уникальные гости из космоса. Там, где на поверхность изливаются наиболее тяжелые, подкорковые слои земного вещества, образуются базальты, тонкозернистые породы, сложенные главным образом силикатами железа и магния. В промежутках между кристалликами этих минералов и встречаются мелкие зернышки самородного железа. В отличие от метеоритного его называют теллурическим. А минерал земного самородного железа назван аваруит. Чаще всего его зернышки не имеют правильной формы, это вкрапления округлых капель. Иногда в пустотах пород различимы мелкие кристаллики или “проволочки” – бисероподобные образования железа. Лишь вблизи города Кассель в Германии и в местечке Уифак на острове у западного берега Гренландии встречены значительные скопления самородного железа. В месторождении Гренландии масса железа достигает нескольких тонн. Это единственное в мире месторождение самородного железа. Базальт здесь извергался на поверхность через залежи каменного угля .
Когда вы держите в руках осколочек метеорита, даже такого который считается сплошь железным, фактически вы видите в нем смесь двух минералов: менее никелистый — камастит, образовал сросток пластиночек, а более никелистый — тэкит, заполнил все “окошечки” между пластинками камастита.
Прошлифовав любую поверхность метеорита и протравив ее кислотой, вы обязательно увидите красивый геометрический орнамент из косопересекающихся полосок – камастита на фоне более светлого тэнита. Впервые эти узоры увидел и изучил ученый Акоис Видманштетт, так они и называются “видманштеттовы фигуры”. Случилось это после того, как 22 мая 1808 года вблизи местечка Штаннрн упал железный метеорит .
А ведь еще в просвещенном XVIII веке ученые мужи настолько утратили веру в возможность падения метеоритов, что даже убрали их из музеев, дабы не срамиться перед публикой. Какая же убежденность понадобилась замечательному путешественнику и ученому–натуралисту П.С. Палласу и ученому – химику Э. Хладни, чтобы осмелиться возвестить о космическом происхождении огромного 600 – килограммового метеорита. Этот огромный метеорит был найден в 1749 году на горе Темир, между Красноярском и Минусинском. П.С. Паллас в 1775 году привез его из Сибири. “ Палласово железа” было первым детально изученным метеоритом, вновь убедившим ученый мир в неразрывной связи Земли и космоса .
Метеорит П. С. Палласа был одним из наиболее крупных. Но самый большой известный железный метеорит упал в Мексике. Суммарная масса его обломков – 100 с лишним тонн! Но и это не предел. На весь мир известна Чертова долина в Аризоне – кратер диаметром 12 тыс. метров и глубиной почти 200 м. Подсчитано, что масса упавшего сюда метеорита была около 10 миллионов тонн. В легендах индейцев навахо метеорит превратился в духа огня, сошедшего с неба на Землю.
“Небесный металл” поддается только холодной обработке – расплавить его почти невозможно. И все же существует оружие из метеоритов! Это кинжал с золотой рукояткой, найденный при раскопках шумерского города Ура. Кинжал был изготовлен предположительно в 3100 году до н.э. Есть предметы и более позднего времени. Это две сабли и наконечник пики индийского властителя и две шпаги: русского царя Александра I и романтического героя Южной Америки С.Боливара.
Самая настоящая и самая давно известная железная руда, безусловно, знакома и вам. Все, кто видел железо, помнит и то, как выглядит ржавчина. Стоит не защитить любой железный гвоздик или винтик от влаги и они моментально покрываются ржавым налетом: на их поверхности образуется рыхлый слой гидроксида железа, — это часть одна из самых распространенных его руд.
На месторождениях железа часто возникают мощные зоны “проржавелых руд и пород”. Уральские горняки придумали им меткое прозвище – “ железные шляпы “. С такой шляпы начинается часто разработка месторождений. И лишь “сняв шляпу”, можно добраться до первичных руд. Известное Бакальское месторождение на Урале как раз такая вот “ лимонитовая железная шляпа “ на сидеритовых рудах. Рыхлый землистый, ржаво-рыжий лимонит называют еще бурым железняком. Но в отличие от ржавчины на гвозде лимонит в природе образуется не только на готовом железе. Само название “лимонит ” хотя оно относится к охряно–желтому минералу, к лимону никакого отношения не имеет, а происходит от слова “леймон”, что по гречески означает “мокрый луг”, “болото”. Оттого и лимонитовые руды нередко называют болотными, озерными, луговыми, а то еще и бобовыми.
Именно в болотах, озерах и на морском мелководье возникают необычные на вид лимонитовые руды. Лимонит таких руд и вправду напоминает не то бобы, не то мелкие птичьи яйца или коконы каких-то неведомых бабочек. Как же возникают диковинные формы?
Ученые установили, что гидроксиды приносятся в водоемы поверхностными водами в виде коллоидных растворов. Морская вода – это, по существу, слабый раствор электролитов: она насыщена парами хлора и щелочных металлов. Коллоиды в ней “ свертываются”, и вот тут–то и происходит зарождение хлопьев и шаров ржавчины. Вспомните, если вы варили клейстер или кисель: чуть зазеваешься – и вся кастрюлька полна комков. Вот такой “кастрюлькой” с комками и оказался морской бассейн, в котором сформировались руды Кергенского месторождения. Примерно так же выглядит и руда знаменитого железорудного месторождения в Эльзасе – Лотарингии. В водах болот и пресных озер электролитов нет. Электрохимические реакции здесь не протекают. Их роль выполняют бактерии: они свертывают, скатывают “бобовины ” гель гидроксидов. Крупных месторождений железные “ окатыши ” из озер и болот не образуют, но зато именно такие руды верой и правдой служили не одну сотню лет нашим предкам.
В Чехии и Словакии природа создала словно выставку произведений абстрактной скульптуры из лимонита, гетита и гидротетита экстракласса. Здесь в местечке Затуняк, “железная шляпа” сопровождается развитием пустоток, пещерок, трещин, в которых гидроксиды могут свободно и с полной фантазией кристализоваться.
Каких только форм не образует здесь гетит! И гигантские гроздья почек, словно покрытые черным лаком и грандиозные сростки сосулек, какое-то фантастическое соединение органа с глыбой сосулек мартовского льда и блестящие “шишки” гетита, достигающие размера детского плеча!
Еще больше чем бурых гидроксидов в природе красных руд железа. Красный железняк – гематит – в числе немногих других минералов входит в почетную азбуку минералогии. В 325 году до н.э. друг и ученик Аристотеля Теофраст в своей книге “ О камнях” так пишет о гематите: “Гематит напоминает запекшуюся кровь”. Иссиня – вишневая окраска гематита в темных местах почти черная. Здесь минерал отливает металлом, но сквозь черноту глухо просвечивает краснота, пробивается наружу красными мазками и налетами. Известно, что в древности гематиту, похожему на запекшуюся кровь, приписывалась способность заживлять кровоточащие раны. Знаменитый медик античности, соратник Плиния Диоскур писал о целебных свойствах камней, применяемых в медицине, таких как янтарь, лазурит, нефрит, малахит и гематит. Порошок гематита издревле использовался и для еще одного важного дела – для полировки золотых и серебряных изделий.
Самое оригинальное образования гематита – это, конечно, железные руды. Тонкие, темно – красные, слегка изогнутые “лепестки ” раскрываются, как у живой махровой розы. В удивительных уникальных созданиях сверкающий мир кристаллов близок миру лепестков и тычинок! Наверное, вы слышали и еще об одном важном и интересном минерале железа – магнитном железняке, магнетите. Магнетит содержит более 72% железа, но самое интересное в нем – его природный магнетизм, свойство по которому, собственно, и был открыт этот минерал. Как сообщает римский ученый Плиний, магнетит был назван в честь греческого пастуха Магнеса. Магнес однажды пас свое стадо, и вдруг его посох с железным наконечником и его подбитые гвоздями сандалии притянула к себе гора… Гора сложенная сплошным серым камнем.
Минерал магнетит дал в свою очередь название магниту, магнитному полю и всему загадочному и интересному явлению магнетизма, которое пристально изучается со времен Аристотеля по сей день.
Магнитные свойства магнетита используются и сегодня – прежде всего для поиска месторождений. Именно гигантская магнитная аномалия способствовала открытию грандиозного месторождения в районе Курска, которое так и названо Курская магнитная аномалия.
Сидерит, или железный шпат – карбонат железа. По-гречески “сидерос”, или “зидейрос”, что значит “железо”. По внешнему облику это самый антиметаллический минерал железа.
Случается, сплошной сидерит слагает целую гору. Такая гора известна в Альпах, в Штирии, на территории Австрии. Разрабатывают ее не одну сотню лет. И сейчас вся она, от подножия до вершины словно лестница великанов, поднимается уступами на 800 м. Каждая ступенька высотой 1,5 – 2 м, а всего их больше 40!
Рассказывают, что когда–то в давние времена, железной руды здесь не было, а в горе брали только белый камень. Как–то пошли мужики за камнем, чтобы дом построить. И вдруг видят в ста шагах маленького – премаленького человека, одетого ну точно как настоящий горняк: и с широким кожанным поясом и со всем горняцким инструментом – кайлом, ломом и прочим. Да это же Горный Дух по имени Винциг! “Винциг” – значит “крошка”. Стал Винциг долбить кайлом породу. Ударит по белому камню и как птички разлетаются в стороны красные осколки. Мужики рты пораскрывали от удивления .
Да так и не успели закрыть: прямо перед ними вырос огромный Горный Дух! “Чего вам тут надо?” – говорит. –“Что вы тут роете”?
“Камень”, — отвечают. – “Домишко построить надо”.
Рассмеялся выросший до небес Винциг – “На что вам простой камень? А золота не хотите? Или железа? Выбирайте-ка сами: золото на год или железо на века?” “Железа! ” Железа! На века железа! – закричали изо всех сил мужики, стараясь перекричать друг друга. “Ну тогда так: где я ударю, там и ройте, и железо не кончится никогда !”
Не обманул людей Горный Дух – и по сей день работает рудник Эрцберг в Штирийских Альпах!
Начало железного века
Русское название элемента N 26 связано, повидимому, с санскритским корнем “жель”, означающим “блестеть”, “пылать”. В земной коре содержится 5,1% железа. Так как этот элемент довольно легко вступает в реакции, мы почти никогда не встречаем его в чистом виде: окислы и сульфиды железа – основа его минералов. Те железные предметы, которые нас окружают, изготовлены из стали или чугуна – сплава железа с углеродом. Распространенность и относительная простота извлечения из руд сделали железо доступным уже в древности: железный век пришел на смену бронзовому во II тысячелетии до н.э. В те времена и еще много веков спустя железо получали так называемым сыродутным методом. Сыродутные печи устраивали прямо на земле, обычно на склонах оврагов и канав. Они имели вид трубы. Эту трубу заполняли древесным углем и железной рудой. Уголь зажигали, и ветер, дувший в склон оврага, поддерживал горение угля. Железная руда восстанавливалась, и получалась мягкая крица – железо с включением шлака. Такое железо называлось сварочным: в нем содержалось немного углерода и примесей, перешедших из руды. Крицу ковали. Куски шлака отваливались и под молотом оставалось железо, пронизанное шлаковыми нитями. Из него отковывали различные орудия .
Век сварочного железа был долгим, однако, людям древности и раннего средневековья было знакомо и другое железо: булатные сабли, толедские клинки, миланские доспехи, а может быть, и меч Роланда, разрубавший по преданию, не только латы, но и мечи противников. Дамасскую сталь делали еще во времена Аристотеля ( IV век до н.э. ) но технология ее производства, также как процесс изготовления булатных клинков держался в секрете.
От домницы к домне
Сыродутный процесс во многом зависел от погоды: нужно было, чтобы ветер задувал в “трубу” стремление избавиться от капризов погоды привело к созданию мехов, которыми раздували огонь в сыродутном горне. С появлением мехов отпала надобность устраивать сыродутные горны на склонах. Появились печи нового типа – так называемые волчьи ямы, которые выкапывались в земле и домницы, которые возвышались над землей. Их делали из камней, скрепленных глиной. В отверстие у основания домницы вставляли трубку мехов и начинали раздувать печь. Уголь сгорал, а в горне печи оставалась уже знакомая нам крица. Обычно, чтобы вытащить ее на- ружу, выламывали несколько камней в нижней части печи. Затем их опять закладывали на место, заполняли печь углем и рудой и все начиналось сначала.
Само слово “домница” происходит от славянского слова “дмути”, “дуть”. От этого же слова происходят слова “надменный” (надутый) “дым”. По-английски доменная печь называется, как и по-русски дутьевой – blast furnace. А во французском и немецком языках эти печи получили название высоких (Hochen по-немецки и haut fourneau по-французски).
К XIV – XV векам доменные печи, производившие чугун из которого лили уже не только ядра, но и сами пушки.
Подлинный переворот от домницы к домне произошел в 80-х годах XVIII века, когда одному из демидовских приказчиков пришла в голову мысль подавать дутье в доменную печь не через одно сопло, а через два, расположив их по обеим сторонам горна. Лиха беда начало! Число сопел, или фурм, росло, дутье становилось все более равномерным, увеличивался диаметр горна, повышалась производительность печей.
Еще два открытия сильно повлияли на развитие доменного производства. Долгие годы топливом доменных печей был древесный уголь. Существовала целая отрасль промышленности, занимавшаяся выжиганием угля из дерева. В результате леса в Англии вырубили до такой степени, что был издан специальный указ королевы, запрещающий уничтожать лес ради нужд черной металлургии. После этого английская металлургия стала быстро хиреть. Британия была вынуждена ввозить чугун из–за границы, главным образом из России. Так продолжалось до середины XVIII века, когда Абрахам Дебри нашел способ получения кокса из каменного угля, запасы которого в Англии очень велики. Кокс стал основным топливом для доменных печей.
С изобретением кокса связана легенда о Дади Дадли, который якобы изобрел коксование еще в XVI веке, задолго до Дебри. Но фабриканты древесного угля испугались за свои доходы и, сговорившись, убили изобретателя.
В 1829 году Дж. Нилсон на заводе Клейд (Шотландия) впервые применил вдувание в домны нагретого воздуха. Это нововведение повысило производительность печей и резко снизило расход топлива.
Последнее значительное усовершенствование доменного производства произошло уже в наши дни. Суть его – замена части кокса дешевым природным газом .
Центры металлургии.
Несмотря на трудности, варка железа была для наших предков делом обыкновенным. В этом убедились археологи, когда вели раскопки в Старой Рязани. Из 19–ти раскопанных жилищ горожан в 16–ти были встречены следы домашней варки железа – в горшке, в обыкновенно печи.
Но наряду с таким же дедовским способом получение металла существовало и специализированное, крупное производство. Одну из наиболее совершенных домниц XIII века удалось раскопать близ Бердичева, в Раковетском городище. Она была даже совершеннее городских домниц XVIII века: шлак у нее непрерывно стекал по восьми канальцам в специальные гнезда.
А в Почевском городище, на юго-восточной границе Курского княжества, удалось обнаружить форменный металлургический квартал – пространство площадью 10 000 кв. м было сплошь завалено остатками домниц, шлаком и крицами. В наше время расцвет черной металлургии сопровождался появлением на карте страны Магнитогорска, Рудного, Электростали. Возникновение производства железа на Руси также сопровождалось возникновением соответствующих названий – Устюжна Желнзнопольска (от Железного поля –местности неподалеку от Новгорода, где добывали болотную железную руду), Керчь ( в XI веке Керчев – от того же корня что и крица), Бронницы ( броней называли кольчугу)
Химия железа (Fe)
Элемент N 26 обладает значительной химической активностью, он образует множество соединений, проявляя обычно валентности 2+; 3+ .
Существуют соли железной кислоты h3FeO4, но в свободном состоянии эта кислота не получена, так же как и ее ангидрид – FeO3 .
Природное железо состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 54, 56, 57 и 58 .
Железо — жизненно важный элемент, в крови человека 14,5% ее веса приходится на долю гемоглобина- красного пигмента эритроцитов, в центре молекулы которого находится атом железа.
Магнитные лекарства
В 1835г. “Журнал мануфактур и торговли”, сообщая о товарах, присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски как средство от зубной и головной боли. Бруски рекомендовалось носить на шее. “Этот способ лечения ныне в моде, — сообщалось в журнале, и, по отзывам врачей, заслуживающим вероятия, помогает весьма многим.”
В древности и в середине века магнит употребляли не только как наружное, но и как внутреннее. Тален считал магнит слабительным, Авиценна лечил им ипохондриков, Парацельс приготовлял “магнитную манну”, Агрикола — магнитную соль, магнитное масло и даже магнитную эссенцию.
Убит из-за железа
В 1735 году вогул Степан Чумпин нашел у горы Благодать большой кусок магнитного железняка и показал его горному технику И.Ярцеву. После осмотра месторождения Ярцев помчался с докладом в Екатеринбург. Эта поездка была самым настоящим бегством – по следу Ярцева скакали вооруженные стражники некоронованного короля Урала Демидова, который, не допускал и мысли, что новые богатства минуют его. Ярцеву удалось уйти от погони. Первооткрыватели рудника получили вознаграждение от Горной канцелярии, но вскоре Степан Чумпин был убит. Убийца остался непойманым.
Список литературы
Популярная библиотека химических элементов. “Наука” М. 1972 г.
www.ronl.ru
Железные руды
Железо входит в большем или меньшем количестве в состав всех как изверженных, так и осадочных горных пород, но под названием Ж. руд понимают такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо. Ж. руды встречаются лишь на ограниченных пространствах и только в известных местностях. По химическому составу Ж. руды представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнитный железняк или магнетит, железный блеск (см.) и плотная его разновидность красный железняк, бурый железняк (см.), к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, шпатоватый железняк в его разновидность сферосидерит (см.). Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.
Магнитный железняк — соединение окиси и закиси железа по формуле Fe 2O4, в чистом виде содержит 72,4% металлического железа, хотя чистая, сплошная руда встречается крайне редко, почти всюду к ней примешиваются серный колчедан или руды других металлов: медный колчедан, свинцовый блеск, цинковая обманка, а также составные части пород, сопровождающих магнитный железняк в его месторождениях: полевой шпат, роговая обманка, хлорит и др. Магнитный железняк представляет одну из лучших и наиболее разрабатываемых Ж. руд; встречается пластами, жилами и гнездами в гнейсах и кристаллических сланцах архейской группы, а также образует иногда целые горы в области развития массивных изверженных горных пород. Железный блеск — безводная окись железа Fe 2O3, является в виде руды как агрегат кристаллических зерен минерала того же имени; содержит до 70% металла и образует сплошные пласты и залежи в кристаллических сланцах и гнейсах; одна из лучших Ж. руд по чистоте. Окись железа плотного, шестоватого, чешуйчатого или землистого строения носит название красного железняка и также во многих местностях служит источником добычи железа. Под именем бурых железняков соединяют чрезвычайно различные по строению Ж. руды, в составе которых преобладает водная окись железа
2Fe 2 О 3 +3Н 2 О,
что соответствует 59,89% металлического железа. Чистые бурые железняки всюду в значительном количестве содержат разнообразные примеси, часто вредные, как, например, фосфор, марганец, серу. Месторождения бурого железняка весьма многочисленны, но редко достигают значительных размеров. Как продукты выветривания других железных руд, бурые железняки встречаются в большинстве известных месторождений Ж. руд. К бурым железнякам по химическому составу приближаются болотные и озерные руды, представляющие отчасти химический, отчасти механический осадок водной окиси и кремнекислой закиси железа, песка и глины в виде горошин, лепешек или ноздреватых пористых масс в болотах, озерах и других стоячих водах. Обыкновенно содержат 35-45% железа. Бурые железняки, по удобству добывания и своей легкоплавкости, с самых давних времен служили предметом разработки, но получаемое из них железо обыкновенно невысокого качества. Шпатоватый железняк и его разновидность сферосидерит — по составу углекислая закись железа (49% металлического железа), встречается в виде пластов и залежей в гнейсах, кристаллических сланцах, реже в более новых осадочных образованиях, где весьма часто сопровождается медным колчеданом и свинцовым блеском. Обыкновенно встречается в природе в тесной смеси с глиной, мергелем, углистым веществом, в каком виде они известны под именем глинистых, мергелистых и углистых сферосидеритов. Такие руды встречаются в виде пластов, гнезд или залежей в осадочных породах различного возраста и если не содержат вредных примесей (фосфорнокислая известь, серный колчедан), то представляют ценную руду. Наконец, всюду распространенные бурые охристые глины местами так богаты железом, что могут тоже считаться Ж. рудами и носят в этом случае название глинистых железняков — красных, если железо содержится в них в виде безводной окиси, и бурых, когда рудный минерал имеет состав бурого железняка. Остальные рудные минералы, иногда образующие значительные скопления, как, например, самородное железо и серный колчедан (FeS2), не могут быть названы Ж. рудами, первое — по своему малому распространению, а второй — по затруднительности отделить заключенное в нем железо от серы.
Способ и время происхождения Ж. руд чрезвычайно разнообразны. Одни из рудных минералов, как, например, магнитный железняк и, может быть, отчасти железный блеск, в особенном изобилии залегающие в гнейсах и кристаллических сланцах архейской группы, представляют, по всей вероятности, первичные продукты — результат первоначального отвердевания земной коры. К первичным же минералам, непосредственно выкристаллизовавшимся из расплавленной массы, относится магнитный железняк, зерна и кристаллы которого встречаются во всех без исключения изверженных горных породах от самых древних гранитов до современных базальтовых лав. Как непосредственные продукты первоначальных слоев земной коры — гнейсы и кристаллические сланцы, так и изверженные горные породы, заключающие, помимо рудных, много других минералов, в более или менее значительном количестве содержащих железо, послужили материалом, из которого при дальнейшей химической и механической переработке в природе произошли вторичные скопления Ж. руд, то выполняющих трещины и пустоты в горных породах, то образующих обширные и мощные пласты среди осадочных образований, то неправильные гнезда и залежи метаморфического происхождения, каковы в особенности месторождения бурых железняков и сферосидеритов. Образование таких вторичных месторождений — результат изменения и разрушения более древних пород деятельностью атмосферных агентов, а главным образом деятельностью наземных и подземных вод и водных растворов, — совершалось во все периоды жизни Земли, происходит весьма энергично и в настоящее время, о чем свидетельствуют, например, образующиеся на наших глазах во многих местностях северной и средней России болотные и озерные Ж. руды. Тем не менее большинство Ж. руд залегает среди наиболее древних геологических образований палеозойской и особенно архейской группы, в которых метаморфическая деятельность проявлялась особенно энергично, вследствие особых условий их образования. Многоразличны и формы залегания Ж. руд. Они являются как в осадочных, так и в изверженных породах то в виде жил, вкрапленников, гнезд или штоков, пластов, залежей, поверхностных масс, то даже в виде россыпей и рыхлых механических осадков. По условиям залегания, минеральному составу, а отчасти и происхождению один из наилучших знатоков рудных месторождений (Гроддек) различает следующие главные типы месторождений Ж. руд, повторяющиеся с незначительными различиями на всем земном шаре:
Слоистые месторождения
1) Пласты шпатоватых и глинистых железняков, образующие залежи во всех геологических отложениях, содержащих окаменелости. По минералогическому составу руды этого типа представляют плотный сферосидерит, реже тонкокристаллический шпатоватый железняк, с глиной и углистым веществом. Месторождения этого типа по преимуществу в Богемии, Вестфалии, Саксонии, Силезии, но встречаются также в Англии, Франции и Богемии.
2) Пласты или залежи бурых и красных железняков, часто богатые окаменелостями Ж. руды, состоят из плотного или землистого, чистого или глинистого, известковатого или кремнистого, бурого или красного железняка, очень часто оолитового строения. Месторождения этого типа частью относятся к разряду метаморфических, частью же по слоистому характеру и присутствию окаменелостей причисляются к настоящим осадочным образованьям. Железистые руды этого типа особенно распространены в Северной Америке, Богемии и на Гарце.
3) Залежи шпатоватого железняка в связи с известняками. Шпатоватый железняк кристалличен и содержит иногда в виде примеси сернистые руды: серный и медный колчедан, свинцовый, блеск, кобальтовые и никелевые руды. В наибольшем числе месторождения этого типа встречаются в кристаллических сланцах и пластах силурийской системы Каринтии, Штирии и Восточных Альп.
4) Железно-слюдковые сланцы — кристаллические сланцы, содержащие железную слюдку (разновидность железного блеска) и другие железные руды, встречаются среди кристаллических сланцев архейской группы Южной Каролины и Бразилии, под именем итабирита — зернистая плотная порода, состоящая из железного блеска, магнитного железняка, железной слюдки и зерен кварца. Пласты итабирита, вместе с катавбиритом, представляющим смесь талька с магнитным железняком, образуют часто сплошные рудные массы и содержат в виде примеси золото и алмазы.
5) Залежи сплошного магнитного железняка (франклинита), железного блеска и плотного красного железняка в кристаллических сланцах. Ж. руды находятся в смеси с полевым шпатом, гранатом, роговой обманкой, авгитом и другими минералами; весьма часто содержат значительную примесь медного колчедана. Сюда относится громадная залежь железного блеска на острове Эльба, между тальковыми сланцами и известняками архейской группы, разрабатываемая уже в течение нескольких столетий; залежи железного блеска, переходящего в плотный красный железняк, в слюдяных сланцах Сьерры-Морены в Испании, также некоторые месторождения Буковины, Силезии и Саксонии. В Швеции, Норвегии и Финляндии громадные штокообразные залежи магнитного железняка среди гнейсов пользуются особым распространением, таковы, например, знаменитые месторождения Даннеморы и Гелливары в Швеции и Арендальские залежи Норвегии. В гнейсах и кристаллических сланцах Северной Америки месторождения этого типа достигают исполинских размеров в окрестностях Верхнего озера, где красные железняки образуют целые горы, как, например, железная гора Смита, Мичигамми и др. массивные месторождения.
6) Включения магнитного железняка, часто титанистого, очень нередко встречаются в массивных горных породах, а местами образуют настолько значительные скопления, что приобретают техническое значение, например в Таберге в Швеции и особенно у нас на Урале — знаменитые месторождения гор Высокой, Магнитной и Благодати.
7) Включения железного блеска в массивных породах — единственным примером служит Айрон Монтен в Северной Америке, где коренная порода, порфировидный мелафир, пересечена мощными прожилками железного блеска.
Выполнения пустот.
8) Красный железняк в виде красной стеклянной головы, плотного красного железняка и железной сметаны, в смеси с кварцем, углекислыми и другими соединениями, в жилах, пересекающих массивные горные породы или залегающих на границе последних с осадочными образованиями, встречается очень часто в диабазах Гарца, на границе гранитов и порфиров с кристаллическими сланцами в Саксонии и в др. местностях.
9) Бурый и красный железняки, большей частью смешанные с кварцем и известковым или тяжелым шпатом, проходящие жилами в осадочных породах различных геологических систем, часто встречаются в силурийских, девонских, триасовых и юрских отложениях Германии.
10) Шпатоватый железняк в сплошном виде или в смеси с кварцем и известковым шпатом встречается довольно редко, и классическим примером месторождений этого типа может служить месторождение Штальберг, среди девонских образований Рейнского кряжа, где в глинистых сланцах разрабатывается жильный штоп шпатоватого железняка от 16 до 3 0 м толщиной.
11) Жилы магнитного железняка и железного блеска в кристаллических сланцах Рио-Альбано и Терра-Нера.
12) Бурые железняки, содержащие часто марганец, встречаются часто как выполнения пустот или псевдоморфные образования по известняку; кроме Германии, чрезвычайно распространены и у нас в средней России.
13) Бобовые руды — скопления шаровидного глинистого железняка, как предполагают, осадки минеральных источников, попадаются кое-где в юрских отложениях Западной Европы. У нас им отчасти соответствуют весьма распространенные современные образования на дне болот и озер, известные под именем болотных и озерных Ж. руд.
Обломочные месторождения.
14) Бурые железняки в виде сплошных или внутри полых обломков и конкреций в глинах и рухляках встречаются часто в пластах новейших геологических систем, но по своим размерам редко имеют техническое значение.
15) Брекчии или конгломераты магнитного или красного железняка с сыпучим глинистым или плотным железистым цементом встречаются иногда в ближайшем соседстве с месторождениями других типов, как продукт механического их разрушения. В Бразилии, в провинции Минас Гераес, над итабиритом и кристаллическими сланцами часто находят особое поверхностное образование, толщиной от 1 до 4 м, называемое тапанхоаканга и состоящее из крупных угловатых обломков магнитного железняка, итабирита, железного блеска и бурого железняка, вместе с обломками кварцита, итаколумита и других пород, связанных цементом, в состав которого входят красный и бурый железняк, красная и бурая железная охра.
16) Наконец, известны и рыхлые россыпи Ж. руды, наичаще титанистого магнитного железняка, на побережьях многих рек, озер и морей, но они редко достигают значительных размеров и не представляют особого значения для промышленности.
В Европейской России Ж. руды значительно распространены на Урале, в центральной и южной России, в Олонецкой губернии, Финляндии и Привислянских губерниях. Значительные месторождения Ж. руд известны также на Алтае, в Саянах и Восточной Сибири, но до сих пор остаются еще неисследованными. На Урале, на восточном склоне хребта, многочисленные месторождения магнитного железняка, из которых до сих пор разрабатываются лишь немногие, находятся в связи с развитыми здесь ортоклазовыми породами (сиенитами и порфирами). Месторождения гор Благодати, Высокой и Магнитной (Ула-Утасе-Тау), по громадному запасу руд занимающие выдающееся место на всем земном шаре. Гора Благодать (см.), наиболее северное из названных месторождений, находится в среднем Урале, около Кушвинского завода. К югу от предыдущей, около Нижне-Тагильского завода, находится другая Ж. гора Урала — Высокая. Главная залежь магнитного железняка, в виде гигантского штока, находится на западном склоне горы среди разрушенных в буроватые глины ортоклазовых пород. Месторождение работается около 150 лет открытым разносом. Руда, вообще весьма высокого качества, состоит из магнитного железняка, часто переходящего в скрытно-кристаллический железный блеск (мартит), дает 63-69% металлического железа, но местами содержит вредную примесь медных руд. Не менее значительные запасы руд заключает наиболее южная Магнитная гора на Урале (в Верхнеуральском уезде), имеющая тот же характер, как вышеописанные; до сих пор это месторождение, находящееся в безлесной местности, мало разрабатывается. Красный железняк встречается на Урале только небольшими массами, подчиненными залежам бурого железняка. В последнее время открыто, по-видимому, значительное месторождение этой руды на западном склоне Северного Урала, недалеко от Кутимского завода, около которого находится также недавно открытое наилучшее на Урале месторождение железного блеска в кристаллических сланцах. Напротив, месторождений бурых железняков, иногда крайне значительных, насчитывается на Урале до 3000, принадлежащих к самым разнообразным типам и залегающих пластами, гнездами, залежами как в массивных, так и в слоистых породах, от самых древних до самых новых. В южной России наиболее значительны месторождения Ж. руд в окрестностях Кривого Рога, на границе Екатеринославской и Херсонской губерний, где многочисленные пласты красного железняка и железного блеска залегают среди кристаллических сланцев, и месторождение Корсак-Могилы, в котором между кварцитами и гнейсами открыты мощные залежи магнитного железняка. В Донецком кряже, по соседству с месторождениями каменного угля находятся многочисленные пластовые залежи бурых железняков, переходящих иногда в шпатоватые, среди осадочных пород каменноугольной системы. По разведкам в одной области Войска Донского, на глубине не более 60 м заключается до 23 миллиардов пудов Ж. руды, которые могут дать до 10 миллиардов пудов чугуна. В центральной России — подмосковном бассейне — Ж. руды, по преимуществу бурые железняки и глинистые сферосидериты, известны давно и во многих местностях и служат предметом энергичной эксплуатации. Все руды тесно связаны с известняками, доломитами и рухляками девонской, каменноугольной и пермской систем и образуют различных размеров гнезда и пластообразные залежи, образовавшиеся гидрохимическим путем — действием железосодержащих растворов на известковые породы. Первичной рудой должны считаться сферосидериты, из которых путем выветривания произошли бурые железняки. На севере России и в Финляндии известны многочисленные жилы и залежи магнитного железняка и железного блеска среди массивных пород и кристаллических сланцев архейской группы, в Финляндии служащие предметом эксплуатации. Что касается Олонецкой и Новгородской губерний, то здесь предметом разработки служат исключительно болотные и озерные руды, хотя и содержащие много вредных примесей, но по удобству добычи и обработки представляющие немалое экономическое значение. Запасы озерных руд настолько значительны, что на заводах Олонецкого округа в 1891 г. добыча этих руд достигла 535000 пудов, из которых выплавлено 189500 пудов чугуна. Наконец, в Привислянском крае, в южных его частях, имеются многочисленные месторождения бурых железняков и сферосидеритов
www.coolreferat.com
Реферат на тему:
Гематит: Главная Железная Руда в Бразильских шахтах
Эта гора железной руды будет использована в производстве стали.
Желе́зные ру́ды — природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения в таком объеме, когда промышленное извлечение железа целесообразно.
Существует три вида железорудной продукции, использующиеся в чёрной металлургии: сепарированная железная руда (с низким содержанием железа), аглоруда (путем термической обработки содержание железа повышено) и окатыши (сырая железосодержащая масса с добавлением известняка формируется в шарики диаметром около 1 см). Различаются следующие промышленные типы железных руд:
Богатая железная руда имеет содержание железа свыше 57%, а кремнезёма менее 8…10%, серы и фосфора менее 0,15%. Представляет собой продукт природного обогащения железистых кварцитов, созданных за счёт выщелачивания кварца и разложения силикатов при процессах длительного выветривания или метаморфоза.
Выделяют два главных морфологических типа залежей богатой железной руды: плосконоподобные и линейные.
Плоскоподобные залегают на вершинах крутопадающих пластов железистых кварцитов в виде значительных по площади с карманоподобной подошвой и относятся к типовым корам выветривания. Линейные залежи представляют падающие в глубину клиноподобные рудные тела богатых руд в зонах разломов, трещинуватостей, дробления, изгибов в процессе метаморфоза. Руды характеризуются высоким содержанием железа (54…69%) и низким содержанием серы и фосфора. Наиболее характерным примером метаморфозных месторождений богатых руд могут быть Первомайское и Жёлтоводское месторождения в северной части Кривбасса. Богатые железные руды идут на выплавку стали в мартеновском, конвертерном производстве или для прямого восстановления железа(горячебрикетированное железо).
Главные промышленные типы железорудных месторождений:
Имеют метаморфогенное происхождение. Руда представлена железистыми кварцитами, или джеспилитами, магнетитовыми, гематит-магнетитовыми и гематит-мартитовыми (в зоне окисления). бассейны КМА и Криворожский (СССР), район оз. Верхнего (США и Канада), железорудная провинция Хамерсли (Австралия), район Минас-Жерайс (Бразилия)]
Имеют хемогенное происхождение, образовались за счет выпадения железа из коллоидных растворов. Это оолитовые, или бобовые, железные руды, представленные преимущественно гетитом и гидрогетитом. Лотарингский бассейн (Франция), Керченский бассейн, Лисаковское и др.(СССР)
Сарбайское, Соколовское, Качарское, Гора Благодать, Магнитогорское, Таштагольское (СССР)
Происхождение магматическое, месторождения приурочены к крупным докембрийским интрузивам. Рудные минералы - магнетит, титаномагнетит. Качканарское, Кусинское (СССР), месторождения Канады, Норвегии
Второстепенные промышленные типы железорудных месторождений:
Ковдорское, СССР
Коршуновское, Рудногорское, Нерюндинское в СССР
Бакальское, СССР; Зигерлянд, ФРГ и др.
Каражальское, СССР
Южный Урал; Куба и др.
Мировые разведанные запасы железной руды составляют порядка 160 млрд тонн, содержащих около 80 млрд тонн чистого железа. По данным Геологической службы США, Украина обладает крупнейшими в мире разведанными запасами железной руды, в то время как Россия и Бразилия делят первенство по объему запасов руды в пересчете на содержащееся в ней железо.
Распределение запасов руды по странам:
Запасы в пересчёте на содержание железа:
Экспортёры:
Всего экспорт 580 млн тонн.
Импортёры:
| Компания | Страна | Производство млн. тонн. |
| CVRD | Бразилия | 299,3 |
| Rio Tinto | Великобритания | 173,0 |
| BHP Billiton | Австралия | 144,1 |
| Privat Intertrading | Украина | 45,8 |
| IUD-Donbass | Украина | 38,4 |
| Anshan I&S Works | Китай | 36,8 |
| Anglo-American | ЮАР | 32,4 |
| LKAB | Швеция | 28,9 |
| Mittal Steel | Индия | 27,9 |
| CVG | Венесуэла | 26,9 |
| Cleveland-Cliffs | США | 26,5 |
По данным журнала Mining Journal, мировая добыча железной руды в 2004 году составила 1,2 млрд тонн (рост на 10,2 % по сравнению с 2003 годом).
По данным Геологической службы США, мировая добыча железной руды составила в 2007 году 1,93 млрд тонн, увеличившись по сравнению с предыдущим годом на 7 %. Китай, Бразилия и Австралия обеспечивают две трети добычи, а вместе с Индией и Россией — 80 %.[1]
wreferat.baza-referat.ru
(Назад)
(Cкачать работу)
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Железные руды. Общая характеристика
руда обогащение магнетит железо
Для производства чёрных и цветных металлов применяют различные сырые материалы (полезные ископаемые) или специально приготовленные материалы, а также отходы металлургического производства. Понятие "полезные ископаемые" применительно к железосодержащим ископаемым.
К сырым материалам металлургического производства, прежде всего, относят руды, топливо и флюсы. Руда представляет собой полезное ископаемое, добываемое из недр земли. Это горная порода или минеральное вещество, из которого извлекают металлы или их соединения.
Руды обычно называют по одному или нескольким металлам, содержащимся в них, например железные, медные, алюминиевые и марганцевые или медно-никелевые, медно-кобальтоникелевые и другие.
Руды приходится специально подготавливать: дробить; обогащать; окусковывать и усреднять.
Железными рудами следует называть горные породы, из которых извлекают железо. Железо является распространённым элементом в природе. По распространению в земной коре оно занимает четвёртое место (4,2%) после кислорода (49,7%), кремния (26%) и алюминия (7,45%). Железо, как составная часть, входит почти во все горные породы, однако многие нельзя считать рудами.
Железо, как известно, обладает сравнительно большим сродством к кислороду и потому в земной коре не обнаруживается в самородном виде, а находится главным образом в соединениях с кислородом и двуокисью углерода.
На практике приходится иметь дело с магнитной окисью железа (72,4% Fe), безводной окисью железа (70% Fe) и водной окисью железа с различным количеством адсорбированной воды (52,3 - 62,9% Fe). Соединение железа с двуокисью углерода - это карбонат железа (48,3% Fe).
Магнитная окись железа в рудах представлена минералом магнетитом. Руду, содержащую в основном магнетит, называют магнитным железняком или магнетитовой рудой. Магнетит можно рассматривать как закись-окись железа, содержащую 31,4% закиси железа и 68,96% окиси железа, то есть в нём содержится 24,3% двухвалентного железа.
Магнетит под действием влаги и кислорода атмосферы окисляется. Закись железа в молекуле реагирует с кислородом воздуха, переходит в безводную окись железа. Образовавшийся минерал по своему химическому составу является гематитом, однако из-за отличия в кристаллической решётке называется мартитом. Таким образом, в природных условиях магнетит в той или иной степени окислён. Для характеристики окисленности магнетита принято пользоваться отношением Feобщ/FeFeO. В чистом магнетите это отношение равно 72,4 : 24,3, ≈ 3,0, а в мартите оно бесконечно велико. Обычно к магнитным железнякам относят руды, в которых это отношение меньше 3,5. при отношении, равном 3,5 - 7,0, руды относят к полумартитам , а при отношении, большем 7, - к мартитам.
Магнетит характеризуется высокой магнитной восприимчивостью, и поэтому магнитные железняки пригодны для электромагнитного обогащения, являющегося одним из наиболее эффективных и распространённых способом обогащения железных руд.
Магнитный железняк обычно представлен крепкими, плотными кусковыми рудами с мелкокристаллическим строением. Он содержит обычно 55 - 60% Fe, 0,02 - 2,5% S, 0,02 - 0,7% P и чаще всего кислую пустую породу.
Безводная окись железа представлена в рудах минералом гематитом. Руды, содержащие в основном гематит, относят обычно к красным железнякам или гематитовым рудам. Красный железняк - это продукт выветривания магнитных железняков, то есть в значительной мере окисленный магнетит. В нём обычно содержится от 1 до 8% магнетита.
Красный железняк, применяемый в металлургии, содержит обычно 55 - 60% Fe, а некоторые разновидности - до 69,5% Fe. В ряде случаев в рудах содержится мало серы и фосфора. Руды различают по физическим свойствам. Они бывают кусковые, а иногда пылевидные. Цвет красных железняков колеблется от красного да светло-серого и даже чёрного, но на фарфоровой пластинке красный железняк всегда даёт красную черту. Пустая порода таких руд обычно состоит из SiO2 и Al2O3.
Наиболее крупные месторождения красного железняка в нашей стране - Криворожское, Курская магнитная аномалия, Атасуйское и Ангаро-Питское.
Водная окись железа представлена в рудах главным образом минералами лимонитом 2Fe2O3 ∙ 3h3O и гетитом Fe2O3 ∙ h3O. Руды, содержащие в основном эти минералы, называют бурыми железняками. Бурый железняк образуется при выветривании и окислении железных руд других типов. Обычно бурый железняк смешан с глиной или кварцем.
В добываемых рудах содержится 37 - 55%, а чаще 37 - 40% Fe. Они характеризуются повышенным содержанием фосфора (0,5 - 1,5%), иногда в них присутствует в небольшом количестве ванадий (0,03 - 0,06%).
Бурый железняк наиболее распространён в земной коре. Обычно он беден и влажен, к тому же трудно поддаётся обогащению, поэтому его используют сравнительно в небольшом количестве.
Карбонат железа представлен в руде минералом сидеритом. Руды, содержащие в основном сидерит, называют шпатовыми железняками. Они обычно встречаются в виде плотных и крепких горных пород или глинистых железняков. В шпатовых железняках содержится 30 - 40% железа. Сидерит рекомендуется обжигать или спекать. После обжига сидерит становится пористым и малопрочным. Месторождения шпатовых железняков довольно широко распространены и встречаются в разных странах.
Кроме различных соединений железа, в рудах присутствуют разные примеси (тоже в виде соединений), которые в зависимости от вида плавки могут быть полезными и вредными.
К вредным примесям относят серу, цинк и мышьяк. Сера вызывает красноломкость стали, а процесс её удаления в доменном и сталеплавильном производствах связан с ухудшением технико-экономических показателей. Правда, серу можно легко удалить из руд окислительным обжигом и агломерацией.
Цинк, хотя и не переходит в чугун, но возгоняется и, проникая в швы кладки, приводит к её росту и разрыву металлического кожуха доменной печи.
Небольшое количество мышьяка можно удалить из руды при агломерации или лучше при специальном обжиге руды, а при доменной и сталеплавильной плавках он переходит в металл. Мышьяк придаёт стали хладноломкость и ухудшает её свариваемость.
Такие примеси, как фосфор, никель, хром и медь, являются полезными при выплавке чугуна некоторых марок, в остальных же случаях их, особенно фосфор и медь, относят к вредным примесям. Фосфор вызывает хладноломкость стали, его необходимо удалять при переработке чугуна в сталеплавильных печах.
Ванадий и титан - полезные примеси.
Пустая порода руд в основном состоит из SiO2, Al2O3, CaO и MgO, которые обычно находятся в виде различных соединений. Для доменной плавки желательно, чтобы отношение (СаО + MgO)/ (SiO2 + Al2O3) ≈ 1. В этом случае не требуются флюсы. Такую руду называют самоплавкой, однако встречается она очень редко. Чаще всего указанное отношение значительно меньше 1, то есть пустая порода руд является кислой. Литература
В. Г. Воскобойников, В. А. Кудрин, А. М. Якушев - "Общая металлургия", 1979
referat.co
