On enam-vähem hästi teada, et materjal, mida tavaliselt nimetatakse rauaks, on isegi kõige lihtsamal juhul raua enda sulam kui keemiline element süsinikuga. Süsinikusisaldusega alla 0,3% saadakse pehme plastiline tulekindel metall, mille taha on omistatud selle peamise koostisosa, raua, nimetus. Aimu rauast, millega meie esivanemad tegelesid, saab nüüd küüne mehaanilisi omadusi uurides.

Kui süsiniku kontsentratsioon on üle 0,3%, kuid alla 2,14%, nimetatakse sulamit teraseks. Algsel kujul sarnaneb teras oma omadustelt rauda, ​​kuid erinevalt sellest saab seda karastada - äkilise jahutamise korral omandab teras suurema kõvaduse - märkimisväärse eelise, mille aga peaaegu täielikult tühistab sama karastamise käigus omandatud rabedus.

Lõpuks, kui süsiniku kontsentratsioon on üle 2,14%, saame malmi. Habras, sulav, sobib hästi valamiseks, kuid ei sobi sepistamiseks, metall.

Metalli tootmise alustamise üheks määravaks tingimuseks on teadmine seda metalli sisaldavatest mineraalidest. Need mineraalid peaksid olema märgatavad, tõmbama endale tähelepanu nii omapärase välimuse kui ka teatud spetsiifiliste omaduste poolest, mis iidne mees saaks kasutada, sealhulgas arhailistes termilistes protsessides. Kõikidel raudmineraalidel, mida allpool üksikasjalikult käsitletakse, on täielikult sarnased välised andmed ja omadused.

Primitiivse inimühiskonna ajalugu oli kivi ja kivitoodetega lahutamatult seotud. Nendest toodetest olid kõige primitiivsemad tavalised jõekivid, mille ühest otsast oli purustatud. Vanimate kivitööriistade vanus ulatub umbes 2,5 miljoni aasta vanusesse perioodi.

Alguses kasutasid meie esivanemad mis tahes kivikesi. Uute territooriumide arendamisel hakkasid nad aga huvi tundma mitmesuguste kivimite vastu. Raske on öelda, millal ürginimene õppis neil vahet tegema, kuid tõsiasi, et tulekivist sai tema lemmikkivi kogu inimtekkelisena, on kindlalt teada. See eelsoodumus tuleneb tulekivi hämmastavatest omadustest – selle võimest suunatud löökidega mitte tükkideks puruneda, vaid anda õhukesi helbeid ja teravate servadega plaate. Kivi erinevatest külgedest peksnud, sai iidne mees käsikirve ja palju teravaid helbeid. Kasutati mõlemat: kirveid kasutati puidu töötlemiseks, helbeid - liha lõikamiseks.

Möödus palju aega, enne kui inimene õppis tulekividest plaate eraldama. See eeldas teatud oskuste arendamist kivi töötlemisel. Kivi lõhestades sai iidne meister ühe või mitu taldrikut – suurepärane materjal odaotste, kaabitsate ja noalaadsete tööriistade valmistamiseks. Just tulekivist leiti ja kehastati esmakordselt sellised tuntud tööriistad nagu kirves, sirp, nuga, vasar.

Jaspis, tugev ja väga kõva kivim, obsidiaan ja jade, olid samuti kõrgete tarbimisomadustega. Neid kive leidus ja leidub looduses aga palju harvemini kui tulekivi.

2.2.1 Goetiit (α-Fe) (hüdrogoetiit, limoniit, pruun raudkivi)

See mineraal sai oma nime I. V. Goethe, särava poeedi ja lisaks silmapaistva loodusteadlase ja mineraalide tundja auks. Tõenäoliselt sai just temast kõigis oma ilmingutes esimene maak, millest inimesed õppisid rauda ekstraheerima.

Joonis 10 – Goethite

Maapinnal leostub kahevalentsel kujul raud kivimitest aeglaselt pinnase ja taimseid humiinhappeid sisaldava jõeveega. Niitudel ja muudel lagedatel kohtadel hapnikuga küllastunud järvevees oksüdeerub see kolmevalentseks ja sadestub lahustumatu goetiidi kujul, moodustades "järve", "niidu" ja "muru" maagid. Siit pärineb goetiidi teine ​​nimi – limoniit – kreekakeelsest sõnast "leimon", mis tähendab "märg heinamaa" või "soo" (joonised 11.12).

Rangelt võttes pole limoniit mineraal, vaid segu erinevatest mineraalidest – raudhüdroksiididest, millest peamine on goetiit. Sisuliselt on limoniit “looduslik rooste”, kust (oma iseloomuliku roostepruuni värvuse tõttu) pärineb tema teine ​​nimetus “pruun rauamaak”. Just soodes, järvedes ja madalas meres tekivad ebatavalise välimusega limoniidimaagid (joonis 13). Selliste maakide limoniit meenutab ube või väikeseid linnumune. Seetõttu on laialt levinud limoniidi nimetused nagu "oamaak" või "hernekivi". Götiiti leidub ka lahtise ookrivärvi kujul, mis määrib käsi, lakitud mustade kobarate ja pungade ning jääpurikate kaskaadidena ning õrnalt sametsete kaante ja patjade kujul pragudes ja koobastes ning säravate lehvikute ja teemant- mustad või punased nõelad ja karvad kristallides.ametüst - kõik need on raudhüdroksiidid ehk kõik see on goetiit või hüdrogoetiit. Lisaks jaotub goetiit "klaaspea" kujul - lakkmusta pinnaga kaunid sferuliitsed koorikud.

Joonis 11 - "Järve" maakide kaevandamine Joonis 12 - "Niidu" maakide kaevandamine

Joonis 13 – soomaak

2.2.2 Hematiit (Fe2O3)

Hematiit on kauni kujuga, sädelevate tahkudega, terasest raudmustani värvusega mineraal, millel on eriline punakas varjund, mis eristab hematiiti selgelt sarnastest mineraalidest (joonis 14). Selle mineraali tänapäevane nimi on esmakordselt leitud Theophrastus (loodusuurija ja filosoof, kes elas aastatel 372–287 eKr ja kirjutas traktaadi “Kividest”). See pärineb kreekakeelsest sõnast "hema" - veri, mida seostatakse mineraalpulbri kirsi- või vahapunase värvusega, samuti hematiidi sünonüümidest - "verine", "punane rauamaak". Teine iidne hematiidi sünonüüm on "raudne sära". Hematiidi kristallid on suure kõvaduse ja tihedusega, tugeva poolmetallilise läikega, kirsipunase värvusega. Spetsiaalseid läikivaid tabelikujulisi kristalle nimetati varem "spekulariidiks" ja õhukesi plaate, mida mõnikord koguti paralleelsetesse pakenditesse, "raudvilguks".

Joonis 14 – hematiit

Hematiidi sferuliitkoorikud on üsna levinud; vanasti kutsusid Saksa kaevurid neid "klaaspeaks". Võrreldamatult harvem on hematiidikristallide lõhestamise teine ​​vorm – "raudroos", kus lamellkristallid on paigutatud nagu kaardid lahtivolditud tekile. "Raudroosid" on hinnatud koos kõige kallimate mineraalidega.

Hematiiti leidub ka tihedates massides, omamoodi pulbriliste sekreetidena ("raudhapukoor") ja kõige enam - granuleeritud lisanditena erinevates kivimites. Märkimisväärsetes kogustes vabaneb see vulkaaniliste protsesside käigus. Teada on tõsiasi, kui 1817. aastal tekkis Vesuuvi purske ajal vaid 10 päevaga meetri pikkune hematiidikiht. Tihe hematiit on suurepärane mineraal erinevate figuuride nikerdamiseks.

Just hematiidist on tuletatud sõna "gemma", mis tähistab nikerdatud kivi. Vana-Egiptuses ja Babüloonias kasutati nikerdatud hematiiti laialdaselt ehetena, Vana-Kreekas olid nikerdatud kivid omal moel lukkude ja võtmetena. Kõik, mida me lukustasime, pitseerisid kreeklased isikliku pitsatiga. Kõige sagedamini kasutati selliste põhjalike tihendite valmistamiseks hematiiti ja kaltsedooni.

Teine hematiidi kasutusvaldkond oli meditsiin. Kuulus antiikaja arst Dioscurus nimetas hematiiti viie peamise ravimise kivi hulka (koos merevaigu, lapis lazuli, jade ja malahhiidiga). Hematiidile omistati võime ravida veritsevaid haavu, ravida haigusi põis ja suguhaigused.

Hematiidi "krookuse" peent pulbrit kasutati iidsetel aegadel kuld- ja hõbeesemete poleerimiseks. Tuleb märkida, et mineraali abrasiivsed omadused, erinevalt meditsiinilistest, ei ole kaotanud oma tähtsust tänapäevani.

Arvatakse, et hematiidi esimene eesmärk oli selle kasutamine mineraalvärvi kujul. Vanim hematiitvärvide leid inimeste matustest pärineb umbes 40 tuhandest aastast eKr.

Punane hematiitvärv – muumia – oli iidsete egiptlaste seas mumifitseerimise asendamatu komponent (sellest ka selle nimi). Hematiidi amuletid asetati vaaraode muumiate sidemete vahele rangelt määratletud järjekorras. Kuni keskajani oli ooker ainus kollane värv. See valmistati hematiidi ja kriidi segamisel. Hiljem hakati pliioksiidi ja punase plii segust valmistama kollast värvi.

Lõpuks leidsid keskaegses maagias erilist kasutust verekivi (“skorpionikivi”) hämmastavad kristallid. Ainult verekiviga sõrmus sõrmes võis keskaegne mustkunstnik julgeda surnute vaime armulauale kutsuda.

2.2.3 Sideriit (FeCO 3)

Teine kandidaat inimkonna ajaloo esimese rauamaagi mineraali tiitlile on sideriit. Selle looduslikud ilmingud on teiste rauamaagide seas ehk kõige vähem tähelepanuväärsed. Tavaliselt on need pungad, täpid või ooliitsed (sfäärilised) tekstuurid, millel on palju pruunikaskollaseid toone (joonis 15).

Joonis 15 – siderite

Mineraali nimi tuleb kreekakeelsest sõnast "sideros" – raud (mis omakorda tähendab ka tähte, s.t. raud on tähemetall – metall, mis tuleb taevast). Sõna "sideros" päritolu kohta on veel üks versioon, mis on viimastel aastakümnetel laialt levinud. Selle versiooni järgi on kreeka "sideros" kaukaasia päritolu sõnast "sido", mis tähendab "punast". Oluliseks seda versiooni kinnitavaks asjaoluks on üldtunnustatud tõsiasi, et maagi raua sünnimaa on Väike-Aasia, kust legendaarse seppade rahva - Haliberide kaudu said rauda tundma õppida ka vanad kreeklased. Siit pärineb mineraali teine ​​nimi – paltus. Muud üldnimetused: güriit, tulekivid, rauast, valge maak. Eriti tähtsat rolli mängisid sideriidimaagid rauametallurgia arengus varakeskajal, mil selle tootmise peamiseks keskuseks sai Alpide piirkond. Just Alpides asuvad kuulsad sideriidi leiukohad: Neudorf ja Eruberg, aga ka kuulus "mägi" - Eisenerz.

2.2.4 Püriit ja marksiit (FeS 2)

Nimetus "püriit" pärineb kreeka sõnast "pyros" - tuli, tuletaoline.

Selle löök tekitab sädemeid, nii et iidsetel aegadel olid püriiditükid ideaalseks tulekiviks. Oma teise nime "püriit" sai mineraal 16. sajandil. - selle määras püriidile silmapaistev saksa teadlane Agricola (Georg Bauer) ja sellel on ka kreeka juured, kuna see pärineb Kreeka Chalkidiki poolsaare nimest, mis on rikas mitmesuguste maakide poolest. Seejärel laiendati nimetust "püriit" kogu püriidiga sarnaste sulfiidide klassile ja püriiti ennast nimetati raud- või väävelpüriidiks.

Püriidi kollast värvi varjab mõnikord pruun või kirju varjund, tk. see sisaldab sageli arseeni, koobalti, nikli, harvemini vase, kulla, hõbeda lisandeid. Mineraali välimusele on kõige iseloomulikum selle kristallide kuju - enamasti on see kuubik (joonis 16). Suurim teadaolev püriidikristall, mille serva pikkus on 50 cm, leiti Kirde-Kreekast Xanthi linna lähedalt. IN iidne India püriidikristallid toimisid amuletina, mis kaitses krokodillide eest.

Joonis 16 – püriit

Looduses on püriit laialt levinud ja väga märgatav. See püüab sõna otseses mõttes pilku oma kuldse värvi, peaaegu alati puhaste servade ereda sära, selgete kristalliliste vormidega. Nendel põhjustel on püriiti tuntud juba iidsetest aegadest. Värvilt ja läikelt meenutab see messingit ja isegi kulda, mille eest pälvis kunagi alandava hüüdnime "kassikuld". Poleeritud püriit särab veelgi eredamalt. Muistsed inkad valmistasid peegleid poleeritud püriidist. Vanimad teadaolevad püriidimaardlad on Rio Tinto ja Novohun (Hispaania Püreneed), Rio Marina (Elba saar), Uurali mäed.

Hämmastav vara püriit on selle kristallide asendus orgaaniliste jäänuste redutseerivas keskkonnas. Sel juhul moodustuvad suurejoonelised fossiilid: püriidistunud kestad, puidutükid ja isegi terved tüvede ja muude taimeosade killud jne. Asendusprotsess võib kulgeda väga hoogsalt: tuntud "Faluni mehe" puhul , sügaval (130 m) töös hukkunud kaevuri keha asendati vaid 60 aastaga täielikult püriidiga. Samal ajal säilis täielikult inimese välimus. Võib-olla on siit pärit kuulus legend "kivikülalisest", mida teavad paljud maailma rahvad.

Markasiidil on püriidiga sama keemiline koostis, kuid erinev kristallstruktuur ja see on palju haruldasem kui püriit. Iidsetel aegadel tuvastati püriit ja markasiit. Hiliskeskaja saksa kaevurid, kes nimetasid mõlemat mineraali väävelpüriitideks, eristasid markasiidi siiski erilises sordist "odakujulistes", "kiirgavates", "kammjas" püriitides.

Alles 1814. aastal tehti kindlaks, et marksiit on eriline mineraal, ja 1845. a. koostati selle esimene teaduslik kirjeldus ja fikseeriti nimi "marksiit". Vana-araabia "marksiit" tähendas algselt ka püriiti, antimoni ja vismutit. Juveliirid nimetavad püriiti endiselt "markasiidiks".

2.2.5 Magnetiit (Fe 3 O 4)

Magnetiit on väga raske poolmetallise "tuhme" läikega mineraal, värvuselt raudmust, sinise või sillerdava varjundiga. Magnetiiti iseloomustavad mustjashallid kristallid (joonis 17). Ühe legendi järgi sai magnetiit nime kreeka lambakoera Magnesi järgi. Magnes karjatas oma karja ühel silmapaistmatul Tessaalia platool ja järsku tõmbas tugevast hallist kivist koosnev mägi tema raudotsaga kepi ja naeltega vooderdatud sandaalid enda külge. Just magnetism on mineraalide seas kõige haruldasem magnetiidi eristav omadus.

Joonis 17 – Magnetiit

Magnetiidist kirjutasid paljud teadlased ja luuletajad iidne maailm ja keskaeg: Aristoteles pühendas talle erilise essee (“Magneedil”), Lucretius ja Claudianus kirjeldasid seda värsis, muinasjuttudes “Tuhat ja üks ööd” räägitakse magnetmäest keset meri, mille tõmbejõud oli nii suur, et tõmbas laevadelt välja naelad, mis kohe kokku kukkusid ja uppusid.

Magneti tegelik kasutamine leiti aga ilmselt esmakordselt Hiinas, kus II sajandil. eKr. leiutati kompass. Idamaade vanimad teadaolevad kompassid nägid välja nagu väike vanker, millel istus raudmees ja näitas väljasirutatud käega lõunasse.

Seega tõmbasid raua mineraalid juba ammu enne metallide avastamist inimese tähelepanu ja neid kasutas ta laialdaselt. Seetõttu võib kindlalt väita, et maagist raua sulatamise meetodi "juhuslik" avastamine valmistas hästi ette kogu eelnev tsivilisatsiooni arengulugu.

Rauamaak on oluline mineraaltoode, mida inimkond hakkas kaevandama palju sajandeid tagasi. Alates iidsetest aegadest on rauda laialdaselt kasutatud kodustes ja muudes inimühiskonna tingimustes. Rauamaagi üks peamisi eeliseid ja omadusi on võime toota selle sulatamisel saadud terast.

Rauamaagil võivad olla erinevad omadused, mineraalne koostis, samuti lisandite ja metallide protsent, olenevalt selle arendamise tüübist ja kohast. Rauamaagi kaevandamiskohtade leidmine sobiva tehnilise varustusega ei ole keeruline ülesanne, kuna raud moodustab üle 5% maakoore tahketest ladestustest kogu planeedi pinnal. Wikipedia ja teiste usaldusväärsete allikate andmetel on rauamaak maailmas neljas kõige levinum kaevandatav mineraal.

Leidke see metall aga loodusest puhtal kujul see ei ole võimalik - seda leidub teatud kogustes enamikus teadaolevates kiviliikides ja -tüüpides (kivimid). Mineraalid (rauamaak) on kaevandamise poolest kõige tulusamad. Raua kvantitatiivne sisaldus selles oleneb rauamaagi päritolu olemusest.

Kuidas rauamaak välja näeb ja mis see on?

Peamise keemilise elemendina leidub rauda paljudes kivimites. Kuid mitte iga selline kivi ei saa olla potentsiaalne tooraine kaevandamiseks ja arendamiseks. Rauamaagi kui sellise väljatöötamise otstarbekus sõltub suuresti protsentuaalsest koostisest.

Selle kaevandamisega tegeleti tihedalt rohkem kui 3 tuhat aastat tagasi tänu võimalusele valmistada parema kvaliteediga ja vastupidavamaid rauapõhiseid tooteid võrreldes pronksi ja vasega, mida hakati kaevandama veelgi varem. Juba tol ajal suutsid sulatuskodadega tegelenud käsitöölised rauamaagi liike täpselt eristada.

Praegu on tavaks eristada mitut tüüpi toorainet, mis sobivad kasuliku metalli järgnevaks sulatamiseks:

• magnetiin;
• magnetinoapatiit;
• magnetino-titaan;
• hüdrogoetiit-goetiit;
• hematiit-magnetiin.

Rikkalikuks rauamaagi leiukohaks peetakse 57% rauasisaldust. Kuid nagu eespool mainitud, võib olla otstarbekas välja töötada maardlad, milles maagis on 26% seda kasulikku metalli. Kivimite koostises domineerib raud oksiidide kujul. Ülejäänud koostisosad on fosfor, väävel ja ränidioksiid.

Seal on rauamaagi tabelid, mis kajastavad selle toorainet, keemilist koostist ja rauamaagi protsenti. Kui juhindume enamiku nende tabelite arvulistest näitajatest, siis on tinglikult võimalik jagada väärtuslikud maagid nende rikkuse ja omaduste järgi 4 kategooriasse.

• väga rikkalik - mitteväärismetalli sisaldus on üle 65%;
• mõõdukalt rikas - raua keskmine protsent on 60-65%;
• mõõdukas - alates 45% või rohkem;
• vaesed - vähem kui 45% kaevandatud kasulikest elementidest üldiselt.

Olenevalt külgmiste lisandite hulgast, mis moodustavad arendatava raua ladestu, kulub töötlemiseks rohkem või vähem energiat. Sellest sõltub suuresti raua baasil valmistatud valmistoodete tootmise efektiivsus.

Päritolu olemus

Enamik teadaolevatest kaevandustüüpidest tekkis kolme peamise teguri mõjul. Rauamaagi omadused ja omadused sõltuvad tegelikult neist.

Magmaatiline moodustumine. Magmaatilised kompositsioonid tekkisid magma kõrgete temperatuuride mõjul või iidsete vulkaanide kõrge aktiivsuse tingimustes. Tegelikult toimusid looduslikud kivimite segunemise ja ümbersulamise protsessid.

Seda tüüpi mineraalid on kristalsed mineraalsed fossiilsed ühendid, mis erinevad kõrge protsent rauasisaldus. Tardmineraalide maardlaid võib reeglina leida mägipiirkondade iidse moodustumise tsoonides. Just nendes kohtades lähenesid sulaained mulla pinnakihtidele võimalikult lähedale.

metamorfne moodustumine. Sellise moodustumise käigus tekivad settetüüpi mineraalid. Selle protsessi olemus taandub maakoore üksikute osade liikumisele, mille käigus teatud elementide poolest rikkad kihid langevad ülalpool asuvate kivimite alla.

Järgmise liikumise käigus tekkinud mineraalid rändavad maapinnale lähemale. Metamorfse moodustumise käigus tekkivas rauamaagis on tavaliselt kõrge kasulike metalliühendite protsent ja see ei asu pinnast liiga sügaval. Üks levinumaid näiteid on magnetiline rauamaak, mille koostises on kuni 75% rauda.

Settete moodustumine. IN sel juhul seda tüüpi kaevanduste tekke peamisteks teguriteks on loodusjõud, eelkõige tuuled ja vesi. Kivimikihid hävivad ja viiakse madalikule – just siin nad kogunevad, moodustades eraldi kihid. Vesi toimib reagendina, mis leostub lähteained. Selliste protsesside käigus tekivad pruuni rauamaagi ladestused, mis kujutab endast murenevat, kobestunud massi, milles on palju mineraalseid lisandeid ja rauaprotsent kuni 35-40%.

Seoses moondekivimite tekke erineva spetsiifikaga seguneb tooraine sageli kihtide sees tardkivimi, lubjakivi ja saviga. Samast maardlast, mida tähistab kaardil vastav märk, leidub erineva päritoluga maardlaid, mis on omavahel segunenud. Sel juhul oletatavasti setterikaste rauamaagide poolest rikkad kohad määratakse geoloogilise uurimistöö käigus.

Põhiomadused ja tüübid. Millisest maagist rauda valmistatakse?

Kõige tavalisemat tüüpi nimetatakse tavaliselt punaseks rauamaagiks, mille aluseks on hematiitoksiid. See sisaldab minimaalselt külgmisi lisandeid ja üle 70% rauda.

Levinuim on pruun rauamaak (limoniit), mis on oma koostises H 2 O sisaldav raudoksiid.Limoniidi koostisesse kuulub reeglina umbes veerand raua protsendist. Looduses võib pruuni rauamaaki leida poorsete, lahtiste, fosforit ja mangaani sisaldavate kivimite kujul. Maak sisaldab aherainena savi.

Magnetiline rauamaak sisaldab magnetoksiidi, mille omadused kaovad tugeva kuumutamise tingimustes. Looduses leidub seda palju harvemini kui ülaltoodud kivimeid ja rauasisalduse poolest ei jää see mõnel juhul punasele rauamaagile alla.

Sparrauamaak on suure savisisaldusega sideriiti sisaldav maakivim. See on väga haruldane tõug ja vähese rauasisalduse tõttu kaevandatakse teda palju harvemini, eriti kui tegemist on tööstusliku kasutamisega.

Lisaks oksiididele on ka muud tüüpi rauamaaki, mis põhinevad karbonaatidel ja silikaatidel.

Võtmeväljade geograafiline asukoht

Kõik suuremad hoiused jagunevad tavaliselt:

1. Metamorfogeensed - kvartsiidi ladestused;
2. Eksogeensed - pruun rauamaak ja muud settekivimid;
3. Endogeensed – valdavalt titanomagnetiidi koostised.

Sarnaseid maagimaardlaid leidub peaaegu igal kontinendil. Enamik rauamaagi maardlaid asub SRÜ riikide territooriumil, eelkõige Kasahstani, Venemaa ja Ukraina territooriumil. Piisavalt suured rauamaagi akumulatsioonivarud võivad uhkustada selliste riikidega nagu Lõuna-Aafrika, India, USA, Austraalia, Kanada ja Brasiilia. Rauamaagi maardlate kaardid on olemas nii globaalses mastaabis kui ka konkreetse riigi territooriumil asuvate maardlate üksikasjalikuma viitega.

Rauamaagi väärtus ja valdkonnad, kus seda kasutatakse

Peamiselt kõik tööstusharud, kus need mineraalid on seotud, on seotud metallurgiasektoriga. Enamasti kasutatakse rauamaaki raua sulatamisel konverteri või lahtise kaminahju abil. Omakorda kasutatakse malmi laialdaselt paljudes tööstussektorites.

Tänapäeval on ülipopulaarne ja aktiivselt toodetud ka teine ​​ülitugev korrosioonivastane sulam teras, mille jaoks kasutatakse ka rauamaagi mineraale. See on kõige populaarsem tööstussulam ja on tuntud oma korrosioonikindluse ja kõrge tugevuse poolest.

Terase- ja malmimaterjale kasutatakse järgmistes tööstusharudes:

• raketiehitus ja sõjatööstus, eriseadmete tootmine;
• masinaehitus, sealhulgas tööpinkide ja muude tehasemehhanismide tootmine;
• autotootmine (valmistatakse autoraame, mootorielemente, korpuseid ja muid mehaanilisi komponente);
• mäetööstus (raskete kaevandusseadmete ja muude eriseadmete tootmine);
• ehitus - tugevdusmaterjalid, tugiraami loomine.

Kaevandamise meetodid

Maagi mineraalide soolestikust eraldamise meetodid ja vahendid sõltuvad soovitud materjali esinemise sügavusest. Selles kontekstis on tavaks eristada kolme peamist meetodit:

Puurkaevu meetod (hüdroekstraktsioon) - sellisel viisil töötamiseks puurivad spetsialistid kaevusid, mis ulatuvad kivimikihtideni. Moodustatud sektsioonidesse asetatakse torukujulised struktuurid, mille kaudu materjal purustatakse ja ekstraheeritakse võimsa veejoaga. See on kõige vähem tõhus, seiskunud ja aegunud meetod, mida tänapäeval kasutatakse harva.

Šahtimeetod - kasutatakse tingimusel, et kihid asuvad sügavamal (kuni 900 meetrit). Kõigepealt lõigatakse läbi miinide joondused - piki õmblust tekivad neist triivid. Kivi purustatakse ja tuuakse pinnale spetsiaalsete konveierite abil.

Karjäärimeetodit - erinevalt puurkaevust peetakse kõige levinumaks. Seda kasutatakse töötamiseks keskmisel sügavusel (kuni 300 meetrit). Arendamiseks kasutatakse võimsaid ekskavaatoreid ja mehhanisme, mis kivimit purustavad. Pärast purustamist saadetakse materjal kohale ja transporditakse otse töötlemisettevõttesse.

Kuidas rauamaaki rikastatakse?

Tänu olemasolule erinevat tüüpi maagid vastavalt sellele, kui palju rauda maagis sisaldub, vähem rikastatud materjalid saadetakse spetsiaalsetesse tehastesse, kus need sorteeritakse, purustatakse, eraldatakse ja aglomeeritakse.

Üldiselt on maagi rikastamiseks neli peamist meetodit:

Flotatsioon. Spetsiaalselt valmistatud tolmune mass kastetakse vette, lisades õhku ja aineid, mida nimetatakse flotatsioonireaktiivideks. Sellest ka protsessi enda nimi – flotatsioon. Nad ühendavad rauaosakesed õhumullidega ja tõstavad need vahutaval kujul pinnale. Jääkkivid ladestuvad põhja.

magnetiline eraldamine. Kõige levinum meetod, mis põhineb erinevusel magnetismi mõjus maagi massi erinevatele komponentidele. Eraldada võib märgade ja kuivade kivimite puhul. Töötlemise käigus kasutatakse võimsate elektromagnetiliste elementidega varustatud trummelmehhanisme.

Gravitatsiooniline puhastus. Selle rakendamiseks kasutatakse spetsiaalseid suspensioone, mille tihedus on väiksem kui raua tihedus ja suurem kui viljatu kivimite tihedus. Looduslikud gravitatsioonijõud suruvad külgmised komponendid üles ning suspensioon neelab rauaosakesed ja jätab need allapoole.

Õhetus. Seda kasutatakse liiva ja savi eemaldamiseks kaevandatud materjalidest – nende eraldamiseks piisab kõrgsurve all oleva veejoa kasutamisest. Protsess toimub all kõrgsurve ja annab kuni 5% rikastuse. See on suhteliselt väike näitaja, sest seda meetodit kasutatakse alati koos teiste meetoditega.

Rauamaake nimetatakse rauda sisaldavateks kivimiteks, millest raua ammutamine on majanduslikult otstarbekas. Rauda sisaldavaid mineraale on palju, kuid enamasti on nende rauasisaldus väike või leidub mineraali ennast looduses vähesel määral.
Võttes kõrgeim väärtus rauda sisaldavad mineraalid võib sõltuvalt nendest jagada järgmistesse nelja rühma keemiline koostis: 1) raudoksiidid; 2) raudkarbonaat; 3) räni raud ja 4) väävelraua ühendid. Nende mineraalide nimed ja loetelu on esitatud tabelis. 7.

Magnetiit. Magnetiidi (magnetilise rauamaagi) keemiline valem on Fe3O4. See sisaldab 72,4% Fe ja 27,6% O2. Selle värvus on tume, hallist mustani; mineraalil on magnetilised omadused. Süngoonia on kuubik, sümmeetria tüüp on heksaoktaeedriline, kõvadus on 5,5-6; lööb kaal 4,9-5,2. Selle mineraali osakaal rauamaagi kogutoodangus on väike. Mõnes metallurgiapiirkonnas, näiteks Uuralites või Rootsis, on magnetiidimaagid siiski ülekaalus.
Looduslikes tingimustes magnetiit, säilitades oma kristalse struktuuri, oksüdeerub ühel või teisel määral. Magnetilise rauamaagi hapnikusisaldus ei vasta sel juhul enam täielikult valemile Fe3O4 või FeO*Fe2O3.
Tavaliselt on magnetilise rauamaagi poolt moodustatud maakides lisaks magnetiidile ka selle ilmastikuproduktid - poolmartiit ja martiit. Vastavalt Acad. M.A. Pavlov. magnetiline rauamaak hõlmab selliseid maake, mille Fetot/FeO suhe on alla 3,5 (oksüdeerimata magnetilise rauamaagi 2,333 asemel). Maagid, mille Fetot/FeO suhe on üle 3,5 ja alla 7, klassifitseeritakse poolmartiitide hulka ning lõpuks klassifitseeritakse maagid, mille Fetot/FeO suhe on üle 7, martiitidena. Sokolov, nõustudes samadega, kasutas Fetot/FeO suhte asemel Fetot/FeFeO suhet. Seega on ülaltoodud magnetiidimaakide klassifikatsioon tingimuslik.
Hematiit. Keemiliselt puhas raudoksiid sisaldab 70% Fe ja 30°/o O2. Looduses on teada kaks raudoksiidi polümorfset modifikatsiooni - stabiilne a-Fe2O3 (trigonaalne oingoonia) ja ebastabiilne y-Fe2O3 (kuupsüsteem), millel on tugevad magnetilised omadused ja mida nimetatakse maghemiidiks.
Hematiiti esindab esimene modifikatsioon. Hematiidi kristalsete sortide värvus on raudmustast terashallini. Hematiidi erikaal on 5,0-5,3, kõvadus 5,5-6. Hematiit moodustab maailma kõige olulisemate rauamaagi leiukohtade aluse. Seoses erinevate geoloogiliste perioodide kivimitega on need maagid laialt levinud erinevates vormides. Paljud neist liikidest on nimetatud nende järgi eristavad tunnused; nagu punane raudkivi, ooliitpunane raudkivi, raudjas vilgukivi, punane klaaspea jne.
Pruunid raudkivid. Pikka aega arvati, et raudoksiid moodustab veega järgmised keemilised ühendid: teil on - 2Fe2O3*H2O (66,31% Fe ja 5,3% hüdratatsioonivett); goetiit - Fe2O3*H2O (62,92% Fe ja 10,1% hüdratatsioonivesi); limoniit - 2Fe2O3 * 3H2O (59,88% Fe ja 14,43% hüdratatsioonivesi); ksütoonderiit-Fe2O3*2H2O (57,14% Fe ja 18,36% hüdraatrežiim); limniit - Fe2O3 * 3H2O (52,3% Fe ja "25,3% hüdratatsioonivesi).
IN Hiljuti Röntgeniuuringute tulemusena selgus, et tegelikult moodustab raudoksiid veega ühe keemilise ühendi suhtega Fe2O3:H2O = 1:1, millel on kindel kristallvõre. Üha veerikkamad raudhüdroksiidide sordid on sisuliselt hüdrogeelid, mitte teatud koostisega ühendid. Tavaliselt sisaldavad need erinevas koguses adsorbeeritud vett.
Kaasaegsetes mineraloogiaõpikutes on goetiidi valemit sageli kujutatud kui HFeO2 (arvestades, et götiidis sisalduv Fe on seotud hüdroksüüliga) ja limoniidi valem (kõik raudhüdroksiidid, mille puhul Fe2O3:H2O> 1) on HFeO2*aq (ladina keeles aqua on vesi). Röntgeni- ja termiliste uuringute kohaselt osutus Touriit goetiidi ja limoniidi seguks hüdrohematiidiga ega ole seetõttu iseseisev mineraal.
Götiidi süsteem on rombiline, romb-püramiidne sümmeetriatüüp.
Limoniidi ja goetiidi värvus on tumepruunist mustani. Goetiidi kõvadus 4,5-5,5, limoniidi kõvadus 4-1; erikaal goetiit 4,0-4,4, limoniit - jääb vahemikku 3,3-4,0.
Kõrval füüsiline seisund Ja välimus Pruuni rauamaaki on palju sorte: pruun klaaspea, tavaline pruun rauamaak, soo- ja järvemaagid jt.
Karbonaadid. Selle rühma olulisim esindaja on mineraal nimega sideriit, raudsäba või päevakivi; selle koostis määratakse valemiga FeCO3 (48,3% Fe ja 37,9% CO2). Isomorfsetest lisanditest esineb kõige sagedamini mangaan- ja magneesiumkarbonaate. Sideriidi süngoonia on trigonaalne. Sideriidi värvus värskes olekus on kollakasvalge, hallikas, mõnikord rohelise või pruunika varjundiga. Sideriidi kõvadus on 3,5-4,5; erikaal 3.9.
Ilmastiku mõjul sideriit oksüdeerub, moodustades limoniiti ja goetiiti.
rauasilikaadid. Rauasilikaadid sisalduvad lisanditena mõnes rauamaagis. Rauasilikaatideks liigitatakse palju mineraale, näiteks kloriitide rühm, mille üheks esindajaks on šamosiit (ligikaudne valem 4FeO*Al2O3*3SiO2*4H2O). FeO sisaldus selles silikaadis on vahemikus 34,3–42,5%.
Teiste rühmade raudsilikaate sisaldavatest mineraalidest tuleks nimetada nontroniiti, mille koostis määratakse valemiga: m (Mg3 [OH] 2) p ((Fe, Al) 2 2) nH2O, almandiin - Fe3Al23; ja andradiit Ca3Fe23.
Raua väävliühendid. Üks seda rühma esindav mineraal on püriit (väävelpüriidid, raudpüriidid) FeS2, mis sisaldab 46,7% Fe ja 53,4% S. Suure väävlisisalduse tõttu ei kasutata raudsulfiide sisaldavaid mineraale rauamaagina. Väävelhappe tootmiseks kaevandatakse märkimisväärses koguses püriidi või püriidi maake, samal ajal kui maake röstitakse õhus. Röstimisel eemaldatakse suurem osa väävlist, tahkeks jäägiks on peamiselt raudoksiid ja seda nimetatakse püriidi tuhkadeks. Need tuhad võivad pärast aglomeratsiooni minna kõrgahju.
Markasiit on FeS2 polümorfne sort ja sellel on rombiline süsteem (püriidil on kuupsüsteem).

Raua kõige olulisem geokeemiline omadus on mitme oksüdatsiooniastme olemasolu. Raud neutraalsel kujul – metallilisel kujul – moodustab maa tuuma, mis võib esineda vahevöös ja väga harva maakoores. Raua raud FeO on vahevöö ja maakoore peamine rauavorm. Rauaoksiid Fe2O3 on iseloomulik maakoore kõige ülemistele, enim oksüdeerunud osadele, eelkõige settekivimitele.

Kristallide keemiliste omaduste poolest on Fe2+ ioon lähedane Mg2+ ja Ca2+ ioonidele, teistele põhielementidele, mis moodustavad olulise osa kõigist maapealsetest kivimitest. Kristallide keemilise sarnasuse tõttu asendab raud paljudes silikaatides magneesiumi ja osaliselt kaltsiumi. Raua sisaldus muutuva koostisega mineraalides suureneb tavaliselt temperatuuri langedes.

raua mineraalid

Maakoores on raud laialt levinud – see moodustab umbes 4,1% maakoore massist (4. koht kõigi elementide, 2. metallide seas). Vahevöös ja maakoores on raud koondunud peamiselt silikaatidesse, samas kui aluselistes ja ülialuselistes kivimites on selle sisaldus märkimisväärne ning happelistes ja vahepealsetes kivimites vähe.

On teada suur hulk rauda sisaldavaid maake ja mineraale. Maagid on looduslikud mineraalid, mis sisaldavad rauda sellises koguses ja ühendites, millest metalli tööstuslik ekstraheerimine on majanduslikult otstarbekas. Rauasisaldus tööstuslikes maakides on väga erinev - 16-70%. Sõltuvalt keemilisest koostisest kasutatakse rauamaaki rauasulatusel nende looduslikul kujul või kui need sisaldavad Fe alla 50%, siis pärast rikastamist. Enamikku rauamaakidest kasutatakse raua, terase ja ferrosulamite sulatamiseks. Suhteliselt väikestes kogustes kasutatakse neid looduslike värvidena (ookervärvina) ja puurimismuda kaaluvate ainetena.

Suurima praktilise tähtsusega on punane rauamaak (hematiit, Fe2O3; sisaldab kuni 70% Fe), magnetiline rauamaak (magnetiit, FeO.Fe2O3, Fe3O4; sisaldab 72,4% Fe), pruun rauamaak ehk limoniit (goetiit ja hüdrogoetiit ja hüdrogoetiit, vastavalt FeOOH ja FeOOH nH2O). Götiiti ja hüdrogoetiiti leidub kõige sagedamini murenevas maakoores, moodustades nn "raudkübarad", mille paksus ulatub mitmesaja meetrini. Need võivad olla ka settelise päritoluga, kukkudes välja kolloidsetest lahustest järvedes või merede rannikualadel. Sel juhul moodustuvad ooliitsed ehk kaunviljalised rauamaagid. Need sisaldavad sageli vivianiiti Fe(3PO4)2 8H2O, mis on mustade piklike kristallide ja radiaalselt kiirgavate agregaatide kujul.

Looduses on laialt levinud ka raudsulfiidid - püriit FeS2 (väävel- või raudpüriit) ja pürrotiit. Need ei ole rauamaak – püriiti kasutatakse väävelhappe tootmiseks ning pürrotiit sisaldab sageli niklit ja koobaltit.

Teised tavalised raua mineraalid on:

· Siderite – FeCO3 – sisaldab ligikaudu 35% rauda. Sellel on kollakasvalge (saastumise korral halli või pruuni varjundiga) värv.

· Markasiit – FeS2 – sisaldab 46,6% rauda. See esineb kollaste, nagu messingist, bipüramidaalsete rombiliste kristallide kujul.

Lollingiit – FeAs2 – sisaldab 27,2% rauda ja esineb hõbevalgete bipüramidaalsete rombiliste kristallidena.

· Mispikel – FeAsS – sisaldab 34,3% rauda. Esineb valgete monokliiniliste prismadena.

Melanteriit - FeSO4 7H2O - on looduses vähem levinud ja on rohelised (või lisanditest hallid) monokliinsed kristallid klaasja läikega, haprad.

· Vivianiit – Fe3 (PO4) 2 8H2O – esineb sinakashallide või rohekashallide monokliiniliste kristallide kujul.

Maakoores leidub ka näiteks teisi, vähem levinud rauamineraale.