Ir vairāk vai mazāk labi zināms, ka materiāls, ko parasti sauc par dzelzi, pat visvienkāršākajā gadījumā ir pašas dzelzs kā ķīmiskā elementa sakausējums ar oglekli. Pie oglekļa koncentrācijas, kas mazāka par 0,3%, tiek iegūts mīksts kaļamais ugunsizturīgs metāls, aiz kura tiek piešķirts tā galvenās sastāvdaļas nosaukums - dzelzs. Priekšstatu par dzelzi, ar kuru nodarbojās mūsu senči, tagad var iegūt, pārbaudot naga mehāniskās īpašības.

Ja oglekļa koncentrācija ir lielāka par 0,3%, bet mazāka par 2,14%, sakausējumu sauc par tēraudu. Sākotnējā formā tērauds pēc īpašībām atgādina dzelzi, taču, atšķirībā no tā, to var rūdīt - ar pēkšņu atdzišanu tērauds iegūst lielāku cietību - ievērojamu priekšrocību, tomēr gandrīz pilnībā noliedz tās pašas rūdīšanas laikā iegūtais trauslums.

Visbeidzot, pie oglekļa koncentrācijas virs 2,14%, mēs iegūstam čugunu. Trausls, kausējams, labi piemērots liešanai, bet nav pakļauts kalšanai, metāls.

Viens no noteicošajiem nosacījumiem metāla ražošanas uzsākšanai ir zināšanas par minerālvielām, kas satur šo metālu. Šiem minerāliem vajadzētu būt pamanāmiem, pievērst sev uzmanību gan ar savu savdabīgo izskatu, gan ar dažām specifiskām īpašībām, kas senais cilvēks varētu izmantot, tostarp arhaiskos termiskajos procesos. Visiem dzelzs minerāliem, kas sīkāk aplūkoti turpmāk, pilnībā ir līdzīgi ārējie dati un īpašības.

Primitīvās cilvēku sabiedrības vēsture bija nesaraujami saistīta ar akmeni un akmens izstrādājumiem. Primitīvākie no šiem izstrādājumiem bija parasti upes oļi, kas vienā galā nošķelti. Vecāko akmens darbarīku vecums ir aptuveni 2,5 miljoni gadu.

Sākumā mūsu senči izmantoja jebkuru oļu. Tomēr, attīstot jaunas teritorijas, viņi sāka izrādīt interesi par visdažādākajiem akmeņiem. Grūti pateikt, kad primitīvais cilvēks iemācījās tos atšķirt, taču fakts, ka krams kļuva par viņa iecienītāko akmeni visā antropogēnā, ir zināms. Šī tieksme ir saistīta ar krama pārsteidzošajām īpašībām - tā spēju ar virzītu triecienu nesadalīties gabalos, bet gan dot plānas pārslas un plāksnes ar asām malām. Sitījis akmeni no dažādām pusēm, senais cilvēks saņēma rokas cirvi un daudzas asas pārslas. Tika izmantoti abi: cirvjus izmantoja koksnes apstrādei, pārslas - gaļas griešanai.

Pagāja daudz laika, līdz cilvēks iemācījās atdalīt plāksnes no krama akmeņiem. Tas prasīja noteiktas prasmes akmens apstrādē. Šķeldams akmeni, senmeistars saņēma vienu vai vairākas plāksnes – izcilu materiālu šķēpu uzgaļu, skrāpju un nazim līdzīgu instrumentu izgatavošanai. Tieši kramā pirmo reizi tika atrasti un iemiesoti tādi plaši pazīstami darbarīki kā cirvis, sirpis, nazis, āmurs.

Jašma, stiprs un ļoti ciets iezis, obsidiāns un nefrīts, bija arī augstas patēriņa īpašības. Taču šie akmeņi dabā bija un ir sastopami daudz retāk nekā krams.

2.2.1. Gētīts (α-Fe) (hidrogoetīts, limonīts, brūnais dzelzs akmens)

Šis minerāls savu nosaukumu ieguvis par godu izcilam dzejniekam un turklāt izcilam dabaszinātniekam un derīgo izrakteņu pazinējam I. V. Gētei. Iespējams, tieši viņš visās izpausmēs kļuva par pirmo rūdu, no kuras cilvēki iemācījās iegūt dzelzi.

10. attēlā - Gētīts

Uz zemes virsmas dzelzi divvērtīgā veidā no akmeņiem lēnām izskalo augsne un upju ūdeņi, kas satur augu humīnskābes. Pļavās un citās atklātās vietās ar skābekli piesātinātā ezera ūdenī tas oksidējas līdz trīsvērtīgam un izgulsnējas nešķīstoša gētīta veidā, veidojot “ezera”, “pļavas” un “velēna” rūdas. No šejienes nāk cits gētīta nosaukums - limonīts - no grieķu vārda "leimon", kas nozīmē "slapja pļava" vai "purvs" (11.12. attēls).

Stingri sakot, limonīts nav minerāls, bet gan dažādu minerālu maisījums - dzelzs hidroksīdi, no kuriem galvenais ir gētīts. Būtībā limonīts ir “dabiskā rūsa”, no kurienes (raksturīgās rūsgani brūnās krāsas dēļ) cēlies tā cits nosaukums “brūnā dzelzsrūda”. Tieši purvos, ezeros un seklajā jūrā parādās neparastā izskata limonīta rūdas (13. attēls). Šādu rūdu limonīts atgādina pupiņas vai mazas putnu olas. Tāpēc tādi limonīta nosaukumi kā "pupu rūda" vai "zirņu akmens" ir kļuvuši plaši izplatīti. Gētīts ir atrodams arī vaļīga okera krāsojuma veidā, kas iekrāso roku, lakotu melnu puduru un pumpuru veidā, kā arī lāsteku kaskādēs, kā arī maigi samta segumu un spilvenu veidā plaisās un alās, kā arī izcilu vēdekļu un dimantu veidā. melnas vai sarkanas adatas un matiņi kristālos.ametists - tie visi ir dzelzs hidroksīdi, tas ir, tas viss ir gētīts vai hidrogoetīts. Turklāt gētīts tiek izplatīts "stikla galvas" formā - skaistas sferulītas garozas ar laku melnu virsmu.

11. attēls - "Ezera" rūdu ieguve 12. attēls - "Pļavu" rūdu ieguve

13. attēls - purva rūda

2.2.2. Hematīts (Fe2O3)

Hematīts ir minerāls ar skaistu formu, dzirkstošām šķautnēm, krāsu no tērauda līdz dzelzs melnai, ar īpašu sarkanīgu nokrāsu, kas skaidri atšķir hematītu no līdzīgiem minerāliem (14. attēls). Šī minerāla mūsdienu nosaukums pirmo reizi atrodams Teofrasta (dabas zinātnieks un filozofs, kurš dzīvoja 372.–287. gadā pirms mūsu ēras un uzrakstīja traktātu “Par akmeņiem”). Tas cēlies no grieķu vārda "hema" - asinis, kas ir saistīts ar minerālpulvera ķiršu vai vaska sarkano krāsu, kā arī hematīta sinonīmiem - "asiņaina", "sarkanā dzelzs rūda". Vēl viens sens hematīta sinonīms ir “dzelzs spīdums”. Hematīta kristāliem ir augsta cietība un blīvums, spēcīgs pusmetāla spīdums, ķiršu sarkana krāsa. Speciālos spīdīgos tabulas kristālus agrāk sauca par "spekulārītu", bet plānās plāksnītes, kas dažkārt savāktas paralēlos iepakojumos, - "dzelzs vizla".

14. attēls - hematīts

Hematīta sferulīta garozas ir diezgan izplatītas; vecos laikos vācu kalnrači tos sauca par "stikla galvu". Nesalīdzināmi retāk sastopama cita hematīta kristālu šķelšanās forma - "dzelzs roze", kur slāņveida kristāli izkārtoti kā kārtis nesalocītā klājā. "Dzelzs rozes" tiek novērtētas kopā ar visdārgākajiem minerāliem.

Hematīts ir sastopams arī blīvās masās, sava veida pulverveida izdalījumos ("dzelzs skābais krējums"), un visvairāk - granulētu ieslēgumu veidā dažādos iežos. Ievērojamos daudzumos tas izdalās vulkānisko procesu laikā. Ir zināms fakts, kad 1817. gadā Vezuva izvirduma laikā tikai 10 dienās izveidojās metru garš hematīta slānis. Blīvs hematīts ir lielisks minerāls dažādu figūru grebšanai.

Tieši no hematīta ir atvasināts vārds "gemma", kas apzīmē cirsts akmens. Senajā Ēģiptē un Babilonijā cirsts hematīts tika plaši izmantots kā rotaslietas, Senajā Grieķijā cirsti akmeņi savā veidā kalpoja kā slēdzenes un atslēgas. Visu, ko mēs mēdzām aizslēgt, grieķi aizzīmogoja ar personīgo zīmogu. Šādu padziļinātu zīmogu izgatavošanai visbiežāk izmantoja hematītu un halcedonu.

Vēl viena hematīta pielietošanas joma bija medicīna. Slavenais senatnes ārsts Dioskurs nosauca hematītu starp pieciem galvenajiem dziedināšanas akmeņiem (ar dzintaru, lapis lazuli, nefrītu un malahītu). Hematītam tika piedēvēta spēja dziedēt asiņojošas brūces, dziedēt slimības Urīnpūslis un veneriskām slimībām.

Hematīta "krokusa" smalkais pulveris senos laikos tika izmantots zelta un sudraba priekšmetu pulēšanai. Jāpiebilst, ka minerāla abrazīvās īpašības atšķirībā no medicīniskajām nav zaudējušas savu nozīmi līdz pat mūsdienām.

Tiek uzskatīts, ka pirmais hematīta mērķis bija tā izmantošana minerālkrāsas veidā. Vecākais hematīta krāsu atradums cilvēku apbedījumos datēts ar aptuveni 40 tūkstošiem gadu pirms mūsu ēras.

Sarkanā hematīta krāsa – mūmija – seno ēģiptiešu vidū bija neaizstājama mumifikācijas sastāvdaļa (tātad arī tās nosaukums). Hematīta amuleti tika novietoti stingri noteiktā secībā starp faraonu mūmiju pārsējiem. Līdz viduslaikiem okers bija vienīgā dzeltenā krāsa. Tas tika izgatavots, sajaucot hematītu ar krītu. Vēlāk dzelteno krāsu sāka izgatavot no svina oksīda un sarkanā svina maisījuma.

Visbeidzot, apbrīnojamie asinsakmens kristāli (“skorpiona akmens”) tika īpaši izmantoti viduslaiku maģijā. Tikai ar gredzenu ar asins akmeni pirkstā viduslaiku burvis varēja uzdrīkstēties saukt pie dievgalda mirušo garus.

2.2.3. Siderīts (FeCO 3)

Vēl viens pretendents uz cilvēces vēsturē pirmā dzelzsrūdas minerāla titulu ir siderīts. Tās dabiskās izpausmes, iespējams, ir vismazāk iespaidīgas starp citām dzelzs rūdām. Parasti tie ir pumpuri, konkrementi vai oolitiskas (sfēriskas) tekstūras ar daudzām brūni dzeltenām nokrāsām (15. attēls).

15. attēls - siderite

Minerāla nosaukums cēlies no grieķu vārda "sideros" - dzelzs (kas, savukārt, nozīmē arī zvaigzni, t.i., dzelzs ir zvaigžņu metāls - metāls, kas nāk no debesīm). Ir vēl viena vārda "sideros" izcelsmes versija, kas pēdējās desmitgadēs ir kļuvusi plaši izplatīta. Saskaņā ar šo versiju grieķu "sideros" ir kaukāziešu izcelsmes no saknes "sido", kas nozīmē "sarkans". Būtisks apstāklis, kas apstiprina šo versiju, ir vispāratzītais fakts, ka rūdas dzelzs dzimtene ir Mazāzija, no kurienes ar leģendārās kalēju tautas - Halibera starpniecību par dzelzi uzzināja arī senie grieķi. No šejienes nāk cits minerāla nosaukums - paltuss. Citi plaši izplatīti nosaukumi: žirīts, krami, dzelzs špakteles, baltā rūda. Siderīta rūdām bija īpaši nozīmīga loma dzelzs metalurģijas attīstībā agrīnajos viduslaikos, kad Alpu reģions kļuva par galveno tās ražošanas centru. Tieši Alpos atrodas slavenās siderīta atradnes: Neudorfs un Erubergs, kā arī slavenais "kalns" - Eizeners.

2.2.4. Pirīts un markazīts (FeS 2)

Nosaukums "pirīts" cēlies no grieķu vārda "pyros" - uguns, uguns līdzīgs.

Sitiens uz to rada dzirksteles, tāpēc senatnē pirīta gabali kalpoja par ideālu kramu. Otro nosaukumu "pirīts" minerāls saņēma 16. gadsimtā. - to pirītam piešķīris izcilais vācu zinātnieks Agrikola (Georgs Bauers), un tam ir arī grieķu saknes, jo tas cēlies no Grieķijas Halkidiki pussalas nosaukuma, kas ir bagāta ar dažādām rūdām. Pēc tam nosaukums "pirīts" tika attiecināts uz visu pirītam līdzīgu sulfīdu klasi, un pašu pirītu sauca par dzelzs vai sēra pirītu.

Pirīta dzelteno krāsu dažreiz maskē brūns vai raibs nokrāsa, tk. tajā bieži ir arsēna, kobalta, niķeļa, retāk - vara, zelta, sudraba piemaisījumi. Raksturīgākā minerāla izskatā ir tā kristālu forma - visbiežāk tas ir kubs (16. attēls). Lielākais zināmais pirīta kristāls, kura izmērs ir 50 cm gar malu, tika atrasts netālu no Ksanti pilsētas Grieķijas ziemeļaustrumos. AT senā Indija pirīta kristāli kalpoja kā amulets, kas pasargāja no krokodiliem.

16. attēls - Pirīts

Dabā pirīts ir plaši izplatīts un ļoti pamanāms. Tas burtiski piesaista acis ar savu zelta krāsu, gandrīz vienmēr tīru malu spilgtu mirdzumu, skaidrām kristāliskām formām. Šo iemeslu dēļ pirīts ir zināms kopš seniem laikiem. Krāsā un mirdzumā tas atgādina misiņu un pat zeltu, par ko tas savulaik izpelnījās piekāpīgo iesauku "kaķa zelts". Pulētais pirīts spīd vēl spožāk. Senie inki izgatavoja spoguļus no pulēta pirīta. Vecākās zināmās pirīta atradnes ir Rio Tinto un Novohun (Spānijas Pireneji), Rio Marina (Elbas sala), Urālu kalni.

Apbrīnojams īpašums pirīts ir tā kristālu aizstāšana organisko atlieku reducējošajā vidē. Šajā gadījumā veidojas iespaidīgas fosilijas: piritizēti čaumalas, koka gabali un pat veseli stumbru un citu augu daļu fragmenti utt. Nomaiņas process var noritēt ļoti enerģiski: labi zināmajā “Faluņ cilvēka” gadījumā. , ogļrača ķermenis, kurš gāja bojā dziļā (130 m) darbā, tika pilnībā aizstāts ar pirītu tikai 60 gadu laikā. Tajā pašā laikā cilvēka izskats tika pilnībā saglabāts. Iespējams, no šejienes nāk slavenā leģenda par "akmens viesi", kas zināma daudzām pasaules tautām.

Markazītam ir tāds pats ķīmiskais sastāvs kā pirītam, taču atšķiras kristālu struktūra, un tas ir daudz retāks nekā pirīts. Senatnē tika identificēts pirīts un markazīts. Vēlo viduslaiku vācu kalnrači, abus šos minerālus nodēvējot par sēra pirītiem, tomēr izdalīja markazītu īpašā "šķēpveida", "starojošo", "ķemmes" pirītu šķirnē.

Tikai 1814. gadā tika konstatēts, ka markazīts ir īpašs minerāls, un 1845. g. tika apkopots tās pirmais zinātniskais apraksts un fiksēts nosaukums "markazīts". Seno arābu "markazīts" sākotnēji nozīmēja arī pirītu, antimonu un bismutu. Juvelieri pirītu joprojām dēvē par "markazītu".

2.2.5 Magnetīts (Fe3O4)

Magnetīts ir ļoti smags minerāls ar daļēji metālisku "blāvu" spīdumu, dzelzs-melnā krāsā, ar zilu vai zaigojošu nokrāsu. Magnetītu raksturo melni pelēki kristāli (17. attēls). Saskaņā ar vienu no leģendām magnetīts tika nosaukts grieķu gans Magnesa vārdā. Magness ganīja savu ganāmpulku vienā no neuzkrītošajiem Tesālijas plato, un pēkšņi viņa spieķi ar dzelzs galiem un naglām apvilktās sandales pievilka pie sevis kalns, kas sastāvēja no cieta pelēka akmens. Tas ir magnētisms, kas ir retākā magnetīta atšķirīgā īpašība starp minerāliem.

17. attēls - Magnetīts

Daudzi zinātnieki un dzejnieki rakstīja par magnetītu senā pasaule un viduslaiki: Aristotelis viņam veltīja īpašu eseju (“Uz magnēta”), Lukrēcijs un Klaudiāns aprakstīja pantiņos, pasakās “Tūkstoš un viena nakts” stāsta par magnētisko kalnu pašā vidū. jūra, kuras pievilkšanas spēks bija tik liels, ka izrāva naglas no kuģiem, kas uzreiz sabruka un nogrima.

Tomēr reālā magnēta izmantošana, acīmredzot, pirmo reizi tika atklāta Ķīnā, kur II gs. BC. tika izgudrots kompass. Vecākie zināmie kompasi Austrumu valstīs izskatījās pēc maziem ratiņiem, uz kuriem sēdēja dzelzs vīrs un ar izstieptu roku norādīja uz dienvidiem.

Tādējādi ilgi pirms metālu atklāšanas dzelzs minerāli piesaistīja cilvēka uzmanību un tos plaši izmantoja. Tāpēc var droši apgalvot, ka dzelzs kausēšanas no rūdas metodes “nejaušajam” atklāšanu labi sagatavoja visa iepriekšējā civilizācijas attīstības vēsture.

Dzelzsrūda ir svarīgs minerālprodukts, ko cilvēce sāka iegūt pirms daudziem gadsimtiem. Kopš seniem laikiem dzelzs ir plaši izmantots sadzīves un citos cilvēku sabiedrības apstākļos. Viena no galvenajām dzelzsrūdas priekšrocībām un īpašībām ir spēja ražot tēraudu, kas iegūts tās kausēšanas laikā.

Dzelzsrūdai var būt dažādas īpašības, minerālu sastāvs, kā arī piemaisījumu un metālu procentuālais daudzums atkarībā no tās attīstības veida un vietas. Dzelzs rūdas ieguves vietu atrašana ar atbilstošu tehnisko aprīkojumu nav grūts uzdevums, jo dzelzs veido vairāk nekā 5% no zemes garozas cietajām atradnēm visā planētas virsmā. Saskaņā ar Wikipedia un citiem uzticamiem avotiem, dzelzsrūda ir ceturtais izplatītākais minerāls, ko iegūst pasaulē.

Tomēr atrodiet šo metālu dabā tīrā formā tas nav iespējams - noteiktos daudzumos tas ir atrodams lielākajā daļā zināmo veidu un veidu akmeņiem (akmeņiem). Minerāli (dzelzsrūda) ir vieni no ienesīgākajiem ieguves ziņā. Dzelzs kvantitatīvais saturs tajā ir atkarīgs no dzelzsrūdas izcelsmes rakstura.

Kā izskatās dzelzsrūda un kas tā ir?

Dzelzs kā galvenais ķīmiskais elements ir atrodams daudzos iežos. Tomēr ne katrs šāds iezis var būt potenciāls izejmateriāls ieguvei un attīstībai. Dzelzs rūdas attīstības iespējamība kā tāda lielā mērā ir atkarīga no procentuālā sastāva.

Tās ieguve tika cieši iesaistīta vairāk nekā pirms 3 tūkstošiem gadu, pateicoties spējai izgatavot dzelzs izstrādājumus ar labāku kvalitāti un izturību, salīdzinot ar bronzu un varu, kurus sāka iegūt vēl agrāk. Jau tajos laikos amatnieki, kas strādāja ar kausētājiem, varēja precīzi atšķirt dzelzsrūdas veidus.

Pašlaik ir ierasts atšķirt vairākus izejvielu veidus, kas piemēroti turpmākai lietderīgā metāla kausēšanai:

• magnetīns;
• magnetīna-apatīts;
• magnētiskā titāna;
• hidrogoetīts-gētīts;
• hematīts-magnetīns.

Tiek uzskatīts par bagātīgu dzelzsrūdas atradni, kurā dzelzs saturs ir 57%. Bet, kā minēts iepriekš, var būt lietderīgi izveidot atradnes, kurās rūda satur 26% šī noderīgā metāla. Iežu sastāvā dzelzs dominē oksīdu veidā. Pārējās sastāvdaļas ir fosfors, sērs un silīcija dioksīds.

Ir dzelzsrūdas tabulas, kas atspoguļo tās izejvielu, ķīmisko sastāvu un dzelzs procentuālo daudzumu. Ja vadāmies pēc vairuma šo tabulu skaitliskiem rādītājiem, tad nosacīti ir iespējams iedalīt vērtīgās rūdas pēc to bagātības pakāpes un īpašībām 4 kategorijās.

• ļoti bagāts - parastā metāla saturs ir vairāk nekā 65%;
• vidēji bagāts - vidējais dzelzs procents ir 60-65%;
• mērens - no 45% vai vairāk;
• nabadzīgie - mazāk nekā 45% no iegūtajiem derīgajiem elementiem kopumā.

Atkarībā no sānu piemaisījumu daudzuma, kas veido veidojamo dzelzs depozītu, apstrādei ir nepieciešams vairāk vai mazāk enerģijas. No tā lielā mērā ir atkarīga gatavo produktu ražošanas efektivitāte uz dzelzs bāzes.

Izcelsmes būtība

Lielākā daļa zināmo raktuvju veidu veidojās trīs galveno faktoru ietekmē. Dzelzsrūdas īpašības un īpašības faktiski ir atkarīgas no tām.

Magmatiskais veidojums. Magmatiskās kompozīcijas veidojās augstas magmas temperatūras ietekmē vai seno vulkānu augstas aktivitātes apstākļos. Faktiski notika dabiski iežu sajaukšanās un pārkausēšanas procesi.

Šāda veida minerāli ir kristāliski minerālu fosilie savienojumi, kas atšķiras liels procents dzelzs saturs. Magmatisko minerālu atradnes, kā likums, var atrast senās kalnu apgabalu veidošanās zonās. Tieši šajās vietās izkusušās vielas pietuvojās pēc iespējas tuvāk augsnes virskārtiem.

metamorfisks veidojums. Šādas veidošanās procesā veidojas nogulumiežu tipa minerāli. Šī procesa būtība ir samazināta līdz atsevišķu Zemes garozas posmu kustībai, kurā daži slāņi, kas bagāti ar noteiktiem elementiem, nokrīt zem akmeņiem, kas atrodas virs.

Minerāli, kas radušies nākamās kustības laikā, migrē tuvāk zemes virsmai. Dzelzsrūdā, kas veidojas metamorfās veidošanās laikā, parasti ir augsts derīgo metālu savienojumu procentuālais daudzums un tā neatrodas pārāk dziļi no virsmas. Viens no visizplatītākajiem piemēriem ir magnētiskā dzelzsrūda, kuras sastāvā ir līdz 75% dzelzs.

Nogulumu veidošanās. AT Šis gadījums galvenie faktori šāda veida mīnu veidošanā ir dabiskie dabas spēki, jo īpaši vēji un ūdens. Iežu slāņi tiek iznīcināti un pārvietoti uz zemienēm - tieši šeit tie uzkrājas, veidojot atsevišķus slāņus. Ūdens darbojas kā reaģents, kas izskalo izejvielas. Šādu procesu gaitā veidojas brūnās dzelzsrūdas nogulsnes, kas ir drupana, irdena masa ar augstu minerālo piemaisījumu saturu un dzelzs procentuālo daudzumu līdz 35-40%.

Sakarā ar atšķirīgo metamorfo iežu veidošanās specifiku izejviela slāņu iekšpusē bieži tiek sajaukta ar magmatisku iezi, kaļķakmeni un māliem. Tajā pašā atradnē, kas norādīta ar atbilstošo zīmi kartē, atrodamas dažādas izcelsmes atradnes, kas ir sajauktas savā starpā. Vietas, kas šajā gadījumā ir bagātas ar nogulumu dzelzsrūdām, tiek noteiktas ģeoloģiskās izpētes gaitā.

Pamatīpašības un veidi. No kādas rūdas ražo dzelzi?

Visizplatītākais veids parasti tiek saukts par sarkano dzelzsrūdu, kuras pamatā ir hematīta oksīds. Tas satur minimālu sānu piemaisījumu un vairāk nekā 70% dzelzs.

Nākamā izplatītākā ir brūnā dzelzsrūda (limonīts), kas ir dzelzs oksīds, kura sastāvā ir H 2 O. Parasti limonīta sastāvā ir aptuveni ceturtā daļa no dzelzs procentiem. Dabā brūnā dzelzsrūda ir sastopama porainu, irdenu iežu veidā, kas satur fosforu un mangānu. Rūdas sastāvā ir māls kā atkritumi.

Magnētiskā dzelzsrūda satur magnētisko oksīdu, kura īpašības zūd spēcīgas karsēšanas apstākļos. Dabā tas ir sastopams daudz retāk nekā iepriekš minētie ieži un dzelzs procentuālā daudzuma ziņā dažos gadījumos nav zemāks par sarkano dzelzsrūdu.

Dzelzs rūda ir rūdas iezis, kas satur siderītu ar augstu māla saturu sastāvā. Šī ir ļoti reta šķirne, un zemā dzelzs satura dēļ to iegūst daudz retāk, it īpaši, ja runa ir par rūpniecisku izmantošanu.

Papildus oksīdiem ir arī citi dzelzsrūdas veidi, kuru pamatā ir karbonāti un silikāti.

Galveno lauku ģeogrāfiskā atrašanās vieta

Visi galvenie noguldījumi parasti tiek sadalīti:

1. Metamorfogēnas - kvarcīta nogulsnes;
2. Eksogēni - brūnās dzelzsrūdas un citi nogulumieži;
3. Endogēni – pārsvarā titanomagnetīta kompozīcijas.

Līdzīgas rūdas atradnes ir sastopamas gandrīz visos kontinentos. Lielākā daļa dzelzsrūdas atradņu atrodas NVS valstu teritorijā, jo īpaši Kazahstānas, Krievijas un Ukrainas teritorijā. Pietiekami lielas dzelzsrūdas uzkrājumu rezerves var lepoties ar tādām valstīm kā Dienvidāfrika, Indija, ASV, Austrālija, Kanāda un Brazīlija. Ir pieejamas dzelzsrūdas atradņu kartes gan globālā mērogā, gan ar detalizētāku norādi par atradnēm konkrētas valsts teritorijā.

Dzelzsrūdas vērtība un jomas, kurās tā tiek izmantota

Pārsvarā visas nozares, kurās ir iesaistīti šie minerāli, ir saistītas ar metalurģijas nozari. Lielākoties dzelzs rūda tiek izmantota dzelzs kausēšanai, izmantojot pārveidotāju vai martena krāsni. Savukārt čuguns tiek plaši izmantots daudzās rūpniecības nozarēs.

Mūsdienās ārkārtīgi populārs un aktīvi ražots ir arī cits superizturīgs pretkorozijas sakausējums tērauds, kuram izmanto arī dzelzsrūdas minerālus. Tas ir vispopulārākais rūpnieciskais sakausējums, un tas ir slavens ar savu izturību pret koroziju un augsto izturību.

Tērauda un čuguna materiāli tiek izmantoti šādās nozarēs:

• raķešu būve un militārā rūpniecība, speciālā aprīkojuma ražošana;
• mašīnbūve, tostarp darbgaldu un citu rūpnīcas mehānismu ražošana;
• automobiļu ražošana (tiek ražoti automašīnu rāmji, dzinēja elementi, korpusi un citas mehāniskās sastāvdaļas);
• ieguves rūpniecība (smagās kalnrūpniecības tehnikas un citu speciālo iekārtu ražošana);
• būvniecība - armatūras materiāli, nesošā karkasa izveide.

Kalnrūpniecības metodes

Metodes un līdzekļi rūdas minerālu ieguvei no zarnām ir atkarīgi no dziļuma, kurā rodas vēlamais materiāls. Šajā kontekstā ir ierasts atšķirt trīs galvenās metodes:

Dziļurbuma metode (hidroieguve) - lai šādi strādātu, speciālisti veic akas, kas sasniedz iežu slāņus. Izveidotajās sekcijās tiek ievietotas cauruļveida konstrukcijas, caur kurām materiāls tiek sasmalcināts un izvilkts ar spēcīgu ūdens strūklu. Šī ir vismazāk efektīva, stagnējoša un novecojusi metode, kuru mūsdienās izmanto reti.

Šahtas metode - tiek izmantota ar nosacījumu, ka slāņi atrodas dziļāk (līdz 900 metriem). Vispirms tiek izgriezti mīnu izlīdzinājumi - no tiem gar šuvi tiek veidoti dreifāti. Iezi sasmalcina un izceļ virspusē ar speciāliem konveijeriem.

Karjeras metode - atšķirībā no urbuma, tiek uzskatīta par visizplatītāko. To izmanto darbam vidējā dziļumā (līdz 300 metriem). Attīstībai tiek izmantoti jaudīgi ekskavatori un mehānismi, kas drupina akmeņus. Pēc sasmalcināšanas materiāls tiek nosūtīts un transportēts tieši uz pārstrādes rūpnīcu.

Kā tiek bagātināta dzelzsrūda?

Esības dēļ dažādi veidi rūdas pēc dzelzs satura pakāpes rūdā, mazāk bagātinātos materiālus nosūta uz īpašām ražotnēm, kur tos šķiro, sasmalcina, atdala un aglomerē.

Kopumā ir 4 galvenās rūdas bagātināšanas metodes:

Flotācija. Speciāli sagatavota putekļaina masa tiek iegremdēta ūdenī, pievienojot gaisu un vielas, ko sauc par flotācijas reaģentiem. Līdz ar to arī paša procesa nosaukums – flotācija. Tie apvieno dzelzs daļiņas ar gaisa burbuļiem un paceļ tās uz virsmas putu veidā. Atkritumu akmeņi nosēžas apakšā.

magnētiskā atdalīšana. Visizplatītākā metode, kuras pamatā ir atšķirības magnētisma iedarbībā uz dažādām rūdas masas sastāvdaļām. Atdalīšanu var veikt mitru un sausu akmeņu gadījumā. Apstrādes gaitā tiek izmantoti bungu mehānismi, kas aprīkoti ar jaudīgiem elektromagnētiskiem elementiem.

Gravitācijas tīrīšana. Tās īstenošanai tiek izmantotas īpašas suspensijas, kuru blīvums ir zemāks par dzelzs blīvumu un pārsniedz neauglīgo iežu blīvumu. Dabiskie gravitācijas spēki spiež sānu komponentus uz augšu, un suspensija absorbē dzelzs daļiņas un atstāj tās apakšā.

Pietvīkums. To izmanto, lai noņemtu smiltis un mālus no iegūtajiem materiāliem - lai tos atdalītu, pietiek ar ūdens strūklu zem augsta spiediena. Process notiek zem augstspiediena un nodrošina līdz 5% bagātināšanu. Tas ir salīdzinoši mazs rādītājs, jo šo metodi vienmēr izmanto kopā ar citām metodēm.

Dzelzsrūdas sauc par dzelzi saturošiem iežiem, no kuriem dzelzs ieguve ir ekonomiski izdevīga. Dzelzi saturošu minerālu ir ļoti daudz, taču vairumā gadījumu vai nu dzelzs saturs tajos ir neliels, vai arī pats minerāls dabā ir sastopams nelielos daudzumos.
Ņemot augstākā vērtība minerālus, kas satur dzelzi, var iedalīt šādās četrās grupās atkarībā no to ķīmiskais sastāvs: 1) dzelzs oksīdi; 2) dzelzs karbonāts; 3) silīcija dzelzs un 4) sēra dzelzs savienojumi. Šo minerālu nosaukumi un saraksts ir parādīts tabulā. 7.

Magnetīts. Magnetīta (magnētiskās dzelzsrūdas) ķīmiskā formula ir Fe3O4. Tas satur 72,4% Fe un 27,6% O2. Tās krāsa ir tumša, no pelēkas līdz melnai; minerālam piemīt magnētiskas īpašības. Singonija ir kubiska, simetrijas veids ir heksaoktaedrisks, cietība ir 5,5-6; sitieniem svars 4,9-5,2. Šī minerāla daļa kopējā dzelzsrūdas ražošanā ir neliela. Tomēr dažos metalurģijas reģionos, piemēram, Urālos vai Zviedrijā, dominē magnetīta rūdas.
Dabiskos apstākļos magnetīts, saglabājot savu kristālisko struktūru, vienā vai otrā pakāpē tiek oksidēts. Skābekļa saturs magnētiskajā dzelzsrūdā šajā gadījumā vairs pilnībā neatbilst formulai Fe3O4 vai FeO*Fe2O3.
Parasti rūdās, ko veido magnētiskā dzelzsrūda, papildus magnetītam ir arī tā laikapstākļu produkti - pusmartīts un martīts. Saskaņā ar klasifikāciju, ko pieņēma Akad. M.A. Pavlovs. Magnētiskā dzelzsrūda ietver tādas rūdas, kurās Fetot / FeO attiecība ir mazāka par 3,5 (neoksidētās magnētiskās dzelzs rūdas vietā 2,333). Rūdas, kuru Fetot/FeO attiecība ir lielāka par 3,5 un mazāka par 7, tiek klasificētas kā pusmartītas, un, visbeidzot, rūdas, kuru Fetot/FeO attiecība ir lielāka par 7, tiek klasificētas kā martītas. Sokolovs, pieņemot tos pašus skaitļus, Fetot/FeO attiecības vietā izmantoja Fetot/FeFeO attiecību. Tādējādi iepriekš minētā magnetīta rūdu klasifikācija ir nosacīta.
Hematīts. Ķīmiski tīrs dzelzs oksīds satur 70% Fe un 30°/o O2. Dabā ir zināmas divas dzelzs oksīda polimorfās modifikācijas - stabilā a-Fe2O3 (trigonālā oingonija) un nestabilā y-Fe2O3 (kubiskā sistēma), kurai piemīt spēcīgas magnētiskas īpašības un ko sauc par magemītu.
Hematītu attēlo pirmā modifikācija. Hematīta kristālisko šķirņu krāsa ir no dzelzs melnas līdz tērauda pelēkai. Hematīta īpatnējais svars ir 5,0-5,3, cietība ir 5,5-6. Hematīts veido pasaules svarīgāko dzelzsrūdas atradņu pamatu. Saistītas ar dažādu ģeoloģisko periodu akmeņiem, šīs rūdas ir plaši izplatītas dažādās formās. Daudzas no šīm sugām ir nosauktas viņu vārdā specifiskas īpatnības; piemēram, sarkanais dzelzs akmens, oolīta sarkanais dzelzs akmens, dzelzs vizla, sarkanā stikla galva utt.
Brūni dzelzs akmeņi. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka dzelzs oksīds ar ūdeni veido šādus ķīmiskos savienojumus: - 2Fe2O3*H2O (66,31% Fe un 5,3% hidratācijas ūdens); goetīts - Fe2O3*H2O (62,92% Fe un 10,1% hidratācijas ūdens); limonīts - 2Fe2O3 * 3H2O (59,88% Fe un 14,43% hidratācijas ūdens); ksitonderīts-Fe2O3*2H2O (57,14% Fe un 18,36% hidrāta režīms); limnīts - Fe2O3 * 3H2O (52,3% Fe un "25,3% hidratācijas ūdens).
AT pēdējie laiki Rentgena pētījumu rezultātā tika konstatēts, ka patiesībā dzelzs oksīds ar ūdeni veido vienu ķīmisku savienojumu ar attiecību Fe2O3:H2O = 1:1, kuram ir noteikts kristāliskais režģis. Arvien vairāk ar ūdeni bagātākas dzelzs hidroksīdu šķirnes būtībā ir hidrogēli, nevis noteikta sastāva savienojumi. Tie parasti satur adsorbētu ūdeni dažādos daudzumos.
Mūsdienu mineraloģijas mācību grāmatās gētīta formula bieži tiek attēlota kā HFeO2 (ņemot vērā, ka Fe gētītā ir saistīts ar hidroksilu), un limonīta formula (visi dzelzs hidroksīdi, kuriem Fe2O3:H2O> 1) ir HFeO2*aq (aqua latīņu valodā). ir ūdens). Tourite, saskaņā ar rentgena un termiskajiem pētījumiem, izrādījās gētīta un limonīta maisījums ar hidrohematītu, un tāpēc tas nav neatkarīgs minerāls.
Gētīta sistēma ir rombveida, rombopiramīdas simetrijas tipa.
Limonīta un gētīta krāsa ir no tumši brūnas līdz melnai. Gētīta cietība 4,5-5,5, limonīta 4-1; īpaša gravitāte goetīts 4,0-4,4, limonīts - svārstās no 3,3 līdz 4,0.
Autors fiziskais stāvoklis un izskats Ir daudz brūnās dzelzsrūdas šķirņu: brūnā stikla galva, parastā brūnā dzelzsrūda, purvu un ezeru rūdas un citas.
Karbonāti. Nozīmīgākais šīs grupas pārstāvis ir minerāls, ko sauc par siderītu, dzelzs špatu vai laukšpatu; tā sastāvu nosaka pēc formulas FeCO3 (48,3% Fe un 37,9% CO2). No izomorfajiem piemaisījumiem visbiežāk sastopami mangāna un magnija karbonāti. Siderīta singonija ir trigonāla. Siderīta krāsa svaigā stāvoklī ir dzeltenīgi balta, pelēcīga, dažreiz ar zaļu vai brūnganu nokrāsu. Siderīta cietība ir 3,5-4,5; īpatnējais svars 3.9.
Laika apstākļu ietekmē siderīts oksidējas, veidojot limonītu un gētītu.
dzelzs silikāti. Dzelzs silikāti dažās dzelzs rūdās ir iekļauti kā piemaisījumi. Dzelzs silikātos ietilpst daudzi minerāli, piemēram, hlorītu grupa, kuras viens no pārstāvjiem ir hamozīts (aptuvenā formula 4FeO * Al2O3 * 3SiO2 * 4H2O). FeO saturs šajā silikātā svārstās no 34,3 līdz 42,5%.
No citu grupu minerāliem, kas satur dzelzs silikātus, jānosauc nontronīts, kura sastāvu nosaka pēc formulas: m (Mg3 [OH] 2) p ((Fe, Al) 2 2) nH2O, almandīns - Fe3Al23; un andradīts Ca3Fe23.
Dzelzs sēra savienojumi. Viens no šīs grupas minerāliem ir pirīts (sēra pirīti, dzelzs pirīti) FeS2, kas satur 46,7% Fe un 53,4% S. Augstā sēra satura dēļ dzelzs sulfīdus saturoši minerāli netiek izmantoti kā dzelzs rūdas. Pirīta vai pirīta rūdas tiek iegūtas ievērojamā daudzumā sērskābes ražošanai, bet rūdas tiek grauzdētas gaisā. Cepšanas laikā lielākā daļa sēra tiek noņemta, cietais atlikums galvenokārt ir dzelzs oksīds un tiek saukts par pirīta plēnēm. Šīs plēnes pēc aglomerācijas var nonākt domnā.
Markazīts ir FeS2 polimorfs variants, un tam ir rombveida sistēma (pirītam ir kubiskā sistēma).

Dzelzs vissvarīgākā ģeoķīmiskā iezīme ir vairāku oksidācijas stāvokļu klātbūtne. Dzelzs neitrālā formā - metāliskā - veido zemes kodolu, iespējams, atrodas mantijā un ļoti reti sastopams zemes garozā. Dzelzs dzelzs FeO ir galvenā dzelzs forma mantijā un zemes garozā. Dzelzs oksīds Fe2O3 ir raksturīgs zemes garozas augstākajām, visvairāk oksidētajām daļām, jo ​​īpaši nogulumiežiem.

Pēc kristāla ķīmiskajām īpašībām Fe2+ jons ir tuvs Mg2+ un Ca2+ joniem, citiem galvenajiem elementiem, kas veido ievērojamu daļu no visiem sauszemes iežiem. Kristālu ķīmiskās līdzības dēļ dzelzs daudzos silikātos aizstāj magniju un daļēji arī kalciju. Dzelzs saturs mainīga sastāva minerālos parasti palielinās, pazeminoties temperatūrai.

dzelzs minerāli

Zemes garozā dzelzs ir plaši izplatīta – tā veido aptuveni 4,1% no zemes garozas masas (4. vieta starp visiem elementiem, 2. vieta starp metāliem). Mantijā un zemes garozā dzelzs koncentrējas galvenokārt silikātos, bet bāziskos un ultrabāziskos iežos tās saturs ir ievērojams, bet skābajos un starpiežos – zems.

Ir zināms liels skaits rūdu un minerālu, kas satur dzelzi. Rūdas ir dabīgi minerāli, kas satur dzelzi tādos daudzumos un savienojumos, no kuriem metālu rūpnieciska ieguve no tām ir ekonomiski izdevīga. Dzelzs saturs rūpnieciskajās rūdās ir ļoti atšķirīgs - no 16 līdz 70%. Atkarībā no ķīmiskā sastāva dzelzs rūdas izmanto dzelzs kausēšanai to dabiskajā formā vai, ja tās satur mazāk par 50% Fe, pēc bagātināšanas. Lielāko daļu dzelzs rūdu izmanto dzelzs, tērauda un dzelzs sakausējumu kausēšanai. Salīdzinoši nelielos daudzumos tos izmanto kā dabiskās krāsas (okera) un svēršanas līdzekļus urbšanas dubļiem.

Vislielākā praktiskā nozīme ir sarkanajai dzelzsrūdai (hematīts, Fe2O3; satur līdz 70% Fe), magnētiskajai dzelzsrūdai (magnetīts, FeO.Fe2O3, Fe3O4; satur 72,4% Fe), brūnajai dzelzsrūdai jeb limonītam (gētīts un hidrogoetīts un hidrogoetīts, attiecīgi FeOOH un FeOOH nH2O). Gētīts un hidrogoetīts visbiežāk sastopami dēdēšanas garozā, veidojot tā sauktās "dzelzs cepures", kuru biezums sasniedz vairākus simtus metru. Tie var būt arī nogulumiežu izcelsmes, izkrituši no koloidālajiem šķīdumiem ezeros vai jūru piekrastes zonās. Šajā gadījumā veidojas oolīta jeb pākšaugu dzelzs rūdas. Tie bieži satur vivianītu Fe(3PO4)2 8H2O, kam ir melnu iegarenu kristālu un radiāli starojošu agregātu forma.

Dabā plaši izplatīti ir arī dzelzs sulfīdi - pirīts FeS2 (sēra jeb dzelzs pirīts) un pirotīts. Tās nav dzelzsrūdas - sērskābes iegūšanai izmanto pirītu, un pirotīts bieži satur niķeli un kobaltu.

Citi izplatīti dzelzs minerāli ir:

· Siderīts – FeCO3 – satur aptuveni 35% dzelzs. Tam ir dzeltenīgi balta (piesārņojuma gadījumā ar pelēku vai brūnu nokrāsu) krāsa.

· Markazīts – FeS2 – satur 46,6% dzelzs. Tas notiek dzeltenu, piemēram, misiņa, bipiramidālu rombveida kristālu veidā.

Lollingīts – FeAs2 – satur 27,2% dzelzs un sastopams kā sudrabaini balti bipiramidāli rombveida kristāli.

· Mispikel - FeAsS - satur 34,3% dzelzs. Rodas kā baltas monokliniskas prizmas.

Melanterīts - FeSO4 7H2O - dabā ir retāk sastopams un ir zaļi (vai piemaisījumu dēļ pelēki) monoklīniski kristāli ar stiklveida spīdumu, trausli.

· Vivianīts - Fe3 (PO4) 2 8H2O - sastopams zili pelēku vai zaļi pelēku monoklīnisku kristālu veidā.

Zemes garozā ir arī citi, piemēram, retāk sastopami dzelzs minerāli.