आज स्टील के बिना जीवन की कल्पना करना मुश्किल है, जिससे हमारे आसपास बहुत सी चीजें बनती हैं।
इस धातु का आधार अयस्क को गलाने से प्राप्त लोहा है। लौह अयस्क उत्पत्ति, गुणवत्ता, निष्कर्षण की विधि में भिन्न होता है, जो इसके निष्कर्षण की व्यवहार्यता को निर्धारित करता है। इसके अलावा, लौह अयस्क को इसकी खनिज संरचना, धातुओं और अशुद्धियों के प्रतिशत के साथ-साथ स्वयं योजक की उपयोगिता से अलग किया जाता है। एक रासायनिक तत्व के रूप में लोहा कई चट्टानों का हिस्सा है, हालांकि, उन सभी को खनन के लिए कच्चा माल नहीं माना जाता है। यह सब पदार्थ की प्रतिशत संरचना पर निर्भर करता है।
इस तरह के कच्चे माल का खनन 3000 साल पहले शुरू हुआ था, क्योंकि लोहे ने तांबे और कांस्य की तुलना में बेहतर गुणवत्ता वाले टिकाऊ उत्पादों का उत्पादन करना संभव बना दिया था। और पहले से ही उस समय, जिन कारीगरों के पास स्मेल्टर थे, वे अयस्क के प्रकारों को अलग करते थे।
आज, आगे धातु गलाने के लिए निम्न प्रकार के कच्चे माल का खनन किया जाता है:
- टाइटेनियम-मैग्नेटाइट;
- एपेटाइट-मैग्नेटाइट;
- मैग्नेटाइट;
- मैग्नेटाइट-हेमेटाइट;
- गोएथाइट-हाइड्रोगोएथाइट।
लौह अयस्क को समृद्ध माना जाता है यदि इसमें कम से कम 57% लोहा होता है। लेकिन, विकास को 26% पर उचित माना जा सकता है।
चट्टान की संरचना में लोहा अधिक बार आक्साइड के रूप में होता है, शेष योजक सिलिका, सल्फर और फास्फोरस होते हैं।
लौह अयस्क की उत्पत्ति
आग्नेय
इस तरह के अयस्कों का निर्माण मैग्मा के उच्च तापमान या प्राचीन ज्वालामुखी गतिविधि, यानी अन्य चट्टानों के पिघलने और मिश्रण के संपर्क में आने के परिणामस्वरूप हुआ था। ऐसे खनिज लोहे के उच्च प्रतिशत के साथ कठोर क्रिस्टलीय खनिज होते हैं। आग्नेय मूल के अयस्क जमा आमतौर पर पुराने पर्वत निर्माण क्षेत्रों से जुड़े होते हैं, जहां पिघला हुआ पदार्थ सतह के करीब आता था।
रूपांतरित
इस प्रकार तलछटी प्रकार के खनिजों का रूपांतरण होता है। प्रक्रिया इस प्रकार है: पृथ्वी की पपड़ी के कुछ हिस्सों को हिलाने पर, आवश्यक तत्वों वाली इसकी कुछ परतें ऊपर की चट्टानों के नीचे गिरती हैं। गहराई पर, वे उच्च तापमान और ऊपरी परतों के दबाव के अधीन होते हैं। इस तरह के एक्सपोजर के लाखों वर्षों के दौरान, यहां रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं जो स्रोत सामग्री की संरचना, पदार्थ के क्रिस्टलीकरण को बदल देती हैं। फिर, अगले आंदोलन की प्रक्रिया में, चट्टानें सतह के करीब होती हैं।
आमतौर पर, इस मूल का लौह अयस्क बहुत गहरा नहीं होता है और इसमें उपयोगी धातु संरचना का उच्च प्रतिशत होता है। उदाहरण के लिए, एक उज्ज्वल उदाहरण के रूप में – चुंबकीय लौह अयस्क (73-75% लौह तक)।
तलछटी
अयस्क निर्माण की प्रक्रिया के मुख्य “श्रमिक” पानी और हवा हैं। चट्टान की परतों को नष्ट करना और उन्हें तराई में ले जाना, जहाँ वे परतों में जमा हो जाती हैं। साथ ही, पानी, एक अभिकर्मक के रूप में, स्रोत सामग्री (लीच) को संशोधित कर सकता है। नतीजतन, भूरा लौह अयस्क बनता है – 30% से 40% लौह युक्त एक कुरकुरे और ढीले अयस्क, जिसमें बड़ी संख्या में विभिन्न अशुद्धियाँ होती हैं।
भूवैज्ञानिक अन्वेषण द्वारा किसी विशेष क्षेत्र में होने वाली प्रक्रियाओं की एक अनुमानित तस्वीर स्थापित करने के बाद, वे लौह अयस्क की घटना के साथ संभावित स्थानों का निर्धारण करते हैं। उदाहरण के लिए, कुर्स्क चुंबकीय विसंगति, या क्रिवॉय रोग बेसिन, जहां, मैग्मैटिक और मेटामॉर्फिक प्रभावों के परिणामस्वरूप, औद्योगिक दृष्टि से मूल्यवान लौह अयस्क के प्रकार का गठन किया गया था।
औद्योगिक पैमाने पर लौह अयस्क खनन
मानव जाति ने बहुत समय पहले अयस्क निकालना शुरू किया था, लेकिन अक्सर यह सल्फर (तलछटी चट्टानों, तथाकथित “दलदल” लोहा) की महत्वपूर्ण अशुद्धियों के साथ निम्न गुणवत्ता वाले कच्चे माल थे। विकास और गलाने का पैमाना लगातार बढ़ता गया। आज, लौह अयस्क के विभिन्न भंडारों का एक संपूर्ण वर्गीकरण बनाया गया है।
मुख्य प्रकार के औद्योगिक भंडार
सभी अयस्क जमा को चट्टान की उत्पत्ति के आधार पर प्रकारों में विभाजित किया जाता है, जो बदले में मुख्य और द्वितीयक लौह अयस्क क्षेत्रों को अलग करना संभव बनाता है।
इनमें निम्नलिखित जमा शामिल हैं:
- विभिन्न प्रकार के लौह अयस्क (फेरूजिनस क्वार्टजाइट्स, चुंबकीय लौह अयस्क) की जमाराशियां, जो एक कायांतरण विधि द्वारा बनाई जाती हैं, जिससे उनसे बहुत समृद्ध अयस्क निकालना संभव हो जाता है। आमतौर पर, निक्षेप पृथ्वी की पपड़ी में चट्टानों के निर्माण की सबसे प्राचीन प्रक्रियाओं से जुड़े होते हैं और ढाल नामक संरचनाओं पर स्थित होते हैं।
इस प्रकार के सबसे प्रसिद्ध जमा हैं: कुर्स्क चुंबकीय विसंगति, क्रिवॉय रोग बेसिन, लेक सुपीरियर (यूएसए / कनाडा), ऑस्ट्रेलिया में हैमरस्ले प्रांत और ब्राजील में मिनस गेरैस लौह अयस्क क्षेत्र।
- बिस्तर वाली तलछटी चट्टानों के निक्षेप। इन निक्षेपों का निर्माण हवा और पानी द्वारा नष्ट किए गए खनिजों की संरचना में मौजूद लौह-समृद्ध यौगिकों के बसने के परिणामस्वरूप हुआ था। ऐसे निक्षेपों में लौह अयस्क का एक उल्लेखनीय उदाहरण भूरा लौह अयस्क है।
सबसे प्रसिद्ध और बड़ी जमा फ्रांस में लोरेन बेसिन और इसी नाम (रूस) के प्रायद्वीप पर केर्च हैं।
- स्कर्न जमा। आमतौर पर अयस्क आग्नेय और कायांतरित मूल का होता है, जिसकी परतें बनने के बाद पहाड़ों के निर्माण के समय विस्थापित हो जाती थीं। यही है, गहराई पर परतों में स्थित लौह अयस्क, लिथोस्फेरिक प्लेटों की गति के दौरान सिलवटों में टूट गया और सतह पर चला गया। इस तरह के निक्षेप अनियमित आकार की परतों या खंभों के रूप में मुड़े हुए क्षेत्रों में अधिक बार स्थित होते हैं। मैग्मा द्वारा निर्मित। ऐसी जमाओं के प्रतिनिधि: मैग्नीटोगोर्स्क (उराल, रूस), सरबायस्कॉय (कजाकिस्तान), आयरन स्प्रिंग्स (यूएसए) और अन्य।
- टाइटैनोमैग्नेटाइट अयस्क जमा। उनकी उत्पत्ति आग्नेय है, वे अक्सर प्राचीन आधारशिलाओं – ढालों के बाहरी इलाकों में पाए जाते हैं। इनमें नॉर्वे, कनाडा, रूस (कचकनारस्कॉय, कुसिंस्कॉय) में बेसिन और जमा शामिल हैं।
- 2016 में रूस में करीब सौ खनिज भंडार खोजे गए थे
मामूली जमा में शामिल हैं: रूस, यूरोप, क्यूबा और अन्य में विकसित एपेटाइट-मैग्नेटाइट, मैग्नो-मैग्नेटाइट, साइडराइट, फेरोमैंगनीज जमा।
लौह अयस्क का खनन कैसे किया जाता है
लौह अयस्क की परतें अलग-अलग गहराई पर स्थित होती हैं, जो आंतों से इसके निष्कर्षण के तरीकों को निर्धारित करती हैं।
करियर मार्ग
सबसे आम उत्खनन विधि का उपयोग तब किया जाता है जब जमा लगभग 200-300 मीटर की गहराई पर पाए जाते हैं। विकास शक्तिशाली उत्खनन और रॉक क्रशिंग संयंत्रों के उपयोग के माध्यम से होता है। उसके बाद, इसे प्रसंस्करण संयंत्रों में परिवहन के लिए लोड किया जाता है।
मेरा तरीका
गड्ढा विधि का उपयोग गहरी परतों (600-900 मीटर) के लिए किया जाता है। प्रारंभ में, खदान स्थल को छेदा जाता है, जिससे सीम के साथ बहाव विकसित होता है। जहां से कुचली हुई चट्टान को कन्वेयर की मदद से “पहाड़ तक” पहुंचाया जाता है। खदानों से अयस्क भी प्रसंस्करण संयंत्रों को भेजा जाता है।
हाइड्रोएक्सट्रैक्शन
सबसे पहले, डाउनहोल हाइड्रोलिक उत्पादन के लिए, रॉक फॉर्मेशन के लिए एक कुआं ड्रिल किया जाता है। उसके बाद, पाइप को लक्ष्य में लाया जाता है, अयस्क को पानी के एक शक्तिशाली दबाव के साथ आगे की निकासी के साथ कुचल दिया जाता है। लेकिन आज इस पद्धति की दक्षता बहुत कम है और इसका उपयोग बहुत कम ही किया जाता है। उदाहरण के लिए, 3% कच्चा माल इस तरह से निकाला जाता है, और 70% खदानों द्वारा।
खनन के बाद, धातु को गलाने के लिए मुख्य कच्चा माल प्राप्त करने के लिए लौह अयस्क सामग्री को संसाधित किया जाना चाहिए।
लौह अयस्क संवर्धन
चूँकि अयस्कों के संघटन में बहुत सी अशुद्धियाँ होती हैं, आवश्यक लोहे के अतिरिक्त, अधिकतम उपयोगी उपज प्राप्त करने के लिए, गलाने के लिए सामग्री (एकाग्रता) तैयार करके चट्टान को साफ करना आवश्यक है। पूरी प्रक्रिया खनन और प्रसंस्करण संयंत्रों में की जाती है। विभिन्न प्रकार के अयस्कों के लिए, अपने स्वयं के तरीकों और शुद्धिकरण और अनावश्यक अशुद्धियों को हटाने के तरीकों को लागू किया जाता है।
उदाहरण के लिए, चुंबकीय लौह अयस्क के संवर्धन की तकनीकी श्रृंखला इस प्रकार है:
- शुरुआत में, अयस्क क्रशिंग प्लांट (उदाहरण के लिए, जॉ क्रशर) में क्रशिंग स्टेज से गुजरता है और इसे एक बेल्ट कन्वेक्टर द्वारा सेपरेशन स्टेशन तक पहुंचाया जाता है।
- इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सेपरेटर का उपयोग करके, चुंबकीय आयरनस्टोन के हिस्सों को अपशिष्ट अपशिष्ट चट्टान से अलग किया जाता है।
- उसके बाद, अयस्क द्रव्यमान को अगली पेराई में ले जाया जाता है।
- कुचल खनिजों को अगले सफाई स्टेशन, तथाकथित कंपन चलनी में ले जाया जाता है, यहां उपयोगी अयस्क को हल्का अनावश्यक चट्टान से अलग किया जाता है।
- अगला चरण महीन अयस्क हॉपर है, जिसमें अशुद्धियों के छोटे कण कंपन द्वारा अलग हो जाते हैं।
- बाद के चक्रों में पानी का अगला जोड़, अयस्क द्रव्यमान को घोल पंपों के माध्यम से कुचलना और पारित करना, तरल के साथ अनावश्यक कीचड़ (अपशिष्ट चट्टान) को हटाना और फिर से कुचलना शामिल है।
- पंपों से बार-बार सफाई करने के बाद, अयस्क तथाकथित स्क्रीन में प्रवेश करता है, जो एक बार फिर गुरुत्वाकर्षण विधि द्वारा खनिजों को साफ करता है।
- बार-बार शुद्ध किया गया मिश्रण पानी निकालने वाले डिहाइड्रेटर में जाता है।
- निकला हुआ अयस्क फिर से चुंबकीय विभाजक में जाता है, और उसके बाद ही गैस-तरल स्टेशन में जाता है।
संवर्द्धन के परिणामस्वरूप गलाने में प्रयुक्त लौह अयस्क सांद्रण होता है।
लौह अयस्क का उपयोग करना
यह स्पष्ट है कि लौह अयस्क का उपयोग धातु प्राप्त करने के लिए किया जाता है। लेकिन, दो हजार साल पहले, धातुकर्मियों ने महसूस किया कि अपने शुद्ध रूप में, लोहा एक नरम सामग्री है, जिसके उत्पाद कांस्य से थोड़े बेहतर होते हैं। परिणाम लोहे और कार्बन-स्टील के मिश्र धातु की खोज थी।
आज, इस धातु से उत्पादों, उपकरणों और मशीनों की एक विशाल सूची बनाई गई है। हालांकि, स्टील का आविष्कार हथियार उद्योग के विकास से जुड़ा था, जिसमें कारीगरों ने मजबूत विशेषताओं के साथ एक सामग्री प्राप्त करने की कोशिश की, लेकिन साथ ही, उत्कृष्ट लचीलेपन, लचीलापन और अन्य तकनीकी, भौतिक और रासायनिक विशेषताओं के साथ। आज, उच्च गुणवत्ता वाली धातु में अन्य योजक होते हैं जो इसे मिश्र धातु, कठोरता और पहनने के प्रतिरोध को जोड़ते हैं।
लौह अयस्क से उत्पन्न होने वाली दूसरी सामग्री कच्चा लोहा है। यह कार्बन के साथ लोहे का मिश्र धातु भी है, जिसमें 2.14% से अधिक होता है।
लंबे समय तक, कच्चा लोहा एक बेकार सामग्री माना जाता था, जिसे या तो स्टील गलाने की तकनीक का उल्लंघन करके या एक उप-उत्पाद के रूप में प्राप्त किया गया था जो गलाने वाली भट्टियों के तल पर बसता है। मूल रूप से, इसे फेंक दिया गया था, इसे जाली नहीं बनाया जा सकता (भंगुर और व्यावहारिक रूप से नमनीय नहीं)।
आज, कई उद्योगों में, विशेष रूप से मैकेनिकल इंजीनियरिंग में कच्चा लोहा का उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, इस धातु का उपयोग स्टील (खुली-चूल्हा भट्टियां और बेस्मर विधि) के उत्पादन के लिए किया जाता है।
उत्पादन की वृद्धि के साथ, अधिक से अधिक सामग्री की आवश्यकता होती है, जो जमा के गहन विकास में योगदान करती है। लेकिन विकसित देश अपने स्वयं के उत्पादन की मात्रा को कम करते हुए अपेक्षाकृत सस्ते कच्चे माल का आयात करना अधिक समीचीन मानते हैं। यह मुख्य निर्यातक देशों को लौह अयस्क के उत्पादन में वृद्धि करने की अनुमति देता है और इसके आगे संवर्धन और बिक्री के रूप में ध्यान केंद्रित करता है।
