Bijih besi – dasar dari industri modern

Diperbarui:
Waktu baca 10 menit
Bijih besi – dasar dari industri modern
Gambar: Alexandre Paes Leme | Dreamstime
Membagikan

Hari ini sulit membayangkan hidup tanpa baja, dari mana banyak hal di sekitar kita dibuat.

Dasar dari logam ini adalah besi yang diperoleh dengan peleburan bijih. Bijih besi berbeda dalam asal, kualitas, metode ekstraksi, yang menentukan kelayakan ekstraksinya. Juga, bijih besi dibedakan oleh komposisi mineralnya, persentase logam dan pengotor, serta kegunaan aditif itu sendiri. Besi sebagai unsur kimia merupakan bagian dari banyak batuan, namun tidak semuanya dianggap sebagai bahan baku pertambangan. Itu semua tergantung pada persentase komposisi zat.

Bijih besi adalah formasi mineral di mana sejumlah logam berguna membuatnya layak secara ekonomi untuk diekstraksi.

Bahan baku seperti itu mulai ditambang 3000 tahun yang lalu, karena besi memungkinkan untuk menghasilkan produk tahan lama dengan kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan tembaga dan perunggu. Dan sudah pada saat itu, para pengrajin yang memiliki peleburan membedakan jenis bijih.

Saat ini, jenis bahan mentah berikut ditambang untuk peleburan logam lebih lanjut:

  • Titanium-magnetit;
  • Apatit-magnetit;
  • Magnetit;
  • Magnetite-hematit;
  • Goetit-hidrogoetit.

Bijih besi dianggap kaya jika mengandung setidaknya 57% besi. Tapi, perkembangannya bisa dibilang tepat di angka 26%.

Iron ore
Iron ore. Gambar: Alexandre Paes Leme | Dreamstime

Besi dalam komposisi batuan lebih sering dalam bentuk oksida, aditif yang tersisa adalah silika, belerang dan fosfor.

Asal bijih besi

Baku

Bijih tersebut terbentuk sebagai akibat dari paparan suhu tinggi magma atau aktivitas vulkanik purba, yaitu peleburan kembali dan pencampuran batuan lain. Mineral tersebut adalah mineral kristal keras dengan persentase besi yang tinggi. Endapan bijih yang berasal dari batuan beku biasanya berasosiasi dengan zona bangunan gunung tua, di mana material cair mendekati permukaan.

Proses pembentukan batuan beku adalah sebagai berikut: lelehan berbagai mineral (magma) adalah zat yang sangat cair, dan ketika retakan terbentuk di titik-titik patahan, ia mengisinya, mendingin dan memperoleh struktur kristal. Inilah bagaimana lapisan magma yang membeku di kerak bumi terbentuk.

Metamorfik

Ini adalah bagaimana jenis mineral sedimen berubah. Prosesnya adalah sebagai berikut: ketika menggerakkan bagian tertentu dari kerak bumi, beberapa lapisannya yang mengandung unsur-unsur yang diperlukan jatuh di bawah batuan di atasnya. Pada kedalaman, mereka tunduk pada suhu dan tekanan tinggi dari lapisan atas. Selama jutaan tahun paparan tersebut, reaksi kimia terjadi di sini yang mengubah komposisi bahan sumber, kristalisasi zat. Kemudian, pada proses pergerakan selanjutnya, batuan tersebut semakin dekat ke permukaan.

Batubara: asal, sifat dan klasifikasi batubara
Batubara: asal, sifat dan klasifikasi batubara
Waktu baca 2 menit

Biasanya, bijih besi asal ini tidak terlalu dalam dan memiliki persentase komposisi logam berguna yang tinggi. Misalnya, sebagai contoh terang – bijih besi magnetik (hingga 73-75% besi).

Sedimen

“Pekerja” utama dari proses pembentukan bijih adalah air dan angin. Menghancurkan lapisan batuan dan memindahkannya ke dataran rendah, di mana mereka menumpuk di lapisan. Plus, air, sebagai reagen, dapat memodifikasi bahan sumber (lindi). Akibatnya, bijih besi coklat terbentuk – bijih yang rapuh dan longgar yang mengandung 30% hingga 40% besi, dengan sejumlah besar berbagai pengotor.

Bahan baku sering bercampur berlapis-lapis dengan lempung, batugamping, dan batuan beku karena berbagai cara pembentukannya. Kadang-kadang endapan dari asal yang berbeda dapat dicampur dalam satu bidang. Tetapi paling sering salah satu jenis ras yang terdaftar menang.

Setelah menetapkan dengan eksplorasi geologi gambaran perkiraan proses yang terjadi di area tertentu, mereka menentukan tempat yang mungkin dengan terjadinya bijih besi. Seperti, misalnya, anomali magnetik Kursk, atau cekungan Krivoy Rog, di mana, sebagai akibat dari pengaruh magmatik dan metamorf, jenis bijih besi yang berharga dalam industri terbentuk.

Penambangan bijih besi dalam skala industri

Umat ​​manusia mulai mengekstraksi bijih sejak lama, tetapi paling sering itu adalah bahan baku berkualitas rendah dengan pengotor belerang yang signifikan (batuan sedimen, yang disebut besi “rawa”). Skala pengembangan dan peleburan terus meningkat. Saat ini, seluruh klasifikasi berbagai deposit bijih besi telah dibangun.

Jenis utama simpanan industri

Semua endapan bijih dibagi menjadi beberapa jenis tergantung pada asal batuan, yang pada gilirannya memungkinkan untuk membedakan daerah bijih besi utama dan sekunder.

Iron ore
Iron ore. Gambar: Samrat35 | Dreamstime

Ini termasuk setoran berikut:

  • Deposit berbagai jenis bijih besi (kuarsit besi, bijih besi magnetik), dibentuk dengan metode metamorf, yang memungkinkan untuk mengekstrak bijih yang sangat kaya dari mereka. Biasanya, endapan dikaitkan dengan proses pembentukan batuan paling kuno di kerak bumi dan terletak pada formasi yang disebut perisai.
Crystal Shield adalah formasi lensa melengkung yang besar. Terdiri dari batuan yang terbentuk pada tahap pembentukan kerak bumi 4,5 miliar tahun yang lalu.

Endapan paling terkenal dari jenis ini adalah: anomali magnetik Kursk, cekungan Krivoy Rog, Danau Superior (AS/Kanada), provinsi Hamersley di Australia, dan wilayah bijih besi Minas Gerais di Brasil.

  • Endapan batuan sedimen berlapis. Endapan ini terbentuk sebagai hasil pengendapan senyawa kaya zat besi yang ada dalam komposisi mineral yang dihancurkan oleh angin dan air. Contoh bijih besi yang mencolok dalam deposit tersebut adalah bijih besi coklat.
Deforestasi sebagai masalah lingkungan: konsekuensi dan solusi
Deforestasi sebagai masalah lingkungan: konsekuensi dan solusi
Waktu baca 8 menit

Deposito yang paling terkenal dan besar adalah cekungan Lorraine di Prancis dan Kerch di semenanjung dengan nama yang sama (Rusia).

  • Deposit Skarn. Biasanya bijih berasal dari batuan beku dan metamorf, lapisan yang, setelah pembentukan, dipindahkan pada saat pembentukan pegunungan. Artinya, bijih besi, yang terletak di lapisan pada kedalaman, diremas menjadi lipatan dan dipindahkan ke permukaan selama pergerakan lempeng litosfer. Endapan semacam itu lebih sering terletak di area terlipat dalam bentuk lapisan atau pilar dengan bentuk tidak beraturan. Terbentuk oleh magma. Perwakilan dari simpanan tersebut: Magnitogorsk (Ural, Rusia), Sarbayskoye (Kazakhstan), Mata Air Besi (AS), dan lainnya.
  • Cadangan bijih titaniummagnetit. Asal mereka adalah batuan beku, mereka paling sering ditemukan di singkapan batuan dasar kuno – perisai. Ini termasuk cekungan dan endapan di Norwegia, Kanada, Rusia (Kachkanarskoye, Kusinskoye).
  • Sekitar seratus deposit mineral ditemukan di Rusia pada tahun 2016

Endapan minor meliputi: apatit-magnetit, magno-magnetit, siderit, endapan ferromangan yang dikembangkan di Rusia, Eropa, Kuba, dan lainnya.

Bagaimana bijih besi ditambang

Lapisan bijih besi terletak pada kedalaman yang berbeda, yang menentukan metode ekstraksinya dari perut.

Jalan karir

Metode penggalian yang paling umum digunakan ketika endapan ditemukan pada kedalaman sekitar 200-300 meter. Pengembangan berlangsung melalui penggunaan ekskavator yang kuat dan pabrik pemecah batu. Setelah itu, dimuat untuk transportasi ke pabrik pengolahan.

Iron ore
Iron ore. Gambar: Alexandre Paes Leme | Dreamstime

Metode saya

Metode pit digunakan untuk lapisan yang lebih dalam (600-900 meter). Awalnya, situs tambang ditusuk, dari mana penyimpangan dikembangkan di sepanjang lapisan. Dari mana batu yang dihancurkan diumpankan “ke gunung” dengan bantuan konveyor. Bijih dari tambang juga dikirim ke pabrik pengolahan.

Ekstraksi Hidro

Pertama-tama, untuk produksi hidrolik downhole, sumur dibor ke formasi batuan. Setelah itu, pipa dibawa ke target, bijih dihancurkan dengan tekanan air yang kuat dengan ekstraksi lebih lanjut. Tetapi metode ini saat ini memiliki efisiensi yang sangat rendah dan jarang digunakan. Misalnya, 3% bahan mentah diekstraksi dengan cara ini, dan 70% oleh tambang.

Setelah penambangan, bahan bijih besi harus diproses untuk mendapatkan bahan baku utama peleburan logam.

Pengayaan bijih besi

Karena ada banyak pengotor dalam komposisi bijih, selain besi yang diperlukan, untuk mendapatkan hasil yang bermanfaat secara maksimal, perlu untuk membersihkan batu dengan menyiapkan bahan (konsentrat) untuk peleburan. Seluruh proses dilakukan di pertambangan dan pabrik pengolahan. Untuk berbagai jenis bijih, metode dan metode pemurnian dan penghilangan kotoran yang tidak perlu diterapkan sendiri.

Efek rumah kaca: penyebab, konsekuensi, dampak pada iklim dan cara untuk memecahkan masalah
Efek rumah kaca: penyebab, konsekuensi, dampak pada iklim dan cara untuk memecahkan masalah
Waktu baca 8 menit

Sebagai contoh, rantai teknologi pengayaan bijih besi magnetik adalah sebagai berikut:

  • Awalnya, bijih melewati tahap penghancuran di pabrik penghancur (misalnya, penghancur rahang) dan diumpankan oleh konveyor sabuk ke stasiun pemisahan.
  • Menggunakan pemisah elektromagnetik, bagian dari batu besi magnetik dipisahkan dari batuan sisa.
  • Setelah itu, massa bijih diangkut ke penghancuran berikutnya.
  • Mineral yang dihancurkan dipindahkan ke stasiun pembersihan berikutnya, yang disebut saringan bergetar, di sini bijih yang berguna diayak, dipisahkan dari batu ringan yang tidak perlu.
  • Tahap selanjutnya adalah hopper bijih halus, di mana partikel kecil pengotor dipisahkan oleh getaran.
  • Siklus berikutnya meliputi penambahan air berikutnya, penghancuran dan pengaliran massa bijih melalui pompa lumpur, pembuangan lumpur (batuan sisa) yang tidak perlu bersama dengan cairan, dan penghancuran kembali.
  • Setelah pembersihan berulang dengan pompa, bijih memasuki apa yang disebut saringan, yang sekali lagi membersihkan mineral dengan metode gravitasi.
  • Campuran yang dimurnikan berulang kali dimasukkan ke dalam dehidrator yang menghilangkan air.
  • Bijih yang dikeringkan kembali ke pemisah magnetik, dan baru kemudian ke stasiun gas-cair.
Bijih besi coklat dimurnikan menurut prinsip yang sedikit berbeda, tetapi esensinya tidak berubah, karena tugas utama pengayaan adalah mendapatkan bahan baku paling murni untuk produksi.

Hasil pengayaan dalam konsentrat bijih besi yang digunakan dalam peleburan.

Menggunakan bijih besi

Jelas bahwa bijih besi digunakan untuk mendapatkan logam. Tetapi, dua ribu tahun yang lalu, ahli metalurgi menyadari bahwa dalam bentuknya yang murni, besi adalah bahan yang agak lunak, produk yang sedikit lebih baik daripada perunggu. Hasilnya adalah penemuan paduan besi dan baja karbon.

Iron ore
Iron ore. Gambar: Alexandre Paes Leme | Dreamstime
Untuk baja, karbon berperan sebagai semen yang memperkuat material. Biasanya, paduan semacam itu mengandung 0,1 hingga 2,14% karbon, dan lebih dari 0,6% sudah merupakan baja karbon tinggi.

Saat ini, daftar besar produk, peralatan, dan mesin dibuat dari logam ini. Namun, penemuan baja dikaitkan dengan perkembangan industri senjata, di mana para pengrajin mencoba untuk mendapatkan bahan dengan karakteristik yang kuat, tetapi pada saat yang sama, dengan fleksibilitas yang sangat baik, kelenturan, dan karakteristik teknis, fisik dan kimia lainnya. Saat ini, logam berkualitas tinggi memiliki aditif lain yang menjadi paduannya, menambah kekerasan dan ketahanan aus.

Material kedua yang dihasilkan dari bijih besi adalah besi tuang. Ini juga merupakan paduan besi dengan karbon, yang mengandung lebih dari 2,14%.

Platinum: sejarah penemuan logam, area aplikasi, teknologi pertambangan
Platinum: sejarah penemuan logam, area aplikasi, teknologi pertambangan
Waktu baca 7 menit

Untuk waktu yang lama, besi cor dianggap sebagai bahan yang tidak berguna, yang diperoleh baik dengan melanggar teknologi peleburan baja, atau sebagai produk sampingan yang mengendap di bagian bawah tungku peleburan. Pada dasarnya dibuang, tidak bisa ditempa (rapuh dan praktis tidak ulet).

Sebelum munculnya artileri, mereka mencoba memasang besi cor ke pertanian dengan berbagai cara. Misalnya, dalam konstruksi, balok pondasi dibuat darinya, peti mati dibuat di India, dan di Cina, koin awalnya dicetak. Munculnya meriam memungkinkan penggunaan besi tuang untuk melemparkan bola meriam.

Saat ini, besi cor digunakan di banyak industri, terutama di bidang teknik mesin. Juga, logam ini digunakan untuk memproduksi baja (tungku perapian terbuka dan metode Bessmer).

Dengan pertumbuhan produksi, semakin banyak bahan yang dibutuhkan, yang berkontribusi pada pengembangan intensif deposit. Tetapi negara-negara maju menganggap lebih bijaksana untuk mengimpor bahan baku yang relatif murah, mengurangi volume produksi mereka sendiri. Hal ini memungkinkan negara-negara pengekspor utama untuk meningkatkan produksi bijih besi dengan pengayaan lebih lanjut dan penjualan sebagai konsentrat.

Peringkat artikel
0,0
0 Penilaian
Nilai artikel ini
Editorial team
Silakan tulis pendapat Anda tentang topik ini:
avatar
  Berlangganan  
Beritahu tentang
Isi Menilai itu Komentar
Membagikan