Oggi è difficile immaginare la vita senza l’acciaio, da cui sono fatte molte cose che ci circondano.
La base di questo metallo è il ferro ottenuto dalla fusione del minerale. Il minerale di ferro differisce per origine, qualità, metodo di estrazione, che determina la fattibilità della sua estrazione. Inoltre, il minerale di ferro si distingue per la sua composizione minerale, la percentuale di metalli e impurità, nonché l’utilità degli additivi stessi. Il ferro come elemento chimico fa parte di molte rocce, tuttavia non tutte sono considerate materie prime per l’estrazione mineraria. Tutto dipende dalla composizione percentuale della sostanza.
Tali materie prime iniziarono ad essere estratte 3000 anni fa, poiché il ferro consentiva di produrre prodotti durevoli di qualità migliore rispetto al rame e al bronzo. E già a quel tempo gli artigiani che avevano fonderie distinguevano i tipi di minerale.
Oggi vengono estratti i seguenti tipi di materie prime per l’ulteriore fusione dei metalli:
- Titanio-magnetite;
- Apatite-magnetite;
- Magnetite;
- Magnetite-ematite;
- Goethite-idrogoethite.
Il minerale di ferro è considerato ricco se contiene almeno il 57% di ferro. Tuttavia, gli sviluppi possono essere considerati appropriati al 26%.
Il ferro nella composizione della roccia è più spesso sotto forma di ossidi, i restanti additivi sono silice, zolfo e fosforo.
Origine del minerale di ferro
Igneo
Tali minerali si sono formati a seguito dell’esposizione all’alta temperatura del magma o dell’antica attività vulcanica, cioè la rifusione e la miscelazione di altre rocce. Tali minerali sono minerali cristallini duri con un’alta percentuale di ferro. I giacimenti di minerali di origine ignea sono solitamente associati a vecchie zone edificabili di montagna, dove il materiale fuso si avvicinava alla superficie.
Metamorfico
È così che si trasformano i tipi sedimentari di minerali. Il processo è il seguente: quando si spostano alcune sezioni della crosta terrestre, alcuni dei suoi strati contenenti gli elementi necessari cadono sotto le rocce sovrastanti. In profondità, sono soggetti alle alte temperature e pressioni degli strati superiori. Durante milioni di anni di tale esposizione, qui si verificano reazioni chimiche che trasformano la composizione del materiale sorgente, la cristallizzazione della sostanza. Quindi, nel processo del movimento successivo, le rocce sono più vicine alla superficie.
Tipicamente, il minerale di ferro di questa origine non è troppo profondo e ha un’alta percentuale di composizione di metallo utile. Ad esempio, come esempio luminoso: minerale di ferro magnetico (fino al 73-75% di ferro).
Sedimentale
I principali “lavoratori” del processo di formazione del minerale sono l’acqua e il vento. Distruggendo gli strati rocciosi e spostandoli in pianura, dove si accumulano a strati. Inoltre, l’acqua, come reagente, può modificare il materiale sorgente (liscivia). Di conseguenza, si forma il minerale di ferro marrone, un minerale friabile e sfuso contenente dal 30% al 40% di ferro, con un gran numero di varie impurità.
Avendo stabilito mediante l’esplorazione geologica un quadro approssimativo dei processi che hanno luogo in una determinata area, determinano i possibili luoghi con la presenza di minerali di ferro. Come, ad esempio, l’anomalia magnetica di Kursk, o il bacino di Krivoy Rog, dove, a seguito di influenze magmatiche e metamorfiche, si sono formati tipi di minerali di ferro preziosi in termini industriali.
Estrazione del minerale di ferro su scala industriale
L’umanità ha iniziato a estrarre il minerale molto tempo fa, ma il più delle volte si trattava di materie prime di bassa qualità con significative impurità di zolfo (rocce sedimentarie, il cosiddetto ferro “di palude”). La scala dello sviluppo e della fusione aumentava costantemente. Oggi è stata costruita un’intera classificazione di vari giacimenti di minerali ferruginosi.
Principali tipologie di depositi industriali
Tutti i giacimenti di minerale sono suddivisi in tipi a seconda dell’origine della roccia, il che a sua volta consente di distinguere le regioni principali e secondarie del minerale di ferro.
Questi includono i seguenti depositi:
- Depositi di vari tipi di minerale di ferro (quarziti ferruginose, minerale di ferro magnetico), formati con un metodo metamorfico, che consente di estrarre minerali molto ricchi da essi. Tipicamente, i depositi sono associati ai più antichi processi di formazione delle rocce nella crosta terrestre e giacciono su formazioni dette scudi.
I depositi più noti di questo tipo sono: l’anomalia magnetica di Kursk, il bacino di Krivoy Rog, il Lago Superiore (USA/Canada), la provincia di Hamersley in Australia e la regione del minerale di ferro di Minas Gerais in Brasile.
- Depositi di rocce sedimentarie sedimentate. Questi depositi si sono formati a seguito della decantazione di composti ricchi di ferro che sono presenti nella composizione dei minerali distrutti dal vento e dall’acqua. Un esempio lampante di minerale di ferro in tali depositi è il minerale di ferro marrone.
I giacimenti più famosi e grandi sono il bacino della Lorena in Francia e il Kerch sull’omonima penisola (Russia).
- Depositi di Skarn. Solitamente il minerale è di origine ignea e metamorfica, i cui strati, dopo la formazione, si sono spostati al momento della formazione delle montagne. Cioè, il minerale di ferro, situato in strati a una profondità, è stato accartocciato in pieghe e spostato in superficie durante il movimento delle placche litosferiche. Tali depositi si trovano più spesso in aree piegate sotto forma di strati o pilastri di forma irregolare. Formato dal magma. Rappresentanti di tali depositi: Magnitogorsk (Urali, Russia), Sarbayskoye (Kazakistan), Iron Springs (USA) e altri.
- Depositi di minerale di Titanomagnetite. La loro origine è ignea, si trovano più spesso su affioramenti di antichi basamenti rocciosi – scudi. Questi includono bacini e giacimenti in Norvegia, Canada, Russia (Kachkanarskoye, Kusinskoye).
- Nel 2016 sono stati scoperti circa un centinaio di giacimenti minerari in Russia
I depositi minori includono: depositi di apatite-magnetite, magno-magnetite, siderite, ferromanganese sviluppati in Russia, Europa, Cuba e altri.
Come viene estratto il minerale di ferro
Cuciture di minerale di ferro si trovano a diverse profondità, il che determina i suoi metodi di estrazione dalle viscere.
Modalità di carriera
Il metodo di estrazione più comune viene utilizzato quando i depositi si trovano a una profondità di circa 200-300 metri. Lo sviluppo avviene attraverso l’utilizzo di potenti escavatori e impianti di frantumazione delle rocce. Successivamente, viene caricato per il trasporto agli impianti di lavorazione.
Il mio metodo
Il metodo della fossa viene utilizzato per strati più profondi (600-900 metri). Inizialmente, il sito minerario è perforato, da cui si sviluppano derive lungo le cuciture. Da dove il pietrisco viene alimentato “alla montagna” con l’ausilio di nastri trasportatori. Anche il minerale proveniente dalle miniere viene inviato agli impianti di lavorazione.
Idroestrazione
Innanzitutto, per la produzione idraulica a fondo pozzo, viene perforato un pozzo nella formazione rocciosa. Successivamente, i tubi vengono portati nel bersaglio, il minerale viene frantumato con una potente pressione dell’acqua con un’ulteriore estrazione. Ma questo metodo oggi ha un’efficienza molto bassa e viene utilizzato abbastanza raramente. Ad esempio, il 3% delle materie prime viene estratto in questo modo e il 70% dalle miniere.
Dopo l’estrazione, il minerale di ferro deve essere lavorato per ottenere la principale materia prima per la fusione dei metalli.
Arricchimento del minerale di ferro
Poiché nella composizione dei minerali sono presenti molte impurità, oltre al ferro necessario, per ottenere la massima resa utile è necessario pulire la roccia preparando il materiale (concentrato) per la fusione. L’intero processo viene eseguito negli impianti di estrazione e lavorazione. Per vari tipi di minerali vengono applicati i propri metodi e metodi di purificazione e rimozione delle impurità non necessarie.
Ad esempio, la catena tecnologica di arricchimento del minerale di ferro magnetico è la seguente:
- Inizialmente, il minerale passa attraverso la fase di frantumazione negli impianti di frantumazione (ad esempio frantoi a mascelle) e viene alimentato da un nastro trasportatore alla stazione di separazione.
- Utilizzando separatori elettromagnetici, le parti di Ironstone magnetico vengono separate dalla roccia di scarto.
- Dopodiché, la massa di minerale viene trasportata alla successiva frantumazione.
- I minerali frantumati vengono spostati nella successiva stazione di pulizia, i cosiddetti setacci vibranti, qui il minerale utile viene setacciato, separato dalla roccia leggera non necessaria.
- La fase successiva è la tramoggia del minerale fine, in cui piccole particelle di impurità vengono separate dalle vibrazioni.
- I cicli successivi includono l’aggiunta successiva di acqua, la frantumazione e il passaggio della massa minerale attraverso le pompe dei liquami, la rimozione dei fanghi non necessari (roccia di scarto) insieme al liquido e la frantumazione di nuovo.
- Dopo ripetute pulizie con pompe, il minerale entra nel cosiddetto vaglio, che pulisce ancora una volta i minerali con il metodo gravitazionale.
- La miscela purificata ripetutamente va a un disidratatore che rimuove l’acqua.
- Il minerale drenato va nuovamente ai separatori magnetici e solo successivamente alla stazione gas-liquido.
L’arricchimento si traduce in concentrato di minerale di ferro utilizzato nella fusione.
Utilizzo del minerale di ferro
È chiaro che il minerale di ferro viene utilizzato per ottenere il metallo. Ma, duemila anni fa, i metallurgisti si sono resi conto che nella sua forma pura, il ferro è un materiale piuttosto morbido, i cui prodotti sono leggermente migliori del bronzo. Il risultato fu la scoperta di una lega di ferro e acciaio al carbonio.
Oggi, un vasto elenco di prodotti, attrezzature e macchine è realizzato con questo metallo. Tuttavia, l’invenzione dell’acciaio è stata associata allo sviluppo dell’industria delle armi, in cui gli artigiani hanno cercato di ottenere un materiale con caratteristiche forti, ma allo stesso tempo con eccellente flessibilità, malleabilità e altre caratteristiche tecniche, fisiche e chimiche. Oggi, il metallo di alta qualità ha altri additivi che lo legano, aggiungendo durezza e resistenza all’usura.
Il secondo materiale che viene prodotto dal minerale di ferro è la ghisa. È anche una lega di ferro con carbonio, che contiene più del 2,14%.
Per molto tempo la ghisa è stata considerata un materiale inutile, ottenuto violando la tecnologia della fusione dell’acciaio o come sottoprodotto che si deposita sul fondo dei forni fusori. Fondamentalmente è stato buttato via, non si può falsificare (fragile e praticamente non duttile).
Oggi la ghisa è utilizzata in molti settori, in particolare nell’ingegneria meccanica. Inoltre, questo metallo viene utilizzato per produrre acciaio (forni a focolare aperto e metodo Bessmer).
Con la crescita della produzione, sono necessari sempre più materiali, il che contribuisce allo sviluppo intensivo dei depositi. Ma i paesi sviluppati considerano più opportuno importare materie prime relativamente poco costose, riducendo il volume della propria produzione. Ciò consente ai principali paesi esportatori di aumentare la produzione di minerale di ferro con il suo ulteriore arricchimento e vendita come concentrato.
