Tegenwoordig is het moeilijk om je een leven voor te stellen zonder staal, waarvan veel dingen om ons heen zijn gemaakt.
De basis van dit metaal is ijzer verkregen door erts te smelten. IJzererts verschilt in oorsprong, kwaliteit en extractiemethode, wat de haalbaarheid van de winning bepaalt. Ook onderscheidt ijzererts zich door zijn minerale samenstelling, het percentage metalen en onzuiverheden, evenals het nut van de additieven zelf. IJzer als chemisch element maakt deel uit van veel gesteenten, maar ze worden niet allemaal beschouwd als grondstoffen voor mijnbouw. Het hangt allemaal af van de procentuele samenstelling van de stof.
Dergelijke grondstoffen werden 3000 jaar geleden gewonnen, omdat ijzer het mogelijk maakte om duurzamere producten van betere kwaliteit te produceren in vergelijking met koper en brons. En al in die tijd onderscheidden de ambachtslieden die smelterijen hadden de soorten erts.
Tegenwoordig worden de volgende soorten grondstoffen gewonnen voor het verder smelten van metaal:
- Titanium-magnetiet;
- Apatiet-magnetiet;
- Magnetiet;
- Magnetiet-hematiet;
- Goethiet-hydrogoethiet.
IJzererts wordt als rijk beschouwd als het ten minste 57% ijzer bevat. Maar met 26% kunnen ontwikkelingen als passend worden beschouwd.
IJzer in de samenstelling van het gesteente is vaker in de vorm van oxiden, de overige additieven zijn silica, zwavel en fosfor.
Oorsprong van ijzererts
Igneous
Dergelijke ertsen werden gevormd als gevolg van blootstelling aan de hoge temperatuur van magma of oude vulkanische activiteit, dat wil zeggen, het opnieuw smelten en mengen van andere rotsen. Dergelijke mineralen zijn harde kristallijne mineralen met een hoog ijzergehalte. Ertsafzettingen van stollingsoorsprong worden meestal geassocieerd met oude bergbouwzones, waar gesmolten materiaal dicht bij het oppervlak kwam.
Metamorf
Dit is hoe sedimentaire soorten mineralen worden getransformeerd. Het proces is als volgt: bij het verplaatsen van bepaalde delen van de aardkorst vallen sommige van de lagen met de noodzakelijke elementen onder de bovenliggende rotsen. Op diepte zijn ze onderhevig aan de hoge temperatuur en druk van de bovenste lagen. Gedurende miljoenen jaren van dergelijke blootstelling vinden hier chemische reacties plaats die de samenstelling van het bronmateriaal, de kristallisatie van de stof, veranderen. Dan, in het proces van de volgende beweging, zijn de rotsen dichter bij het oppervlak.
Typisch is ijzererts van deze oorsprong niet te diep en heeft het een hoog percentage bruikbare metaalsamenstelling. Bijvoorbeeld, als een helder voorbeeld – magnetisch ijzererts (tot 73-75% ijzer).
Sedimentair
De belangrijkste “werknemers” van het proces van ertsvorming zijn water en wind. Rotslagen vernietigen en verplaatsen naar laagland, waar ze zich in lagen ophopen. Bovendien kan water, als reagens, het bronmateriaal (uitloging) wijzigen. Als resultaat wordt bruin ijzererts gevormd – een kruimelig en los erts dat 30 tot 40% ijzer bevat, met een groot aantal verschillende onzuiverheden.
Nadat ze door geologische verkenning een benaderend beeld hebben gegeven van de processen die in een bepaald gebied plaatsvinden, bepalen ze de mogelijke plaatsen met het voorkomen van ijzererts. Zoals bijvoorbeeld de magnetische anomalie van Koersk of het Krivoy Rog-bekken, waar als gevolg van magmatische en metamorfe invloeden soorten ijzererts werden gevormd die industrieel waardevol zijn.
Ijzerertswinning op industriële schaal
De mensheid begon heel lang geleden met het winnen van erts, maar meestal waren het grondstoffen van lage kwaliteit met aanzienlijke onzuiverheden van zwavel (sedimentgesteenten, het zogenaamde “moeras” ijzer). De schaal van ontwikkeling en smelten nam voortdurend toe. Tegenwoordig is een hele classificatie van verschillende afzettingen van ijzerertsen gebouwd.
Belangrijkste soorten industriële afzettingen
Alle ertsafzettingen zijn onderverdeeld in typen, afhankelijk van de oorsprong van het gesteente, wat het op zijn beurt mogelijk maakt om de hoofd- en secundaire ijzerertsregio’s te onderscheiden.
Deze omvatten de volgende deposito’s:
- Afzettingen van verschillende soorten ijzererts (ijzerhoudende kwartsieten, magnetisch ijzererts), gevormd door een metamorfe methode, die het mogelijk maakt om er zeer rijke ertsen uit te winnen. Meestal worden afzettingen geassocieerd met de oudste processen van vorming van rotsen in de aardkorst en liggen ze op formaties die schilden worden genoemd.
De bekendste afzettingen van dit type zijn: de magnetische anomalie van Kursk, het Krivoy Rog-bekken, Lake Superior (VS/Canada), de provincie Hamersley in Australië en het ijzerertsgebied Minas Gerais in Brazilië.
- Afzettingen van sedimentair gesteente. Deze afzettingen zijn gevormd als gevolg van het bezinken van ijzerrijke verbindingen die aanwezig zijn in de samenstelling van mineralen die worden vernietigd door wind en water. Een treffend voorbeeld van ijzererts in dergelijke afzettingen is bruin ijzererts.
De bekendste en grootste afzettingen zijn het bekken van Lotharingen in Frankrijk en de Kertsj op het gelijknamige schiereiland (Rusland).
- Skarn-afzettingen. Gewoonlijk is het erts van stollings- en metamorfe oorsprong, waarvan de lagen, na vorming, werden verplaatst ten tijde van de vorming van bergen. Dat wil zeggen, ijzererts, dat zich in lagen op een diepte bevindt, werd in plooien gekreukt en naar de oppervlakte verplaatst tijdens de beweging van lithosferische platen. Dergelijke afzettingen bevinden zich vaker in gevouwen gebieden in de vorm van lagen of pilaren met een onregelmatige vorm. Gevormd door magma. Vertegenwoordigers van dergelijke afzettingen: Magnitogorsk (Oeral, Rusland), Sarbayskoye (Kazachstan), Iron Springs (VS) en anderen.
- Titanomagnetiet ertsafzettingen. Hun oorsprong is stollings, ze worden meestal gevonden op ontsluitingen van oude gesteenten – schilden. Deze omvatten bekkens en afzettingen in Noorwegen, Canada, Rusland (Kachkanarskoye, Kusinskoye).
- In 2016 zijn er ongeveer honderd minerale afzettingen ontdekt in Rusland
Kleine afzettingen omvatten: apatiet-magnetiet, magno-magnetiet, sideriet, ferromangaan afzettingen ontwikkeld in Rusland, Europa, Cuba en anderen.
Hoe ijzererts wordt gewonnen
Naden van ijzererts liggen op verschillende diepten, wat de extractiemethoden uit de darmen bepaalt.
Carrière manier
De meest gebruikelijke winningsmethode wordt gebruikt wanneer afzettingen worden gevonden op een diepte van ongeveer 200-300 meter. De ontwikkeling vindt plaats door het gebruik van krachtige graafmachines en steenbreekinstallaties. Daarna wordt het geladen voor transport naar verwerkingsbedrijven.
Mijn methode
De putmethode wordt gebruikt voor diepere lagen (600-900 meter). Aanvankelijk wordt de mijnsite doorboord, van waaruit langs de naden driften worden ontwikkeld. Vanwaar de steenslag met behulp van transportbanden “naar de berg” wordt gevoerd. Erts uit de mijnen wordt ook naar verwerkingsfabrieken gestuurd.
Hydroextractie
Allereerst wordt voor hydraulische productie in het boorgat een put geboord naar de rotsformatie. Daarna worden pijpen in het doel gebracht, erts wordt verpletterd met een krachtige waterdruk met verdere extractie. Maar deze methode heeft tegenwoordig een zeer lage efficiëntie en wordt vrij zelden gebruikt. Zo wordt 3% van de grondstoffen op deze manier gewonnen en 70% door mijnen.
Na de mijnbouw moet het ijzerertsmateriaal worden verwerkt om de belangrijkste grondstof voor het smelten van metaal te verkrijgen.
IJzerertsverrijking
Omdat er naast het benodigde ijzer veel onzuiverheden in de samenstelling van de ertsen zitten, is het voor het verkrijgen van de maximale bruikbare opbrengst noodzakelijk om het gesteente te reinigen door het materiaal (concentraat) voor te bereiden voor smelten. Het hele proces wordt uitgevoerd in mijnbouw- en verwerkingsfabrieken. Voor verschillende soorten ertsen worden hun eigen methoden en methoden van zuivering en verwijdering van onnodige onzuiverheden toegepast.
De technologische keten van verrijking van magnetisch ijzererts is bijvoorbeeld als volgt:
- Aanvankelijk gaat het erts door de breekfase in breekinstallaties (bijvoorbeeld kaakbrekers) en wordt het door een transportband naar het scheidingsstation gevoerd.
- Met behulp van elektromagnetische scheiders worden delen van magnetische ijzersteen gescheiden van afvalafvalgesteente.
- Daarna wordt de ertsmassa getransporteerd naar de volgende crushing.
- De vermalen mineralen worden verplaatst naar het volgende reinigingsstation, de zogenaamde vibrerende zeven, hier wordt het bruikbare erts gezeefd, gescheiden van het lichte onnodige gesteente.
- De volgende fase is de trechter voor fijn erts, waarin kleine deeltjes onzuiverheden worden gescheiden door trillingen.
- De volgende cycli omvatten de volgende toevoeging van water, het vermalen en leiden van de ertsmassa door slurrypompen, het verwijderen van onnodig slib (afvalgesteente) samen met de vloeistof en het opnieuw vermalen.
- Na herhaalde reiniging met pompen, komt het erts in het zogenaamde scherm, dat de mineralen opnieuw reinigt door de zwaartekracht.
- Herhaaldelijk gezuiverd mengsel gaat naar een dehydrator die water verwijdert.
- Het afgevoerde erts gaat weer naar de magnetische scheiders, en dan pas naar het gas-vloeistofstation.
De verrijking resulteert in ijzerertsconcentraat dat wordt gebruikt bij het smelten.
IJzererts gebruiken
Het is duidelijk dat ijzererts wordt gebruikt om metaal te winnen. Maar tweeduizend jaar geleden realiseerden metallurgen zich dat ijzer in zijn pure vorm een vrij zacht materiaal is, waarvan producten iets beter zijn dan brons. Het resultaat was de ontdekking van een legering van ijzer en koolstofstaal.
Tegenwoordig wordt van dit metaal een enorme lijst met producten, apparatuur en machines gemaakt. De uitvinding van staal werd echter geassocieerd met de ontwikkeling van de wapenindustrie, waarin de ambachtslieden probeerden een materiaal te verkrijgen met sterke eigenschappen, maar tegelijkertijd met uitstekende flexibiliteit, kneedbaarheid en andere technische, fysieke en chemische eigenschappen. Tegenwoordig heeft hoogwaardig metaal andere additieven die het legeren, wat de hardheid en slijtvastheid toevoegt.
Het tweede materiaal dat uit ijzererts wordt gemaakt, is gietijzer. Het is ook een legering van ijzer met koolstof, die meer dan 2,14% bevat.
Lange tijd werd gietijzer beschouwd als een nutteloos materiaal, dat werd verkregen door de technologie van het smelten van staal te schenden, of als een bijproduct dat bezinkt op de bodem van smeltovens. Kortom, het werd weggegooid, het kan niet worden gesmeed (bros en praktisch niet kneedbaar).
Tegenwoordig wordt gietijzer in veel industrieën gebruikt, vooral in de machinebouw. Ook wordt van dit metaal staal gemaakt (openhaardovens en de Bessmer-methode).
Met de groei van de productie zijn er steeds meer materialen nodig, wat bijdraagt aan de intensieve ontwikkeling van afzettingen. Maar ontwikkelde landen vinden het handiger om relatief goedkope grondstoffen te importeren, waardoor het volume van hun eigen productie wordt verminderd. Hierdoor kunnen de belangrijkste exporterende landen de productie van ijzererts verhogen met verdere verrijking en verkoop als concentraat.
