Il minerale di ferro: Il viaggio delle materie prime siderurgiche

I. Materie prime

L'origine dell'acciaio è il minerale di ferro, che è la forma naturale del ferro (Fe). Il ferro puro non esiste in natura. I minerali di ferro si dividono principalmente in tre tipi: magnetite, ematite e limonite, tutti ossidi di ferro che si differenziano per il metodo di ossidazione. Più alto è il contenuto di ferro nel minerale di ferro, meglio è.

In teoria, il contenuto massimo di ferro nel minerale di ferro è di circa 72%, mentre il minerale di ferro con un contenuto di ferro superiore a 60% è chiamato minerale di ferro ricco. Il minerale di ferro viene prima ridotto in ferro (ghisa) in una fornace, quindi inviato a un forno per la produzione di acciaio per la produzione di ferro. decarburazione e raffinato in acciaio.

I rottami di acciaio possono anche essere fusi e rigenerati in un forno siderurgico. In generale, l'acciaio viene trasformato in prodotti di varie proprietà e forme a seconda del suo utilizzo, i cosiddetti prodotti siderurgici.

In genere, i prodotti siderurgici si ottengono riducendo il minerale di ferro, fondendolo in ghisa (fusione), raffinando la ghisa in acciaio (siderurgia), quindi laminando e trasformando l'acciaio in vari prodotti siderurgici. In generale, i prodotti siderurgici comprendono la ghisa, l'acciaio fuso, i prodotti in acciaio forgiato e i prodotti lavorati a partire dall'acciaio.

Prima di parlare delle materie prime dell'acciaio, è necessario chiarire: che cos'è esattamente l'acciaio? differenza tra acciaio e ferro? Hanno componenti diversi? Nella vita di tutti i giorni, ci riferiamo sempre ad acciaio e ferro insieme come "acciaio e ferro", il che indica che acciaio e ferro dovrebbero essere lo stesso tipo di materiale.

In realtà, da un punto di vista scientifico, acciaio e ferro sono leggermente diversi. Il loro componente principale è l'elemento ferro, ma contengono quantità diverse di carbonio.

Di solito lo chiamiamo "ferro di maiale" quando il contenuto di carbonio è superiore a 2%, e "acciaio" quando è inferiore a questo valore. Pertanto, nel processo di fusione dell'acciaio e del ferro, il minerale contenente ferro viene prima fuso in ghisa fusa in un altoforno e poi la ghisa fusa viene raffinata in acciaio in un forno siderurgico.

Le materie prime necessarie per la produzione dell'acciaio possono essere suddivise in quattro categorie: la prima categoria riguarda le varie materie prime minerali contenenti ferro; la seconda il carbone e il coke; la terza i fondenti utilizzati nel processo di fusione per produrre scorie, come il calcare; l'ultima i vari materiali ausiliari, come rottami di acciaio, ossigeno, ecc.

II. Tipi e distribuzione del minerale di ferro

In teoria, qualsiasi minerale contenente elementi o composti di ferro può essere chiamato minerale di ferro. Tuttavia, in termini industriali o commerciali, un minerale di ferro deve non solo contenere ferro, ma anche avere un valore utilitario.

Tuttavia, a causa della natura complessa della determinazione del valore di un minerale, è difficile stabilire uno standard definitivo per il minerale di ferro nel settore. Ad esempio, il minerale di ferro prodotto in Europa è di scarsa qualità e con un basso contenuto di ferro. Lo chiamano minerale di ferro semplicemente perché non riescono a trovare minerale migliore.

Al contrario, l'Australia dispone di abbondanti riserve di minerale di alta qualità e ad alto contenuto di ferro, per cui il tipo di minerale utilizzato in Europa è considerato inutile in Australia. Pertanto, ciò che l'Europa utilizza come minerale di ferro non è considerato tale dall'industria siderurgica americana.

Inoltre, minerali precedentemente ritenuti inutili a causa del loro basso contenuto di ferro sono ora preziosi grazie ai progressi della tecnologia industriale e allo sviluppo di metodi poco costosi per arricchire il contenuto di ferro in questi minerali.

Pertanto, possiamo concludere che lo standard industriale per il minerale di ferro varia in base alla domanda e all'offerta regionale, ai cambiamenti nei livelli di tecnologia industriale e alle condizioni di trasporto. Secondo gli standard attuali, i minerali con un contenuto medio di ferro pari o superiore a 25% sono considerati minerali di ferro pregiati.

Il ferro esiste in natura soprattutto sotto forma di composti, in particolare sotto forma di ossidi di ferro, che sono particolarmente abbondanti. Ecco alcuni importanti tipi di ferro minerale (i primi tre sono i tipi principali):

(1) La magnetite è un minerale di ossido di ferro con una composizione primaria di Fe3O4, un composto di Fe2O3 e FeO. È di colore grigio-nero, con un peso specifico di circa 5,15, contenente 72,4% di Fe e 27,6% di O. È magnetica e può essere convenientemente trattata con la separazione magnetica durante il trattamento. Tuttavia, a causa della sua struttura densa, ha una scarsa riducibilità. Dopo una prolungata esposizione agli agenti atmosferici, si trasforma in ematite.

(2) Anche l'ematite è un minerale di ossido di ferro, composto principalmente da Fe2O3. È di colore rosso scuro, con un peso specifico di circa 5,26, contenente 70% di Fe e 30% di O. È il più importante minerale di ferro. In base alla sua struttura, può essere suddiviso in molti tipi, tra cui ematite rossa, ematite speculare, ematite micacea e ocra rossa.

(3) La limonite è un minerale contenente ossido di ferro idrato. È un termine generico per due minerali di struttura diversa: goethite (HFeO2) e lepidocrocite (FeO(OH)). Alcuni scrivono la sua formula chimica principale come m Fe2O3nH2O. Si presenta di colore giallo terra o marrone, contiene circa 62% di Fe, 27% di O e 11% di H2O, con un peso specifico di circa 3,6-4,0. Spesso coesiste con altri minerali di ferro.

(4) La siderite, un minerale contenente carbonato di ferro, è costituita principalmente da FeCO3 e presenta un colore grigio-bluastro con un peso specifico di circa 3,8. Questo minerale contiene spesso una notevole quantità di sali di calcio e magnesio. Questo minerale contiene spesso una notevole quantità di sali di calcio e magnesio. A causa dell'elevato assorbimento termico degli ioni carbonato a temperature comprese tra 800 e 900°C, che rilascia anidride carbonica, questo tipo di minerale viene tipicamente arrostito prima di essere introdotto in un altoforno.

(5) Il ferro silicato, un minerale salino complesso, non ha una formula definita e la sua composizione varia notevolmente. In genere ha un colore verde intenso, un peso specifico di circa 3,8 e un contenuto di ferro molto basso, che lo rende un minerale di ferro piuttosto povero.

(6) Il minerale di ferro solfidrico contiene FeS2, con il Fe che costituisce solo 46,6% e l'S che costituisce 53,4%. Ha un colore grigio-giallo e un peso specifico compreso tra 4,95 e 5,10 circa. Grazie alla presenza di molti altri metalli preziosi, come rame, nichel, zinco, oro e argento, questo minerale viene spesso utilizzato come materia prima in altre industrie di fusione dei metalli.

Inoltre, poiché contiene una grande quantità di zolfo, viene spesso utilizzato per produrre zolfo, rendendo il ferro un sottoprodotto, il che, di fatto, significa che non può più essere classificato come minerale di ferro.

Il ferro è ampiamente distribuito sulla superficie terrestre ed è estremamente abbondante; quasi tutte le rocce e i resti di animali e piante contengono ferro. Secondo le stime geologiche, circa 4-5% della crosta terrestre è composta da ferro.

Sebbene solo una minima parte di queste sostanze contenenti ferro sia un prezioso minerale di ferro, l'offerta è estremamente abbondante. Attualmente non esiste una cifra definitiva per stimare le riserve di minerale di ferro della Terra.

I principali Paesi produttori di minerale di ferro identificati sono Stati Uniti, Canada, Brasile, Australia, Sudafrica, India, Francia, Regno Unito, Svezia, Spagna, Unione Sovietica, Cina e Venezuela.