鉄鉱石鉄鋼原料の旅

I.原材料

鉄の起源は鉄鉱石であり、鉄（Fe）の自然な形である。純粋な鉄は自然界には存在しない。鉄鉱石は主にマグネタイト、ヘマタイト、リモナイトの3種類に分けられ、いずれも鉄の酸化物で酸化方法が異なる。鉄鉱石に含まれる鉄の含有量は多いほど良い。

理論上、鉄鉱石中の鉄含有量は72%前後が最高で、60%以上の鉄鉱石は富鉄鉱石と呼ばれる。鉄鉱石はまず炉で鉄（銑鉄）に還元され、その後製鋼炉に送られる。 脱炭 そして鋼鉄に精製される。

鉄スクラップは、製鋼炉で溶かして再生することもできる。一般に鉄鋼は、その用途に応じて様々な性質や形状の製品、いわゆる鉄鋼製品に加工される。

一般的に鉄鋼製品は、鉄鉱石を還元し、溶かして銑鉄にし（製錬）、銑鉄を精錬して鋼鉄にし（製鋼）、鋼鉄を圧延加工して様々な鉄鋼製品にする。大きく分けると、鋳鉄、鋳鋼、鍛鋼、鋼材を加工した製品などがある。

鉄鋼の原材料について説明する前に、鉄鋼とはいったい何なのかを明らかにする必要がある。 鋼鉄と鉄の違い?両者は異なる成分を持っているのだろうか？日常生活では、鉄と鋼を合わせて "鋼鉄と鉄 "と呼びますが、これは鋼と鉄が同じ種類の材料であることを示しています。

実際、科学的見地から見ると、鉄と鋼は微妙に異なっている。両者の主成分は鉄元素だが、含まれる炭素の量は異なる。

我々は通常、銑鉄と呼んでいる。 炭素含有量 が2%以上の場合を「鉄」、それ以下の場合を「鋼」と呼ぶ。したがって、鉄鋼の製錬工程では、まず鉄を含む鉱石を高炉で溶銑に製錬し、その溶銑を製鋼炉で精錬して鋼にする。

鉄鋼を生産するために必要な原材料は、4つのカテゴリーに分けて議論することができる。第一のカテゴリーは、様々な鉄を含む鉱石原材料について、第二のカテゴリーは、石炭とコークスについて、第三のカテゴリーは、石灰石のようなスラグを生成する製錬工程で使用されるフラックスについて、最後のカテゴリーは、鉄スクラップ、酸素などの様々な補助材料である。

鉄鉱石の種類と分布鉄鉱石の種類と分布

理論的には、鉄元素または鉄化合物を含む鉱石はすべて鉄鉱石と呼ぶことができる。しかし、工業的または商業的な用語では、鉄鉱石は鉄を含むだけでなく、実用的な価値も持っていなければならない。

しかし、鉱石の価値を決定するのは複雑な性質があるため、鉄鉱石業界において鉄鉱石の明確な基準を確立するのは困難である。例えば、ヨーロッパで産出される鉄鉱石は、鉄分の含有量が低く、質が悪い。より良い鉱石が見つからないから鉄鉱石と呼んでいるだけなのだ。

対照的に、オーストラリアには高品質で鉄含有量の高い鉱石が豊富に埋蔵されているため、ヨーロッパで使用されているタイプの鉱石はオーストラリアでは無価値とみなされる。したがって、ヨーロッパで鉄鉱石として使われているものは、アメリカの鉄鋼業界では鉄鉱石とはみなされない。

さらに、以前は鉄分が少ないために価値がないとみなされていた鉱石も、工業技術の進歩や、これらの鉱石中の鉄分を濃縮する安価な方法の開発により、今では貴重な鉄鉱石となっている。

したがって、鉄鉱石の工業規格は、地域の需給、工業技術水準の変化、輸送条件によって変化すると結論づけることができる。現在の基準では、平均鉄含有量が25%以上の鉱石が貴重な鉄鉱石とされている。

鉄は主に化合物として自然界に存在し、特に酸化鉄の形で豊富に存在する。以下に重要なものをいくつか挙げる。 鉄の種類 鉱石（最初の3つが主な種類）：

(1) 磁鉄鉱は、Fe2O3とFeOの化合物であるFe3O4を主成分とする酸化鉄鉱である。黒っぽい灰色で、比重は約5.15、72.4% Feと27.6% Oを含む。しかし、緻密な構造のため、還元性に乏しい。長期の風化の後、それはヘマタイトに変わる。

(2) ヘマタイトも酸化鉄鉱で、主にFe2O3からなる。暗赤色で比重は約5.26、Feを70%、Oを30%含む。その構造により、赤ヘマタイト、鏡面ヘマタイト、微晶質ヘマタイト、赤黄土など多くの種類に分けられる。

(3) 含水酸化鉄鉱。ゲータイト（HFeO2）とレピドクロサイト（FeO(OH)）の2つの異なる構造の鉱石の総称である。主な化学式をm Fe2O3nH2Oと書く人もいる。約62%のFe、27%のO、11%のH2Oを含み、比重は約3.6～4.0。他の鉄鉱石と共存することが多い。

(4) 炭酸鉄を含む鉱石であるシデライトは、FeCO3を主成分とし、青みがかった灰色で比重は3.8程度である。カルシウム塩やマグネシウム塩を多く含む。炭酸イオンは800～900℃の高温で熱を吸収し、二酸化炭素を放出するため、この種の鉱石は通常、高炉に導入される前に焙焼される。

(5) 複雑な塩鉱石である珪酸鉄は、明確な式を持たず、その組成は大きく異なる。一般に深い緑色をしており、比重は約3.8、鉄の含有量は非常に少なく、どちらかというと貧弱な鉄鉱石である。

(6) 硫化鉄鉱はFeS2を含み、Feはわずか46.6%、Sは53.4%を構成する。色は灰黄色で、比重は約4.95～5.10である。銅、ニッケル、亜鉛、金、銀など他の多くの貴重な金属が含まれているため、この鉱石は他の金属製錬業の原料としてよく使用される。

さらに、硫黄を多く含むため、硫黄を生産するために頻繁に使用され、鉄は副産物となってしまう。

鉄は地表に広く分布し、非常に豊富である。ほとんどすべての岩石や動植物の遺体には鉄が含まれている。地質学的な推定によると、地殻の約4～5%が鉄で構成されている。

これらの鉄含有物質のうち、貴重な鉄鉱石となるのはごく一部であるが、その供給量は極めて豊富である。現在のところ、地球上の鉄鉱石の埋蔵量を推定する明確な数字はない。

確認されている主な鉄鉱石生産国は、アメリカ、カナダ、ブラジル、オーストラリア、南アフリカ、インド、フランス、イギリス、スウェーデン、スペイン、ソビエト連邦、中国、ベネズエラである。