철광석: 철강 원자재 여정

I. 원자재

강철의 기원은 철(Fe)의 자연 형태인 철광석입니다. 순수한 철은 자연계에 존재하지 않습니다. 철광석은 주로 마그네타이트, 적철광, 리모나이트의 세 가지 유형으로 나뉘는데, 모두 산화철이며 산화 방식이 다릅니다. 철광석의 철분 함량이 높을수록 좋습니다.

이론적으로 철광석의 최고 철분 함량은 약 72%이며, 철분 함량이 60%를 초과하는 철광석을 풍부한 철광석이라고 합니다. 철광석은 먼저 용광로에서 철(선철)로 환원된 다음 제강 용광로로 보내집니다. 탈탄 강철로 정제됩니다.

고철은 제강 용광로에서 녹여 재생할 수도 있습니다. 일반적으로 강철은 용도에 따라 다양한 성질과 모양의 제품으로 만들어지는데, 이를 철강 제품이라고 합니다.

일반적으로 철강 제품은 철광석을 환원하여 선철로 녹이고(제련), 선철을 강철로 정제한 다음(제강), 강철을 압연 및 가공하여 다양한 철강 제품으로 만들어집니다. 크게 보면 철강 제품에는 주철, 주강, 단조 철강 제품 및 철강 가공품이 포함됩니다.

철강의 원재료에 대해 논의하기 전에, 우리는 명확히해야합니다. 강철과 철의 차이점? 서로 다른 성분을 가지고 있나요? 일상 생활에서 우리는 항상 강철과 철을 함께 "강철과 철"이라고 부르는데, 이는 강철과 철이 같은 종류의 재료여야 함을 나타냅니다.

사실 과학적인 관점에서 볼 때 강철과 철은 약간 다릅니다. 주성분은 철 원소이지만 탄소 함유량이 다릅니다.

우리는 보통 이를 '선철'이라고 부릅니다. 탄소 함량 가 2% 이상이면 '철'이고, 이 값보다 낮으면 '강철'입니다. 따라서 철강과 철을 제련하는 과정에서 철 함유 광석을 먼저 용광로에서 용선철로 제련한 다음 용선철을 제강로에서 철강으로 정련합니다.

철강 생산에 필요한 원재료는 크게 네 가지 범주로 나누어 논의할 수 있습니다. 첫 번째 범주는 철을 함유한 다양한 광석 원료, 두 번째 범주는 석탄과 코크스, 세 번째 범주는 제련 공정에서 석회석 등 슬래그를 생산하는 데 사용되는 플럭스, 마지막으로 고철, 산소 등 다양한 부재료에 대해 논의합니다.

II. 철광석의 종류와 분포

이론적으로는 철 원소 또는 철 화합물을 함유한 모든 광석을 철광석이라고 할 수 있습니다. 그러나 산업적 또는 상업적 측면에서 철광석은 철을 함유하고 있을 뿐만 아니라 실용적인 가치도 있어야 합니다.

그러나 철광석의 가치를 결정하는 복잡한 특성으로 인해 업계에서 철광석에 대한 명확한 기준을 정립하는 것은 어려운 일입니다. 예를 들어, 유럽에서 생산되는 철광석은 철분 함량이 낮고 품질이 좋지 않습니다. 더 좋은 광석을 찾을 수 없기 때문에 단순히 철광석이라고 부릅니다.

반면 호주는 철분 함량이 높은 고품질 철광석이 풍부하게 매장되어 있기 때문에 유럽에서 사용되는 철광석은 호주에서는 쓸모없는 것으로 간주됩니다. 따라서 유럽에서 철광석으로 사용하는 것은 미국 철강 산업에서는 그렇게 간주되지 않습니다.

또한 철분 함량이 낮아 가치가 없다고 여겨지던 철광석도 산업 기술의 발전과 철분 함량을 풍부하게 하는 저렴한 방법의 개발로 인해 이제는 귀중한 철광석이 되었습니다.

따라서 철광석의 산업 표준은 지역별 수요와 공급, 산업 기술 수준의 변화, 운송 조건에 따라 달라진다는 결론을 내릴 수 있습니다. 현재 표준에 따르면 평균 철 함량이 25% 이상인 광석은 가치 있는 철광석으로 간주됩니다.

철분은 자연계에 주로 화합물 형태로 존재하며, 특히 산화철의 형태로 가장 풍부하게 존재합니다. 다음은 몇 가지 중요한 사항입니다. 철의 종류 광석(처음 세 가지가 주요 유형입니다):

(1) 자철광은 Fe2O3와 FeO의 화합물인 Fe3O4를 주성분으로 하는 산화철광석입니다. 흑회색이며 비중은 약 5.15이며 72.4% Fe와 27.6% O를 함유하고 있으며 자성을 띠고 선광 시 자기 분리에 의해 편리하게 처리할 수 있습니다. 그러나 조밀한 구조로 인해 환원성이 좋지 않습니다. 장기간 풍화되면 적철광으로 변합니다.

(2) 적철광은 또한 주로 Fe2O3로 구성된 산화철광석입니다. 비중은 약 5.26인 진한 빨간색으로 70% Fe와 30% O를 함유하고 있으며 가장 중요한 철광석입니다. 구조에 따라 적철광, 정반사 적철광, 운모 적철광, 적황토 등 여러 종류로 나눌 수 있습니다.

(3) 리모나이트는 수산화철을 함유한 광석입니다. 이는 두 가지 구조의 광석, 즉 고에타이트(HFeO2)와 레피도크로사이트(FeO(OH))를 통칭하는 용어입니다. 어떤 사람들은 주요 화학식을 m Fe2O3nH2O로 표기하기도 합니다. 약 62% Fe, 27% O, 11% H2O를 함유한 흙색 또는 갈색으로 보이며 비중은 약 3.6-4.0입니다. 다른 철광석과 공존하는 경우가 많습니다.

(4) 탄산철을 함유한 광석인 시데라이트는 주로 FeCO3로 구성되어 있으며 비중 3.8 정도의 청회색을 띠고 있습니다. 이 광석에는 종종 상당한 양의 칼슘과 마그네슘 염이 포함되어 있습니다. 약 800~900°C의 온도에서 탄산염 이온의 열 흡수가 높고 이산화탄소를 방출하기 때문에 이러한 유형의 광석은 일반적으로 용광로에 투입되기 전에 로스팅됩니다.

(5) 복잡한 염광석인 규산염 철은 명확한 공식이 없으며 그 구성이 매우 다양합니다. 일반적으로 짙은 녹색을 띠고 비중은 약 3.8이며 철분 함량이 매우 낮아서 다소 열악한 철광석입니다.

(6) 황화물 철광석은 FeS2를 함유하고 있으며, Fe는 46.6%, S는 53.4%를 구성합니다. 회황색을 띠며 비중은 약 4.95~5.10입니다. 구리, 니켈, 아연, 금, 은과 같은 다른 많은 귀금속이 함유되어 있어 다른 금속 제련 산업에서 원료로 자주 사용됩니다.

또한 다량의 황을 함유하고 있기 때문에 황을 생산하는 데 자주 사용되어 철을 부산물로 만들어 사실상 더 이상 철광석으로 분류할 수 없습니다.

철은 지구 표면에 널리 분포되어 있고 매우 풍부하며, 거의 모든 암석과 동식물의 유해에는 철이 포함되어 있습니다. 지질학적 추정에 따르면 지구 지각의 약 4~5%가 철로 구성되어 있습니다.

이러한 철 함유 물질 중 극히 일부만이 가치 있는 철광석이지만, 그 공급량은 매우 풍부합니다. 현재 지구의 철광석 매장량을 추정할 수 있는 확실한 수치는 없습니다.

확인된 주요 철광석 생산국은 미국, 캐나다, 브라질, 호주, 남아프리카공화국, 인도, 프랑스, 영국, 스웨덴, 스페인, 소련, 중국, 베네수엘라 등입니다.