IJzererts: De reis van staalgrondstoffen

I. Grondstoffen

De oorsprong van staal is ijzererts, de natuurlijke vorm van ijzer (Fe). Zuiver ijzer bestaat niet in de natuur. IJzererts wordt voornamelijk onderverdeeld in drie soorten: magnetiet, hematiet en limoniet, allemaal ijzeroxiden die verschillen in hun oxidatiemethoden. Hoe hoger het ijzergehalte in het ijzererts, hoe beter.

Theoretisch ligt het hoogste ijzergehalte in ijzererts rond 72% en ijzererts met een ijzergehalte boven 60% wordt rijk ijzererts genoemd. IJzererts wordt eerst in een oven gereduceerd tot ijzer (ruwijzer) en vervolgens naar een staaloven gestuurd voor de productie van ijzer. ontkoling en geraffineerd tot staal.

Schrootstaal kan ook worden gesmolten en geregenereerd in een staaloven. Over het algemeen wordt staal verwerkt tot producten met verschillende eigenschappen en vormen, afhankelijk van het gebruik, de zogenaamde staalproducten.

Staalproducten worden meestal gemaakt door ijzererts te reduceren, het te smelten tot ruwijzer (smelten), ruwijzer te raffineren tot staal (staalfabricage) en het staal vervolgens te walsen en te verwerken tot verschillende staalproducten. Over het algemeen omvatten staalproducten gietijzer, gietstaal, gesmede staalproducten en producten die van staal zijn gemaakt.

Voordat we de grondstoffen van staal bespreken, moeten we eerst verduidelijken: wat is precies de verschil tussen staal en ijzer? Hebben ze verschillende bestanddelen? In het dagelijkse leven noemen we staal en ijzer altijd samen "staal en ijzer", wat aangeeft dat staal en ijzer hetzelfde soort materiaal zouden moeten zijn.

Vanuit wetenschappelijk oogpunt zijn staal en ijzer in feite enigszins verschillend. Hun hoofdbestanddeel is het element ijzer, maar ze bevatten verschillende hoeveelheden koolstof.

We noemen het meestal "ruwijzer" als het koolstofgehalte boven 2% ligt, en "staal" als het onder deze waarde ligt. Daarom wordt bij het smelten van staal en ijzer ijzerhoudend erts eerst in een hoogoven omgesmolten tot gesmolten ruwijzer en vervolgens wordt het gesmolten ruwijzer in een staaloven geraffineerd tot staal.

De grondstoffen die nodig zijn om staal te produceren, kunnen ter discussie in vier categorieën worden onderverdeeld: de eerste categorie bespreekt verschillende ijzerhoudende ertsgrondstoffen; de tweede categorie is steenkool en cokes; de derde categorie bespreekt smeltmiddelen die in het smeltproces worden gebruikt om slakken te produceren, zoals kalksteen; de laatste categorie zijn verschillende hulpmaterialen, zoals schroot, zuurstof, enz.

II. Soorten en verdeling van ijzererts

Theoretisch kan elk erts dat ijzerelementen of ijzerverbindingen bevat, ijzererts worden genoemd. In industriële of commerciële termen moet een ijzererts echter niet alleen ijzer bevatten, maar ook een gebruikswaarde hebben.

Door de complexe aard van het bepalen van de waarde van een erts, is het echter een uitdaging om een definitieve standaard voor ijzererts in de industrie vast te stellen. Het ijzererts dat in Europa wordt geproduceerd is bijvoorbeeld van slechte kwaliteit met een laag ijzergehalte. Ze noemen het gewoon ijzererts omdat ze geen beter erts kunnen vinden.

Australië heeft daarentegen overvloedige voorraden ijzerhoudend erts van hoge kwaliteit, dus het soort erts dat in Europa wordt gebruikt, wordt in Australië als waardeloos beschouwd. Wat in Europa als ijzererts wordt gebruikt, wordt dus niet als zodanig beschouwd in de Amerikaanse staalindustrie.

Bovendien zijn ertsen die voorheen waardeloos werden geacht vanwege hun lage ijzergehalte, nu waardevolle ijzerertsen dankzij de vooruitgang in industriële technologie en de ontwikkeling van goedkope methoden om het ijzergehalte in deze ertsen te verhogen.

Daarom kunnen we concluderen dat de industriële standaard voor ijzererts varieert met de regionale vraag en aanbod, veranderingen in industriële technologieniveaus en transportomstandigheden. Volgens de huidige normen worden ertsen met een gemiddeld ijzergehalte van 25% of meer als waardevol ijzererts beschouwd.

IJzer komt in de natuur voornamelijk voor als verbindingen, vooral in de vorm van ijzeroxiden, die bijzonder veel voorkomen. Hier zijn een paar belangrijke soorten ijzer erts (de eerste drie zijn de belangrijkste soorten):

(1) Magnetiet is een ijzeroxide-erts met de primaire samenstelling van Fe3O4, een verbinding van Fe2O3 en FeO. Het is zwartgrijs, heeft een soortelijk gewicht van ongeveer 5,15 en bevat 72,4% Fe en 27,6% O. Het is magnetisch en kan gemakkelijk worden verwerkt door magnetische scheiding tijdens beneficiation. Door zijn dichte structuur is het echter slecht reduceerbaar. Na langdurige verwering verandert het in hematiet.

(2) Hematiet is ook een ijzeroxide-erts dat voornamelijk bestaat uit Fe2O3. Het is donkerrood, heeft een soortelijk gewicht van ongeveer 5,26 en bevat 70% Fe en 30% O. Het is het belangrijkste ijzererts. Afhankelijk van de structuur kan het worden onderverdeeld in vele soorten, waaronder rood hematiet, speculair hematiet, glimmerhoudend hematiet en rode oker.

(3) Limoniet is een erts dat waterhoudend ijzeroxide bevat. Het is een verzamelnaam voor twee ertsen met verschillende structuren: goethiet (HFeO2) en lepidocrociet (FeO(OH)). Sommige mensen schrijven de chemische hoofdformule als m Fe2O3nH2O. Het ziet er aardgeel of bruin uit, bevat ongeveer 62% Fe, 27% O, en 11% H2O, met een soortelijk gewicht van ongeveer 3,6-4,0. Het komt vaak samen voor met andere ijzerertsen.

(4) Sideriet, een erts dat ijzercarbonaat bevat, bestaat voornamelijk uit FeCO3 en heeft een blauwgrijze kleur met een soortelijk gewicht van ongeveer 3,8. Dit erts bevat vaak een aanzienlijke hoeveelheid calcium- en magnesiumzouten. Dit erts bevat vaak een aanzienlijke hoeveelheid calcium- en magnesiumzouten. Door de hoge warmteabsorptie van carbonaationen bij temperaturen rond 800 tot 900°C, waarbij kooldioxide vrijkomt, wordt dit type erts meestal geroosterd voordat het in een hoogoven wordt gebracht.

(5) Silicaatijzer, een complex zouterts, heeft geen vaste formule en de samenstelling varieert sterk. Het heeft over het algemeen een diepgroene kleur, een soortelijk gewicht van ongeveer 3,8 en een zeer laag ijzergehalte, waardoor het een vrij arm ijzererts is.

(6) Sulfide-ijzererts bevat FeS2, waarbij Fe slechts 46,6% en S 53,4% uitmaakt. Het heeft een grijsgele kleur en een soortelijk gewicht van ongeveer 4,95 tot 5,10. Door de aanwezigheid van vele andere waardevolle metalen, zoals koper, nikkel, zink, goud en zilver, wordt dit erts vaak gebruikt als grondstof in andere metaalsmelterijen.

Omdat het een grote hoeveelheid zwavel bevat, wordt het bovendien vaak gebruikt om zwavel te produceren, waardoor ijzer een bijproduct wordt, wat in feite betekent dat het niet langer kan worden geclassificeerd als ijzererts.

IJzer is wijdverspreid over het aardoppervlak en zeer overvloedig aanwezig; bijna alle gesteenten en overblijfselen van dieren en planten bevatten een beetje ijzer. Volgens geologische schattingen bestaat ongeveer 4 tot 5% van de aardkorst uit ijzer.

Hoewel slechts een zeer klein deel van deze ijzerhoudende stoffen waardevol ijzererts is, is de voorraad zeer overvloedig. Er is momenteel geen definitief cijfer voor het schatten van de ijzerertsreserves op aarde.

De belangrijkste ijzerertsproducerende landen zijn de Verenigde Staten, Canada, Brazilië, Australië, Zuid-Afrika, India, Frankrijk, het Verenigd Koninkrijk, Zweden, Spanje, de Sovjet-Unie, China en Venezuela.