Железная руда: Путешествие за стальным сырьем

I. Сырье

Источником стали является железная руда, которая представляет собой природную форму железа (Fe). Чистого железа в природе не существует. Железная руда в основном делится на три типа: магнетит, гематит и лимонит. Все они представляют собой оксиды железа, различающиеся по способу окисления. Чем выше содержание железа в железной руде, тем лучше.

Теоретически, самое высокое содержание железа в железной руде составляет около 72%, а железная руда с содержанием железа выше 60% называется богатой железной рудой. Железная руда сначала восстанавливается до железа (чугуна) в печи, а затем отправляется в сталеплавильную печь для обезуглероживание и перерабатывается в сталь.

Стальной лом также может быть переплавлен и регенерирован в сталеплавильной печи. Как правило, из стали изготавливают изделия различных свойств и форм в соответствии с ее назначением - так называемую стальную продукцию.

Как правило, стальные изделия производятся путем восстановления железной руды, переплавки ее в чугун (плавка), рафинирования чугуна в сталь (выплавка стали), а затем прокатки и переработки стали в различные стальные изделия. В широком смысле слова стальная продукция включает в себя чугун, литую сталь, кованые изделия и изделия из стали.

Прежде чем говорить о сырье для производства стали, необходимо уточнить: что именно является разница между сталью и железом? Есть ли у них разные компоненты? В повседневной жизни мы всегда называем сталь и железо вместе "сталь и железо", что указывает на то, что сталь и железо должны быть одним и тем же видом материала.

На самом деле, с научной точки зрения, сталь и железо немного отличаются друг от друга. Их основной компонент - элемент железо, но они содержат разное количество углерода.

Обычно мы называем его "чугун", когда содержание углерода выше 2%, и "сталь", когда она ниже этого значения. Таким образом, в процессе выплавки стали и чугуна железосодержащая руда сначала переплавляется в расплавленный чугун в доменной печи, а затем расплавленный чугун рафинируется в сталь в сталеплавильной печи.

Сырье, необходимое для производства стали, можно разделить на четыре категории: в первой категории рассматриваются различные виды железосодержащего рудного сырья; во второй - уголь и кокс; в третьей - флюсы, используемые в процессе выплавки для получения шлака, например, известняк; в последней - различные вспомогательные материалы, например, стальной лом, кислород и т.д.

II. Виды и распределение железной руды

Теоретически железной рудой может называться любая руда, содержащая элементы железа или соединения железа. Однако в промышленном или коммерческом отношении железная руда должна не только содержать железо, но и иметь утилитарную ценность.

Однако из-за сложного характера определения стоимости руды установить окончательный стандарт для железной руды в отрасли довольно сложно. Например, железная руда, добываемая в Европе, имеет низкое качество и низкое содержание железа. Они называют ее железной рудой просто потому, что не могут найти руду получше.

В Австралии, напротив, имеются богатые запасы высококачественной руды с высоким содержанием железа, поэтому руда, используемая в Европе, в Австралии считается бесполезной. Таким образом, то, что в Европе используется как железная руда, в американской сталелитейной промышленности таковой не считается.

Более того, руды, которые раньше считались бесполезными из-за низкого содержания железа, теперь стали ценными железными рудами благодаря прогрессу в промышленных технологиях и разработке недорогих методов обогащения железа в этих рудах.

Таким образом, можно сделать вывод, что промышленный стандарт на железную руду меняется в зависимости от регионального спроса и предложения, изменений в уровне промышленных технологий и условий транспортировки. Согласно действующим стандартам, ценной железной рудой считается руда со средним содержанием железа 25% и более.

Железо существует в природе преимущественно в виде соединений, особенно в форме оксидов железа, которых здесь особенно много. Вот несколько важных виды железа руды (первые три - основные типы):

(1) Магнетит - это железная оксидная руда с первичным составом Fe3O4, соединение Fe2O3 и FeO. Она черновато-серая, с удельным весом около 5,15, содержит 72,4% Fe и 27,6% O. Она магнитная и может быть удобно обработана магнитной сепарацией в процессе обогащения. Однако из-за плотной структуры он плохо поддается восстановлению. После длительного выветривания он превращается в гематит.

(2) Гематит также является железооксидной рудой, состоящей в основном из Fe2O3. Он темно-красный, с удельным весом около 5,26, содержит 70% Fe и 30% O. Это самая важная железная руда. В зависимости от структуры она может быть разделена на множество типов, включая красный гематит, спекшийся гематит, слюдистый гематит и красную охру.

(3) Лимонит - это руда, содержащая гидратированный оксид железа. Это общий термин для двух руд разной структуры: гетита (HFeO2) и лепидокроцита (FeO(OH)). Некоторые пишут его основную химическую формулу как m Fe2O3nH2O. Он имеет землисто-желтый или коричневый цвет, содержит около 62% Fe, 27% O и 11% H2O, с удельным весом около 3,6-4,0. Часто встречается вместе с другими железными рудами.

(4) Сидерит, руда, содержащая карбонат железа, состоит в основном из FeCO3 и имеет голубовато-серый цвет с удельным весом около 3,8. Эта руда часто содержит значительное количество солей кальция и магния. Из-за высокой теплоемкости карбонатных ионов при температурах около 800-900°C, при которой выделяется углекислый газ, этот тип руды обычно обжигают перед помещением в доменную печь.

(5) Силикатное железо, сложная соляная руда, не имеет определенной формулы, и ее состав сильно варьируется. Обычно он имеет темно-зеленый цвет, удельный вес около 3,8 и очень низкое содержание железа, что делает его довольно бедной железной рудой.

(6) Сульфидная железная руда содержит FeS2, причем Fe составляет всего 46,6%, а S - 53,4%. Она имеет серо-желтый цвет и удельный вес примерно от 4,95 до 5,10. Благодаря наличию многих других ценных металлов, таких как медь, никель, цинк, золото и серебро, эта руда часто используется в качестве сырья для выплавки других металлов.

Более того, поскольку в нем содержится большое количество серы, его часто используют для производства серы, превращая железо в побочный продукт, что, по сути, означает, что его уже нельзя классифицировать как железную руду.

Железо широко распространено на поверхности Земли и чрезвычайно обильно; почти все горные породы и останки животных и растений содержат некоторое количество железа. По геологическим оценкам, около 4-5% земной коры состоит из железа.

Хотя лишь очень небольшая часть этих железосодержащих веществ представляет собой ценную железную руду, запасы ее чрезвычайно велики. В настоящее время не существует точной цифры для оценки запасов железной руды на Земле.

К числу основных стран-производителей железной руды относятся США, Канада, Бразилия, Австралия, ЮАР, Индия, Франция, Великобритания, Швеция, Испания, Советский Союз, Китай и Венесуэла.