Более трех тысячелетий лет назад человек начал искать железную руду и использовать ее в хозяйственных целях. На 5 % кора нашей планеты состоит именно из железа, поэтому ее не сложно добывать. По распространенности этот химический элемент располагается на четвертом месте среди всех элементов.
Что представляет собой железная руда?
В природных условиях техническое железо не существует, поэтому его всегда синтезируют из руды. От местонахождения руды зависит процентное соотношение железа. Как правило, в горной породе содержится от 15 % железа.
До нахождения железа в природе человек использовал бронзу и медь, которые по надежности и прочности уступают железу. Поэтому люди стали активно искать и использовать железную руду. Много столетий назад мастера умели отличать качество руды без анализа элементов.
Химическая формула железной руды
Железная руда состоит из окисей, гидратов окисей и углекислых солей закисей железа. Железо синтезируют из разных рудных металлов:
- магнетита, или магнитного железняка (FeO);
- гематита, или красного железняка (Fe2O3);
- лимонита, или бурого железняка (Fe2O3*H2O).
Виды железной руды
В каждом виде горной породы процент железа неодинаков. Сырье по количеству металла в руде классифицируют на типы:
- богатые (более 65 % металла);
- умеренно богатые (60-65 %);
- умеренные (45-60 %);
- бедные (менее 45 %).
От типа сырья зависит технология и количество затрачиваемой энергии при получении железа. От этого зависит эффективность производства железной продукции.
Как называются сплавы на основе железа?
Сплав – это смесь, которая включает не только основной металл, но и дополнительные примеси. Соединения на основе железа называются черными металлами. К ним относится ряд сплавов на основе железа.
- Сталь – соединение углерода с другими химическими элементами. Содержание углерода может составлять до 2,14 %.
- Чугун – смесь углерода и марганца, фосфора или серы. Содержание углерода может составлять до 3,5 %.
- Перлит – соединение железа и углерода (до 0,8 %).
- Феррит – чистый материал, содержание углерода в котором составляет до 0,04 %.
- Аустенит — соединение с содержанием углерода до 2,14 %.
Производства, где используется железная среда, – основа цивилизации.
Способы получения железной руды
Железная руда залегает на разной глубине, поэтому для добычи применяются различные методы.
- Карьерный способ. Карьерный способ актуален для добычи руды, залегающей на глубине 200–300 м. С помощью экскаваторов руду извлекают из почвы, а затем дробленое сырье грузят и поставляют в специальные комбинаты.
- Шахтный метод. Шахтный метод актуален для железной руды, которая располагается на глубине до 900 м. Сначала пробивают створ шахты, от которого вдоль пластов разрабатывают штреки. Из шахт измельченное сырье передается с помощью транспортеров. Затем сырье помещают на машины и отправляют на специальные предприятия.
- Скважинная гидродобыча. Этот способ заключается в бурении скважины до пласта руды. Затем в створ проводят трубы, которые сильным напором воды измельчают руду. У этого способа небольшая эффективность, поэтому он применяется редко. Около 3 % руды добывается скважинной гидродобычей.
Местонахождение железной руды
Мировые запасы железной руды не безграничны. Сырье для синтеза железа не встречается на каждом углу. Территории, в которых располагаются большие запасы руд, называют месторождениями. Они классифицируются на типы.
- Эндогенные месторождения – место с особенным положением в коре Земли. Часто они являются титаномагнетитовыми рудами. Внешне они напоминают линзы и пласты.
- Экзогенные месторождения – расположение лимонита и др.
- Метаморфогенные месторождения – расположение кварцитов и др.
В странах бывшего Советского Союза находятся огромные запасы железной руды. Большой процент горных пород находится в Украине, Российской Федерации и Казахстане. Также железная руда есть и в Бразилии, Канаде, Австралии, США и других государствах. Но некоторые страны испытывают дефицит железа в промышленностях, поэтому часто приходится импортировать сплавы.
Где применяется железная руда?
Железная руда – важнейшая смесь металлов, на которой строится экономика государств. Железная руда нашла применение преимущественно в металлургии. Из нее получают различные сплавы.
Чистое железо – мягкое вещество, поэтому в производстве используют только смеси металлов. Сплавы на основе железа используют благодаря высокой прочности и способности противостоять коррозии. В них часто встречается углерод, играющий роль цемента в материале.
Чугун и сталь применяют в:
- машиностроении;
- военном деле;
- производстве ракет;
- строительстве;
- легкой промышленности;
- пищевой промышленности и других отраслях.
Самый распространенный сплав из железа – сталь. Изначально из нее изготавливали оружие. Это связано с особенными характеристиками материала – гибкостью, ковкостью и др. Сегодня этот высококачественный металл включает добавки, которые придают твердость, износоустойчивость и т. д.
Второй по распространенности сплав – чугун. Изначально этот материал считался бесполезным. Считалось, что он образуется при нарушении технологии получения стали. Чугун хрупок и непластичен, поэтому его часто выкидывали. Несколько десятков лет чугун совсем не использовался.
Особенные свойства железной руды до появления артиллерии и оружейного производства нашли применение в хозяйстве. В Индии из чугуна изготавливали гробы, а в Китае – чеканили монеты. Появление пушек связано с производством ядер, для этого нужна железная руда.
Таким образом, железная руда – важнейшее сырье, на котором строится все производство. Железная руда много столетий назад позволила человечеству шагнуть далеко вперед в промышленном развитии общества. То, что делают из железной руды, до сих пор используется в современной цивилизации.
Как вы считаете, материал был полезен?