uas.su

Железная руда свойство применение — Врач советует

ВАЖНО! Для того, что бы сохранить статью в закладки, нажмите: CTRL + D

Задать вопрос ВРАЧУ, и получить БЕСПЛАТНЫЙ ОТВЕТ, Вы можете заполнив на НАШЕМ САЙТЕ специальную форму, по этой ссылке >>>

Железная руда

Железная руда стала добываться человеком много веков назад. Уже тогда стали очевидными преимущества использования железа.

Найти минеральные образования, содержащие железо, довольно легко, так как этот элемент составляет около пяти процентов земной коры. В целом, железо является четвертым по распространенности элементом в природе.

В чистом виде найти его невозможно, железо содержится в определенном количестве во многих типах горных пород. Наибольшее содержание железа имеет железная руда, добыча металла из которой является наиболее экономично выгодным. От ее происхождения зависит количество содержащегося в ней железа, нормальная доля которого в составе около 15%.

Химический состав

Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:

• очень богатые, когда содержание железа в рудах превышает 65%;
• богатые, процент железа в которой варьируется в диапазоне от 60% до 65%;
• средние, от 45% и выше;
• бедные, в которых процент полезных элементов не превышает 45%.

Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.

Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.

Пустая порода также может содержать железо, но ее переработка экономически не целесообразна. Наиболее часто встречающиеся минералы представляют собой оксиды, карбонаты и силикаты железа.

Следует отметить, что в составе железистых пород может содержаться огромное количество вредных веществ, среди которых можно выделить серу, мышьяк, фосфор и другие.

Типы железных руд

На сегодняшний день выделяется множество видов железных руд, характеристики и названия которых зависят от состава.

Наиболее часто в природе встречается такой вид, как красный железняк, в основе которого лежит оксид под названием гематит. Этот оксид содержит в составе количество железа, превышающее 70%, и минимальное количество побочных примесей.

Физическое состояние данного оксида может варьироваться от порошкообразного до плотного.

Бурый железняк представляет собой оксид железа с содержанием воды. Его очень часто называют лимонитом. В его составе значительно меньше железа, количество которого обычно не превышает четверти. В природе такой железняк содержится в виде рыхлой, пористой породы, со значительным содержанием марганца и фосфора. Обычно обильно насыщен влагой, имеет в качестве пустой породы глину. Из него очень часто делают чугун, несмотря на незначительную часть железа, так как он очень легко перерабатывается.

Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку. Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.

Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.

Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.

Отрасли применения

Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.

Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.

Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:

1. Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
2. Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
3. Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
4. Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
5. Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
6. Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.

Месторождения железной руды

Мировые запасы железной руды ограничены в количестве и своем местоположении. Территории скопления запасов руд называют месторождениями. На сегодняшний день месторождения железных руд делят на:

1. Эндогенные. Они характеризуются особым расположением в земной коре, обычно в виде титаномагнетитовых руд. Формы и расположения таких вкраплений разнообразны, могут быть в форме линз, пластов, расположенных в земной коре в виде залежей, вулканообразовных залежей, в виде различных жил и других неправильных форм.
2. Экзогенные. К этому типу относятся залежи бурых железняков и других осадочных пород.
3. Метаморфогенные. К которым относятся залежи кварцитов.

Месторождения таких руд можно встретить на территории всей нашей планеты. Наибольшее количество залежей сконцентрировано на территории постсоветских республик. В особенности Украины, России и Казахстана.

Крупнейшие месторождения железных руд в России

Большие запасы железа имеют такие страны как Бразилия, Канада, Австралия, США, Индия и ЮАР. При этом практически в каждой стране на земном шаре имеются свои разрабатываемыми месторождения, в случае дефицита которых, порода импортируется из других стран.

Обогащения железных руд

Как было указано, существует несколько типов руд. Богатые можно перерабатывать непосредственно после извлечения из земной коры, другие необходимо обогатить. Кроме процесса обогащения, переработка руды включает в себя несколько этапов, таких как сортировка, дробление, сепарация и агломерация.

На сегодняшний день существует несколько основных способов обогащения:

Применяется для очистки руд от побочных примесей в виде глины или песка, вымывание которых проводят с помощью струй воды под высоким давлением. Такая операция позволяет увеличить количество содержимого железа в бедной руде примерно на 5%. Поэтому его используют только в комплексе с другими типами обогащения.

Выполняется с помощью специальных типов суспензий, плотность которых превышает плотность пустой породы, но уступает плотности железа. Под воздействием гравитационных сил побочные компоненты поднимаются на верх, а железо опускается на низ суспензии.

Наиболее распространенный способ обогащения, который основывается на различном уровне восприятия компонентами руды воздействия магнитных сил. Такую сепарацию могут проводить с сухой породой, мокрой, или в поочередном сочетании двух ее состояний.

Для переработки сухой и мокрой смеси используют специальные барабаны с электромагнитами.

Для этого метода раздробленную руду в виде пыли опускают в воду с добавлением специального вещества (флотационный реагент) и воздуха. Под действием реагента железо присоединяется к воздушным пузырькам и поднимается на поверхность воды, а пустая порода опускается на дно. Компоненты, содержащие железо, собираются с поверхности в виде пены.

Источник: http://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/zheleznaya-ruda.html

информационный портал о черной и цветной металлургии

Общая характеристика железных руд

Железо является распространенным в природе элементом. Его содержание в земной коре составляет 4,2%. Больше содержится в ней только кислорода 49,7%, кремния 26% и алюминия 7,45%.

Рудными ископаемыми или рудами называются такие минеральные массы из которых экономически целесообразно извлечение металлов или необходимого элемента. В соответствии с этим железными рудами называются горные породы из которых экономически целесообразно выплавлять железо. Постоянное изменение экономических условий вследствие развития методов обогащения руд, снижение стоимости их перевозки изменяет представление о железной руде, так как нижний предел содержания в ней железа все время снижается.

Промышленном месторождением руд считается такое скопление руд, которое экономически целесообразно разрабатывать. Экономичность этой разработки возрастает с увеличением мощности месторождения, поскольку вкладывать средства в строительство например шахт или карьеров, жилья, комуникаций, целесообразно только при достаточно длительной эксплуатации месторождения. Опыт показывает, что эксплуатация железорудного месторождения целесообразна и имеет устойчивую перспективу при запасах около 250-500 млн. тонн.

Руда состоит из рудного и рудообразующего минерала, пустой породы и примесей. Извлекаемый элемент находится в рудном минерале.

Рудные минералы железных руд представляют собой оксиды, карбонаты железа и некоторые другие соединения. Главные из них описаны ниже.

Гематит — имеет хический состав Fe₂O₃ — безводный оксид железа. Гематит содержит 70% железа. Образованная гематитом руда называется красным железняком и является самым распространенным типом руды. Он обычно характеризуется высоким содержание железа и малым содержанием вредных примесей. Типичным месторождением гематитовых руд является Криворожское.

Рисунок 1 — Общий вид минерала гематита

Магнетит — имеет химический состав Fe₃O₄ — магнитный оксид железа, содержащий 72,4% железа. Отличается от других минералов промышленных железных руд магнитными свойствами, которые теряются при нагреве свыше 570 о С. Магнетит представляет собой смешанный оксид железа FeO*Fe₂O₃. Руды образованные магнетитом называются магнитными железняками или магнетитами. Они менее распространены, чем гематиты, характеризуются высоким содержанием железа, пониженной восстановимостью, часто сопровождающиеся серой.

Рисунок 2 — Вид минерала магнетита

Водные оксиды железа — Fe₂O₃*nH₂O — в зависимости от значения n образуют различные виды оксидов, но все образуемые ими руды называют бурыми железняками. Различают такие водные оксиды железа:

Наиболее часто встречаются бурые железняки на основе лимонита — 2Fe₂O₃*3H₂O которые называют лимонитовыми.

Бурые железняки характеризуются пониженным содержанием железа, рыхлые, часто сопровождаются марганцем, фосфором, обладают высокими пористостью и восстановимостью.

Рисунок 3 — Бурый железняк на основе лимонита

Сидерит — имеет химический состав FeCO₃ — карбонат железа. Содержит 48,2% железа. Образованная сидеритом руда называется шпатовым железняком, или сидеритом. При значительных количествах примесей глины может называться глинистым железняком. Сидериты распространены гораздо меньше чем другие руды. Характеризуются высокой восстановимостью, низким содержанием железа из-за незначительного его содержания в рудном минерале и большого количества пустой породы. Под воздействием влаги и кислорода атмосферы сидериты могут переходить в бурые железняки, так как оксид железа (II) в молекуле FeO*CO₂ окисляется и поглощает влагу. Поэтому встречаются месторождения, в которых верхние слои руды являются бурыми железняками, а нижние коренные сидеритами.

Рисунок 4 — Минерал сидерит

Ильменит — имеет химический состав FeTiO₃ — железная соль титановой кислоты. Ильменит содержит 36,8% железа и 31,8% титана. Встречается всегда в сростках с обычным магнетитом, т.е. в виде FeTiO₃*Fe₃O₄. Образуемые ильменитом руды называются титаномагнетитами.

Рисунок 5 — Общий вид минерала ильменита

Титаномагнетит является плотной трудновосстановимой рудой, которая дает густые и тугоплавкие титансодержащие шлаки. Обладает магнитными свойствами и хорошо обогащается магнитной сепарацией. Часто сопровождается ваннадием.

Сульфид железа FeS₂ в природе находится ввиде минерала пирита или серного колчедана. Он содержит 46,6% железа. Пирит железные руды не образуют. Он используется в химической промышленности, где его сжигают для отделения серы. Железо при этом окисляется и в виде пиритных огарков применяется в производстве агломерата.

Источник: http://uas.su/allmet/1ore/ironore/002.php

Общая характеристика железных руд

Сырые материалы для производства чугуна и их подготовка

К сырым материалам металлургического производства относят руды, флюсы и топливо. Топливо применяют не для всех видов производства (без топлива осуществляют ряд вариантов конвертерных процессов, все виды электроплавки). Основой сырых материалов являются руды. Промышленной рудой называют горную породу, из которой при современном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать содержащийся в ней металл. Экономическая целесообразность использования данного материала в качестве руды определяется, прежде всего, содержанием извлекаемого металла, а также физическими свойствами, условиями добычи, способами возможного обогащения руды. Понятие промышленной руды изменяется в зависимости от общего развития экономики, запасов и расходования руд, развития способов извлечения металлов и т д.

Общая характеристика железных руд

Минералы руды, в зернах которых находится извлекаемый металл, называют орудняющими; зерна, не содержащие извлекаемого металла, — пустой породой. Исходным материалом для получения железа и его сплавов (чугунов и сталей) являются железные руды. Железная руда на 60-90 % представляет собой рудный минерал, остальное составляет пустая порода. Кроме того, многие железные руды содержат от сотых долей до нескольких процентов полезных или вредных примесей. В железных рудах, используемых в настоящее время черной металлургией, рудные минералы, как правило, являются оксидами и карбонатами.

Гематит — безводный оксид железа Fe₂O₃. Железная руда, рудообразующим минералом которой является гематит, называется красным железняком. Обычно красные железняки — это богатые железные руды (<55-60 % Fe), содержащие малое количество вредных примесей.

Магнетит — магнитный оксид железа Fe₃O₄, отличается от других железорудных минералов магнитными свойствами. Железные руды, рудообразующим минералом которых является магнетит, называются магнитными железняками. Магнетит можно рассматривать как сложный оксид железа Fe₂О₃ . FeO, в котором наряду с трехвалентным железом имеется значительное количество двухвалентного. Магнитные железняки характеризуются относительно высоким содержанием железа (до 50-55 % Fe), часто содержат вредные примеси, особенно серу.

Гидрооксиды железа Fе₂О₃ . nН₂О в зависимости от значения n образуют различные минералы. Железные руды, рудообразующими минералами которых являются гидрооксиды железа, называют бурыми железняками. Обычно бедные руды (35-50 % Fe), часто содержат повышенное количество фосфора. В бурых железняках иногда присутствуют примеси марганца, хрома, никеля, ванадия, мышьяка.

Сидерит — углекислое железо FeCO₃. Образованная сидеритом железная руда называется шпатовым железняком или сидеритом. Характерной особенностью шпатовых железняков является высокое содержание СО₂ и соответственно пониженное содержание железа (30-40 %). Часто сидериты содержат серу.

Пустой породой железных руд называют смесь минералов, не содержащих железа. Составляющими этих, иногда сложных минералов являются оксиды SiO₂, A1₂O₃, СаО, MgO и др. Количество пустой породы в железных рудах колеблется в переделах 10-40 %.

Вредные примеси (сера, фосфор, мышьяк) ухудшают качество металла. К вредным примесям руд доменщики относят также цинк, так как он способствует разрушению огнеупорной кладки доменной печи.

Полезные примеси (марганец, хром, никель, ванадий и др.) как и вредные находятся в рудах в виде оксидов.

Железные руды являются твердым материалом, представляющим обычно механическую смесь рудообразующих минералов с минералами пустой породы. Размеры вкраплений оксидов железа в пустой породе изменяются от сотых долей до нескольких миллиметров.

Главным фактором, определяющим металлургическую ценность железных руд, является содержание железа. Железные руды по этому признаку делятся на богатые (60-65 %), со средним содержанием железа (45-60 %) и бедные (ниже 45 %). Уменьшение содержания железа снижает металлургическую ценность руды.

Металлургическая ценность руд возрастает с увеличением в пустой породе отношения CaO/SiO₂, так как при этом снижается потребность во флюсе, уменьшается выход шлака с соответствующим снижением удельного расхода кокса и повышением производительности печи. Для получения достаточно жидкого подвижного шлака необходимо, чтобы в руде отношение SiO₂/А1₂О₃ было не менее 3-4. Вредные примеси понижают ценность руды и при значительном их содержании руда непригодна для непосредственного использования в доменном производстве даже при высоком содержании железа. Полезные примеси улучшают металлургическую ценность железных руд вследствие того, что при плавке таких руд получаются природнолегированные чугуны, при последующем переделе которых либо выплавляют стали, для легирования которых не требуется вводить специальные дорогие добавки, либо наряду с металлом получаются другие ценные элементы.

Существенное влияние на рентабельность металлургического передела руд оказывают условия их добычи. Так, если месторождение расположено вблизи поверхности земли и добыча производится дешевым открытым способом, то экономически рентабельно перерабатывать руды с более низким содержанием железа, чем в случае подземной шахтной добычи. В первом случае имеется возможность существенно повысить качество концентрата путем применения сложных (и более дорогих) схем обогащения.

С целью комплексного использования минерального сырья и повышения рентабельности производства в шихте доменных печей часто используют отходы других производств и оборотные продукты доменной плавки, содержащие повышенное количество железа и других ценных элементов: колошниковую пыль (из доменного цеха), пиритные огарки (отходы сернокислотного производства), красные шламы (отходы глиноземного производства), окалину (из прокатных и кузнечных цехов), доменный скрап и др. Эти материалы содержат 30-50 % Fe, а окалина — до 70 % Fe.

Дата добавления: 2015-06-22 ; просмотров: 1438 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: http://helpiks.org/3-93990.html

vrachsovetuet.ru

Железные руды. Общая характеристика – Информация

Железные руды. Общая характеристика

руда обогащение магнетит железо

Для производства чёрных и цветных металлов применяют различные сырые материалы (полезные ископаемые) или специально приготовленные материалы, а также отходы металлургического производства. Понятие “полезные ископаемые” применительно к железосодержащим ископаемым.

К сырым материалам металлургического производства, прежде всего, относят руды, топливо и флюсы. Руда представляет собой полезное ископаемое, добываемое из недр земли. Это горная порода или минеральное вещество, из которого извлекают металлы или их соединения.

Руды обычно называют по одному или нескольким металлам, содержащимся в них, например железные, медные, алюминиевые и марганцевые или медно-никелевые, медно-кобальтоникелевые и другие.

Руды приходится специально подготавливать: дробить; обогащать; окусковывать и усреднять.

Железными рудами следует называть горные породы, из которых извлекают железо. Железо является распространённым элементом в природе. По распространению в земной коре оно занимает четвёртое место (4,2%) после кислорода (49,7%), кремния (26%) и алюминия (7,45%). Железо, как составная часть, входит почти во все горные породы, однако многие нельзя считать рудами.

Железо, как известно, обладает сравнительно большим сродством к кислороду и потому в земной коре не обнаруживается в самородном виде, а находится главным образом в соединениях с кислородом и двуокисью углерода.

На практике приходится иметь дело с магнитной окисью железа (72,4% Fe), безводной окисью железа (70% Fe) и водной окисью железа с различным количеством адсорбированной воды (52,3 – 62,9% Fe). Соединение железа с двуокисью углерода – это карбонат железа (48,3% Fe).

Магнитная окись железа в рудах представлена минералом магнетитом. Руду, содержащую в основном магнетит, называют магнитным железняком или магнетитовой рудой. Магнетит можно рассматривать как закись-окись железа, содержащую 31,4% закиси железа и 68,96% окиси железа, то есть в нём содержится 24,3% двухвалентного железа.

Магнетит под действием влаги и кислорода атмосферы окисляется. Закись железа в молекуле реагирует с кислородом воздуха, переходит в безводную окись железа. Образовавшийся минерал по своему химическому составу является гематитом, однако из-за отличия в кристаллической решётке называется мартитом. Таким образом, в природных условиях магнетит в той или иной степени окислён. Для характеристики окисленности магнетита принято пользоваться отношением Feобщ/FeFeO. В чистом магнетите это отношение равно 72,4 : 24,3, ≈ 3,0, а в мартите оно бесконечно велико. Обычно к магнитным железнякам относят руды, в которых это отношение меньше 3,5. при отношении, равном 3,5 – 7,0, руды относят к полумартитам , а при отношении, большем 7, – к мартитам.

Магнетит характеризуется высокой магнитной восприимчивостью, и поэтому магнитные железняки пригодны для электромагнитного обогащения, являющегося одним из наиболее эффективных и распространённых способом обогащения железных руд.

Магнитный железняк обычно представлен крепкими, плотными кусковыми рудами с мелкокристаллическим строением. Он содержит обычно 55 – 60% Fe, 0,02 – 2,5% S, 0,02 – 0,7% P и чаще всего кислую пустую породу.

Безводная окись железа представлена в рудах минералом гематитом. Руды, содержащие в основном гематит, относят обычно к красным железнякам или гематитовым рудам. Красный железняк – это продукт выветривания магнитных железняков, то есть в значительной мере окисленный магнетит. В нём обычно содержится от 1 до 8% магнетита.

Красный железняк, применяемый в металлургии, содержит обычно 55 – 60% Fe, а некоторые разновидности – до 69,5% Fe. В ряде случаев в рудах содержится мало серы и фосфора. Руды различают по физическим свойствам. Они бывают кусковые, а иногда пылевидные. Цвет красных железняков колеблется от красного да светло-серого и даже чёрного, но на фарфоровой пластинке красный железняк всегда даёт красную черту. Пустая порода таких руд обычно состоит из SiO2 и Al2O3.

Наиболее крупные месторождения красного железняка в нашей стране – Криворожское, Курская магнитная аномалия, Атасуйское и Ангаро-Питское.

Водная окись железа представлена в рудах главным образом минералами лимонитом 2Fe2O3 ∙ 3h3O и гетитом Fe2O3 ∙ h3O. Руды, содержащие в основном эти минералы, называют бурыми железняками. Бурый железняк образуется при выветривании и окислении железных руд других типов. Обычно бурый железняк смешан с глиной или кварцем.

В добываемых рудах содержится 37 – 55%, а чаще 37 – 40% Fe. Они характеризуются повышенным содержанием фосфора (0,5 – 1,5%), иногда в них присутствует в небольшом количестве ванадий (0,03 – 0,06%).

Бурый железняк наиболее распространён в земной коре. Обычно он беден и влажен, к тому же трудно поддаётся обогащению, поэтому его используют сравнительно в небольшом количестве.

Карбонат железа представлен в руде минералом сидеритом. Руды, содержащие в основном сидерит, называют шпатовыми железняками. Они обычно встречаются в виде плотных и крепких горных пород или глинистых железняков. В шпатовых железняках содержится 30 – 40% железа. Сидерит рекомендуется обжигать или спекать. После обжига сидерит становится пористым и малопрочным. Месторождения шпатовых железняков довольно широко распространены и встречаются в разных странах.

Кроме различных соединений железа, в рудах присутствуют разные примеси (тоже в виде соединений), которые в зависимости от вида плавки могут быть полезными и вредными.

К вредным примесям относят серу, цинк и мышьяк. Сера вызывает красноломкость стали, а процесс её удаления в доменном и сталеплавильном производствах связан с ухудшением технико-экономических показателей. Правда, серу можно легко удалить из руд окислительным обжигом и агломерацией.

Цинк, хотя и не переходит в чугун, но возгоняется и, проникая в швы кладки, приводит к её росту и разрыву металлического кожуха доменной печи.

Небольшое количество мышьяка можно удалить из руды при агломерации или лучше при специальном обжиге руды, а при доменной и сталеплавильной плавках он переходит в металл. Мышьяк придаёт стали хладноломкость и ухудшает её свариваемость.

Такие примеси, как фосфор, никель, хром и медь, являются полезными при выплавке чугуна некоторых марок, в остальных же случаях их, особенно фосфор и медь, относят к вредным примесям. Фосфор вызывает хладноломкость стали, его необходимо удалять при переработке чугуна в сталеплавильных печах.

Ванадий и титан – полезные примеси.

Пустая порода руд в основном состоит из SiO2, Al2O3, CaO и MgO, которые обычно находятся в виде различных соединений. Для доменной плавки желательно, чтобы отношение (СаО + MgO)/ (SiO2 + Al2O3) ≈ 1. В этом случае не требуются флюсы. Такую руду называют самоплавкой, однако встречается она очень редко. Чаще всего указанное отношение значительно меньше 1, то есть пустая порода руд является кислой.

Литература

В. Г. Воскобойников, В. А. Кудрин, А. М. Якушев – “Общая металлургия”, 1979

www.studsell.com

Что такое железная руда?