Ruda żelaza
.jpg)
Rudy żelaza to mieszaniny naturalnie występujących związków chemicznych żelaza i skał, które zawierają niewiele żelaza lub nie zawierają go wcale . Naturalne związki żelaza nazywane są minerałami rudy żelaza, a reszta skały staje się skałą płonną lub martwą skałą . Minerały rudy żelaza w ważnych gospodarczo złożach to głównie tlenki żelaza lub węglany żelaza ( syderyt ). Rudy żelaza , w których żelazo łączy się z siarką (np. pirytem ) lub innymi pierwiastkami, są również wydobywane i przetapiane w niewielkich ilościach .
Najważniejszymi minerałami rudy żelaza są magnetyt (Fe 3 O 4 , do 72% zawartości żelaza), hematyt (Fe 2 O 3 , do 70% zawartości żelaza) i syderyt (FeCO 3 , do 48% zawartości żelaza).
Powstawanie złóż rudy żelaza
Formacja magmowa
Złoża rud są często pochodzenia magmowego. W aktywnych geologicznie obszarów, magma z wysoką zawartością cennych metali przenika przez skorupę ziemską . Gdy magma ochładza się, minerały krystalizują i tworzą się złoża rudy.
Depozyt wtórny
Bogate w żelazo stopione skały są albo przenoszone, albo rozpuszczane i wydalane w inne miejsce, na przykład u czarnoskórych palaczy . Te ostatnie formacje rud żelaza określane są mianem osadowo-wydechowych . Obejmują one rudy żelaza typu Lahn-Dill.
Biogenetycznie
Niektóre bakterie wytwarzają tlen pierwiastkowy jako produkt przemiany materii i w ten sposób prowadzą do utleniania Fe (2+) (dwuwartościowy) do Fe (3+) (trójwartościowy). Związki Fe (3+) są znacznie mniej rozpuszczalne w wodzie niż związki Fe (2+). Odpowiednie tlenki żelaza / hydraty tlenków (czerwone po diagenezie / metamorfozie ) zawodzą, dopóki w wodzie morskiej jest jeszcze wystarczająca ilość Fe (2+). Do taśm rudy mogą powstać, gdy metabolizm bakterii w niekorzystnych warunkach jest niższy (niższa temperatura, mniejsze zaopatrzenie w pokarm itp.). Następnie osadzają się głównie krzemiany (glina) lub żel krzemionkowy (zestalony: chert , chalcedon, odpowiada z grubsza jaspisowi), które wydają się jasnoszare. Ta naprzemienna pozycja prowadzi następnie do powstania pasma czerwonego do ciemnoszarego-jasnoszarego. Zakłada się, że to utlenianie Fe (2+) w oceanach przez tlen bakteryjny przez długi czas zapobiegało wzrostowi zawartości tlenu w atmosferze. Dopiero gdy rozpuszczone w oceanach żelazo zostało utlenione i wytrącone, ten powstały w bakteriach tlen dotarł do atmosfery.
Uprząż:
- jeśli powstało dużo tlenu, tlenek żelaza wytrąca się ⇒ czerwone warstwy
- jeśli jest mało tlenu (czyli mało bakterii), tlenek żelaza nie wytrąca się szare warstwy
Tworzy to warstwy o różnych kolorach, stąd nazwa.
Rudy żelaza darniowego są najstarszymi źródłami żelaza dla człowieka, poza bardzo rzadkimi meteorytami żelaznymi , są najłatwiejsze do rozbicia i redukcji ( limonit ), ale przeważnie na małą skalę i szybko się wyczerpują.
Żelazo może być transportowane jako łatwiej rozpuszczalny Fe (2+) (np. rozpuszczony ze zwietrzałych skał krzemianowych) i wytrącać się i gromadzić w glebie po utlenieniu z tych roztworów zawierających żelazo . Karsten / pogoda z. B. wapień zawierający żelazo, wówczas roztwory zawierające żelazo często opadają w szczeliny krasowe, zagłębienia po utlenieniu do Fe (3+) i tworzą konkrecje z hydratów tlenku żelaza (limonit). Znajdują się one głównie na bazie gliny (bolus), która tworzy nierozpuszczalną pozostałość wietrzenia wapienia. Konkrecje limonitu nazwano rudą podłogową i uformowano z. B. jako tzw. rudy Doggera w południowo-zachodnich Niemczech (Markgräflerland, płaskowyż Jury Szwabskiej, także w Jurze Szwajcarskiej) stanowiące podstawę małego przemysłu żelaznego.
Państwa z największym finansowaniem
W amazońskich lasach deszczowych w Brazylii, w Serra dos Carajás, znajduje się największe na świecie złoże rudy żelaza z około 17 miliardami ton rudy żelaza. Ruda wydobywana jest w ogromnej kopalni odkrywkowej ( kopalnia Carajás ).
W 2009 roku Chiny , Brazylia , Australia i Indie wyprodukowały łącznie 83% światowej produkcji i były czterema najważniejszymi krajami produkującymi rudę żelaza.
handel
Poniżej prezentacja dziesięciu największych krajów eksportujących rudę żelaza pod względem wartości eksportu w 2018 roku. Globalny wolumen eksportu rudy żelaza wyniósł łącznie 79,3 mld euro.
| # | kraj | Eksport (w mld €) |
|---|---|---|
| 1 |
 Australia
|
43,2 |
| 2 |
 Brazylia
|
24,4 |
| 3 |
 Afryka Południowa
|
23,2 |
| 4. |
 Kanada
|
16,4 |
| 5 |
 Ukraina
|
14,1 |
| 6. |
 Szwecja
|
9,9 |
| 7th |
 Holandia
|
8.4 |
| ósmy |
 Rosja
|
3,3 |
| 9 |
 Indie
|
2,4 |
| 10 |
 Iran
|
1,3 |
Przetwarzanie rud żelaza
Po wydobyciu rudy żelaza są przerabiane na terenie kopalni i oddzielane od większości skał płonnych. To znacznie obniża koszty transportu i dalszego przetwarzania.
Podczas przetwarzania rudy żelaza surowiec jest najpierw kruszony w kilku etapach. Kruszarki stożkowe lub kruszarki szczękowe, a także młyny, takie jak młyny kulowe, są używane jako jednostki rozdrabniające . Po wykonaniu wystarczająco dużej fermentacji następuje dalsze sortowanie. Możliwe etapy procesu to flotacja i separacja magnetyczna . Koncentrat rudy żelaza jest następnie przetwarzany na granulki rudy żelaza .
Redukcja rud żelaza w wielkim piecu
W wielkopiecowym procesie tlenek żelaza pozbawione od tlenu przez reakcję chemiczną z węgla i tlenku węgla . Ten typ reakcji, w którym tlenek żelaza jest redukowany, a węgiel utleniany, nazywany jest reakcją redoks .
Inne tlenki , takie jak dwutlenek manganu i dwutlenek krzemu , również ulegają redukcji. Żelazo pochłania również węgiel. Dlatego w procesie wielkopiecowym nie wytwarza się czystego żelaza, lecz surówkę zawierającą węgiel, krzem , mangan , fosfor i siarkę . Następnie z surówki wytwarza się stal.
Zobacz też
- Magneteisenstein , Roteisenstein , Limonit
- Darniowej , Toneisenstein , żelazo piaskowiec
- Lista głównych producentów rudy żelaza , El Mutún
linki internetowe
- Geologia, mineralogia i struktura 3D w kopalni rudy żelaza Gonzen koło Sargans (Szwajcaria)
- Badanie zewnętrznych skutków wytapiania żelaza w Carajas (Brazylia)