แร่เหล็กโดยย่อ ประเภทของแร่เหล็ก - ลักษณะทั่วไปของแร่เหล็ก
มนุษย์เริ่มขุดแร่เหล็กเมื่อหลายศตวรรษก่อน ถึงอย่างนั้น ประโยชน์ของการใช้เหล็กก็ยังชัดเจน
การค้นหาการก่อตัวของแร่ธาตุที่มีธาตุเหล็กนั้นค่อนข้างง่าย เนื่องจากธาตุนี้ประกอบเป็นประมาณห้าเปอร์เซ็นต์ของเปลือกโลก โดยรวมแล้ว เหล็กเป็นธาตุที่มีมากที่สุดเป็นอันดับสี่ในธรรมชาติ
เป็นไปไม่ได้ที่จะพบมันในรูปแบบบริสุทธิ์ แต่พบเหล็กได้ในปริมาณที่กำหนดในหินหลายประเภท แร่เหล็กมีปริมาณธาตุเหล็กสูงที่สุดการสกัดโลหะซึ่งให้ผลกำไรทางเศรษฐกิจมากที่สุด ปริมาณธาตุเหล็กที่มีอยู่นั้นขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดของมัน ซึ่งสัดส่วนปกติคือประมาณ 15%
องค์ประกอบทางเคมี
คุณสมบัติของแร่เหล็ก มูลค่า และลักษณะเฉพาะของมันขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีโดยตรง แร่เหล็กอาจมีธาตุเหล็กและสิ่งเจือปนอื่นๆ ในปริมาณที่แตกต่างกัน มีหลายประเภทขึ้นอยู่กับสิ่งนี้:
- อุดมสมบูรณ์มากเมื่อมีปริมาณธาตุเหล็กในแร่เกิน 65%
- อุดมไปด้วยเปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กซึ่งแตกต่างกันไปตั้งแต่ 60% ถึง 65%;
- เฉลี่ยตั้งแต่ 45% ขึ้นไป
- แย่ซึ่งเปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบที่มีประโยชน์ไม่เกิน 45%
ยิ่งผลพลอยได้จากแร่เหล็กมีมากเท่าใด ก็ยิ่งต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการแปรรูป และการผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปก็จะมีประสิทธิภาพน้อยลงเท่านั้น
องค์ประกอบของหินอาจเป็นการรวมกันของแร่ธาตุต่างๆ หินเสีย และผลพลอยได้อื่นๆ อัตราส่วนขึ้นอยู่กับการสะสมของหิน
แร่แม่เหล็กมีความโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าพวกมันมีออกไซด์เป็นองค์ประกอบซึ่งมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก แต่เมื่อถูกความร้อนอย่างแรงพวกมันก็จะสูญหายไป ปริมาณของหินประเภทนี้ในธรรมชาติมีจำกัด แต่ปริมาณเหล็กในหินอาจมีดีพอๆ กับแร่เหล็กสีแดง ภายนอกดูเหมือนคริสตัลสีน้ำเงินดำทึบ
แร่เหล็ก Spar เป็นหินแร่ที่มีพื้นฐานมาจากไซเดอร์ไรต์ บ่อยครั้งจะมีดินเหนียวจำนวนมาก หินประเภทนี้ค่อนข้างหายากในธรรมชาติ ซึ่งประกอบกับมีธาตุเหล็กต่ำจึงทำให้ไม่ค่อยได้ใช้ ดังนั้นจึงไม่สามารถจำแนกเป็นแร่ประเภทอุตสาหกรรมได้
นอกจากออกไซด์แล้ว ธรรมชาติยังมีแร่อื่นๆ ที่มีส่วนประกอบของซิลิเกตและคาร์บอเนตอีกด้วย ปริมาณธาตุเหล็กในหินมีความสำคัญมากสำหรับการใช้ในอุตสาหกรรม แต่ที่สำคัญก็คือการมีองค์ประกอบที่เป็นประโยชน์ เช่น นิกเกิล แมกนีเซียม และโมลิบดีนัม
การใช้งาน
ขอบเขตของการใช้แร่เหล็กนั้นเกือบจะ จำกัด อยู่ที่โลหะวิทยาเท่านั้น ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการถลุงเหล็กหล่อซึ่งขุดโดยใช้เตาแบบเปิดหรือเตาคอนเวอร์เตอร์ ปัจจุบันเหล็กหล่อถูกนำมาใช้ในกิจกรรมของมนุษย์ในด้านต่างๆ รวมถึงการผลิตทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ด้วย
มีการใช้โลหะผสมที่มีเหล็กหลายชนิดไม่น้อย - เหล็กมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเนื่องจากมีความแข็งแรงและคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อน
เหล็กหล่อ เหล็กกล้า และโลหะผสมเหล็กอื่นๆ ถูกนำมาใช้ใน:
- วิศวกรรมเครื่องกล สำหรับการผลิตเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ
- อุตสาหกรรมยานยนต์ สำหรับการผลิตเครื่องยนต์ ตัวเรือน โครง ตลอดจนส่วนประกอบและชิ้นส่วนอื่นๆ
- อุตสาหกรรมการทหารและขีปนาวุธ ในการผลิตอุปกรณ์พิเศษ อาวุธ และขีปนาวุธ
- การก่อสร้างเป็นองค์ประกอบเสริมแรงหรือการก่อสร้างโครงสร้างรับน้ำหนัก
- อุตสาหกรรมเบาและอาหาร เช่น ภาชนะบรรจุ สายการผลิต หน่วยและอุปกรณ์ต่างๆ
- อุตสาหกรรมเหมืองแร่เป็นเครื่องจักรและอุปกรณ์พิเศษ
เงินฝากแร่เหล็ก
ปริมาณสำรองแร่เหล็กของโลกมีจำนวนและสถานที่ตั้งจำกัด ดินแดนสะสมแร่สำรองเรียกว่าเงินฝาก ปัจจุบันแหล่งแร่เหล็กแบ่งออกเป็น:
- ภายนอก มีลักษณะพิเศษคือมีตำแหน่งพิเศษในเปลือกโลก ซึ่งมักจะอยู่ในรูปของแร่ไททาโนแมกเนไทต์ รูปร่างและตำแหน่งของการรวมดังกล่าวมีความหลากหลายซึ่งอาจอยู่ในรูปแบบของเลนส์ชั้นที่อยู่ในเปลือกโลกในรูปแบบของการสะสมเงินฝากภูเขาไฟในรูปแบบของเส้นเลือดต่าง ๆ และรูปร่างที่ผิดปกติอื่น ๆ
- ภายนอก ประเภทนี้รวมถึงการสะสมของแร่เหล็กสีน้ำตาลและหินตะกอนอื่น ๆ
- การเปลี่ยนแปลง ซึ่งรวมถึงตะกอนควอทซ์ไซต์ด้วย
แหล่งแร่ดังกล่าวสามารถพบได้ทั่วโลกของเรา เงินฝากจำนวนมากที่สุดกระจุกตัวอยู่ในอาณาเขตของสาธารณรัฐหลังโซเวียต โดยเฉพาะยูเครน รัสเซีย และคาซัคสถาน
ประเทศต่างๆ เช่น บราซิล แคนาดา ออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา อินเดีย และแอฟริกาใต้ มีปริมาณสำรองธาตุเหล็กจำนวนมาก ในเวลาเดียวกันเกือบทุกประเทศในโลกก็มีเงินฝากที่พัฒนาแล้วในกรณีที่ขาดแคลนก็นำเข้าสายพันธุ์จากประเทศอื่น
การได้รับประโยชน์จากแร่เหล็ก
ตามที่กล่าวไว้แร่มีหลายประเภท คนที่รวยสามารถแปรรูปได้โดยตรงหลังจากการสกัดออกจากเปลือกโลก ส่วนคนอื่นๆ ก็ต้องได้รับการเสริมสมรรถนะ นอกเหนือจากกระบวนการเสริมแร่แล้ว การแปรรูปแร่ยังรวมถึงหลายขั้นตอน เช่น การคัดแยก การบด การแยก และการรวมตัวเป็นก้อน
วันนี้มีหลายวิธีในการเพิ่มคุณค่าหลัก:
- ฟลัชชิง
ใช้สำหรับทำความสะอาดแร่จากผลพลอยได้ในรูปของดินเหนียวหรือทราย ซึ่งถูกชะล้างออกโดยใช้เครื่องฉีดน้ำแรงดันสูง การดำเนินการนี้ทำให้สามารถเพิ่มปริมาณธาตุเหล็กในแร่คุณภาพต่ำได้ประมาณ 5% ดังนั้นจึงใช้ร่วมกับการเพิ่มคุณค่าประเภทอื่นเท่านั้น
- การทำความสะอาดแรงโน้มถ่วง
ดำเนินการโดยใช้สารแขวนลอยชนิดพิเศษซึ่งมีความหนาแน่นเกินความหนาแน่นของหินเสีย แต่ด้อยกว่าความหนาแน่นของเหล็ก ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ผลพลอยได้จะลอยขึ้นไปด้านบน และเหล็กจะตกลงไปที่ด้านล่างของระบบกันสะเทือน
- การแยกแม่เหล็ก
วิธีการสร้างผลประโยชน์ที่พบบ่อยที่สุดซึ่งขึ้นอยู่กับระดับการรับรู้ที่แตกต่างกันโดยส่วนประกอบแร่ของอิทธิพลของแรงแม่เหล็ก การแยกดังกล่าวสามารถทำได้ด้วยหินแห้ง หินเปียก หรือในสถานะสลับกันของทั้งสองสถานะ
ในการประมวลผลส่วนผสมที่แห้งและเปียก จะใช้ถังพิเศษที่มีแม่เหล็กไฟฟ้า
- การลอยอยู่ในน้ำ
สำหรับวิธีนี้ แร่ที่บดแล้วในรูปของฝุ่นจะถูกจุ่มลงในน้ำโดยเติมสารพิเศษ (รีเอเจนต์ลอยตัว) และอากาศ ภายใต้อิทธิพลของรีเอเจนต์ เหล็กจะรวมฟองอากาศเข้าด้วยกันและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ ในขณะที่เศษหินจะจมลงสู่ด้านล่าง ส่วนประกอบที่มีเหล็กจะถูกรวบรวมจากพื้นผิวในรูปของโฟม
แร่เหล็กเป็นรูปแบบแร่ธรรมชาติที่มีธาตุเหล็กในปริมาณที่จำเป็นสำหรับการสกัดทางอุตสาหกรรม แร่เหล็กประกอบด้วยออกไซด์ต่างๆ คาร์บอนไดออกไซด์ และแร่ธาตุต่างๆ สิ่งสำคัญคือต้องเน้นสิ่งที่สำคัญที่สุด - แมกนีไทต์และความแวววาวของเหล็กตลอดจนแร่เหล็กสีน้ำตาลและสีแดง แร่หนองน้ำและทะเลสาบเป็นส่วนหนึ่งของแร่เหล็กสีน้ำตาล และสเฟโรซิเดอไรต์ก็เป็นหนึ่งในประเภทของสปาร์
แร่แร่ในธรรมชาติผสมกับแร่ธาตุที่ไม่มีธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบ เช่น ดินเหนียวหรือหินปูน นอกจากนี้ยังมีหินผลึกอัคนีปะปนอยู่ด้วย
มีหลายกรณีที่ทราบกันว่ามีการสะสมของแร่ธาตุที่กล่าวมาข้างต้นในแหล่งเดียว อย่างไรก็ตาม แร่บางประเภทยังคงมีความโดดเด่น ส่วนแร่อื่นๆ ก็มีความเกี่ยวข้องทางพันธุกรรมเท่านั้น
เมื่อได้รับแนวคิดทั่วไปว่าแร่เหล็กประกอบด้วยอะไรบ้างจึงจำเป็นต้องระบุข้อมูลทั้งหมดที่ได้รับ
ขอแนะนำให้เริ่มต้นด้วยแร่เหล็กแม่เหล็ก ดังนั้นจึงแสดงถึงสูตร Fe 2O4 ออกไซด์และเฟอร์รัสออกไซด์ รูปแบบบริสุทธิ์ประกอบด้วยเหล็กโลหะประมาณ 72% แต่รูปแบบบริสุทธิ์ดังกล่าวหาได้ยากมากเนื่องจากมีการเติมสิ่งเจือปนต่างๆ ลงไป แร่เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นแร่ที่ทำจากโลหะอื่น ๆ เช่น สังกะสีผสม หรือคอปเปอร์ไพไรต์ หรือซัลเฟอร์ไพไรต์ หินที่มากับแร่เหล็กแม่เหล็ก ได้แก่ คลอไรต์ เฟลด์สปาร์ และหินอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง แร่เหล็กแม่เหล็กถือได้ว่าเป็นหนึ่งในแร่ที่ได้รับการพัฒนามากที่สุดเพราะโดยธรรมชาติแล้วเงินฝากของมันจะพบได้ทั้งในชั้นและรังและในบริเวณที่มีการปะทุของหินแม้แต่ในการก่อตัวของหินทั้งหมด
สิ่งต่อไปที่ต้องศึกษาคือ Fe 2 O3 หรือเหล็กออกไซด์ปราศจากน้ำ หรืออีกนัยหนึ่งคือความแวววาวของเหล็ก ประกอบด้วยโลหะประมาณ 69 – 70% และเป็นหนึ่งในแร่เหล็กที่บริสุทธิ์ที่สุด มันเกิดขึ้นในรูปแบบของชั้นต่อเนื่องเช่นเดียวกับใน gneisses และหินดินดาน
แร่เหล็กสีแดง ซึ่งโดยปกติแล้วจะมีโครงสร้างหนาแน่นเป็นเสาของเหล็กออกไซด์ เป็นแหล่งสะสมของเหล็ก รวมถึงเป็นหนึ่งในแหล่งที่มาหลักสำหรับการถลุงเหล็กและเหล็กหล่อ
แร่เหล็กสีน้ำตาลเป็นแร่ ซึ่งมากกว่าครึ่งหนึ่งมีธาตุเหล็กไฮดรัสออกไซด์ แร่เหล็กสีน้ำตาลมีสิ่งเจือปนหลายชนิด ซึ่งบางครั้งอาจมีสารอันตราย เช่น ซัลเฟอร์ แมงกานีส หรือฟอสฟอรัส แร่เหล็กนี้พบได้บ่อยมาก แต่ขนาดของเงินฝากมีขนาดเล็กมาก
องค์ประกอบที่ใกล้เคียงที่สุดกับแร่เหล็กสีน้ำตาลถือเป็นบึงและแร่เหล็ก ซึ่งก่อให้เกิดสารตกค้างของเหล็กออกไซด์ ดินเหนียว และทราย ในรูปของ "เค้ก" ทรงกลมในทะเลสาบและหนองน้ำ เหล็กในแร่ดังกล่าวมีประมาณ 40 - 45% และเนื่องจากการหลอมละลายจึงเป็นแหล่งเหล็กที่มีคุณภาพไม่สูงมาก
เหล็กที่เป็นโลหะอีกสองสามเปอร์เซ็นต์มีอยู่ในแร่เหล็กสปาร์ ซึ่งมีอยู่ในชั้นตะกอนที่เพิ่งปรากฏ โดยมีส่วนผสมของดินเหนียวหรือสารคาร์บอน
เมื่อพูดถึงวิธีการขุดแร่ ควรกล่าวถึงหลายทางเลือก การเลือกเทคโนโลยีเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจและทางเทคนิคของการดำเนินการเป็นอันดับแรก
หลายปีที่ผ่านมาสิ่งที่ใช้กันมากที่สุดคือสิ่งที่เรียกว่าวิธีการเปิดซึ่งมีสาระสำคัญคือการสร้างเหมืองหินและใช้อุปกรณ์พิเศษสำหรับสิ่งนี้ ควรเข้าใจด้วยว่าวิธีนี้สามารถใช้ได้อย่างสมเหตุสมผลกับการฝากที่ไม่ลึกมาก
สำหรับการสะสมที่ลึกกว่า วิธีการสกัดด้วยไฮดรอลิกสำหรับหลุมเจาะมีความเหมาะสม ในระหว่างที่มีการเจาะหลุมที่ค่อนข้างลึก ท่อที่มีเครื่องตรวจวัดน้ำจะถูกหย่อนลงในบ่อนี้และมีกระแสน้ำไหลผ่านโดยมีจุดประสงค์เพื่อบดขยี้หิน หลังจากนั้นแร่ก็จะลอยขึ้นมาจากพื้นดิน
ปัจจุบันนี้เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตที่ปราศจากเหล็ก ซึ่งเป็นที่มาของสิ่งต่างๆ รอบตัวเรา พื้นฐานของโลหะนี้คือเหล็กที่ได้จากการถลุงแร่ แร่เหล็กมีความแตกต่างกันในด้านแหล่งกำเนิด คุณภาพ และวิธีการขุด ซึ่งเป็นตัวกำหนดความเป็นไปได้ในการสกัด แร่เหล็กยังมีองค์ประกอบแร่ธาตุที่แตกต่างกัน เปอร์เซ็นต์ของโลหะและสิ่งเจือปน รวมถึงประโยชน์ของสารเติมแต่งด้วย
เหล็กเป็นองค์ประกอบทางเคมีรวมอยู่ในองค์ประกอบของหินหลายชนิดอย่างไรก็ตามไม่ใช่ทั้งหมดที่จะถือเป็นวัตถุดิบสำหรับการขุด ทุกอย่างขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์องค์ประกอบของสาร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เหล็กหมายถึงการก่อตัวของแร่ธาตุซึ่งปริมาณของโลหะที่มีประโยชน์ทำให้การสกัดมีความเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจ
การสกัดวัตถุดิบดังกล่าวเริ่มขึ้นเมื่อ 3,000 ปีที่แล้ว เนื่องจากเหล็กทำให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีความคงทนคุณภาพสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับทองแดงและทองแดง (ดู) และในขณะนั้นช่างฝีมือผู้ถลุงแร่ก็แยกแยะประเภทของแร่ได้
ปัจจุบันมีการขุดวัตถุดิบประเภทต่อไปนี้เพื่อการถลุงโลหะเพิ่มเติม:
- ไทเทเนียมแม่เหล็ก;
- อะพาไทต์-แม่เหล็ก;
- แมกนีไทต์;
- Magnetite-ออกไซด์;
- เกอเอไทต์-ไฮโดรโกเอไทต์
แร่เหล็กถือว่าอุดมสมบูรณ์หากมีธาตุเหล็กอย่างน้อย 57% แต่การพัฒนาถือว่าเป็นไปได้ที่ 26%
เหล็กในหินมักอยู่ในรูปของออกไซด์ สารเติมแต่งที่เหลือ ได้แก่ ซิลิกา ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัส
แร่ทุกประเภทที่รู้จักในปัจจุบันเกิดขึ้นได้สามวิธี:
- อัคนี- แร่ดังกล่าวเกิดขึ้นจากการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงของแมกมาหรือการระเบิดของภูเขาไฟโบราณ ซึ่งก็คือ การหลอมและการผสมของหินอื่นๆ แร่ธาตุดังกล่าวเป็นแร่ธาตุที่เป็นผลึกแข็งซึ่งมีธาตุเหล็กสูง แหล่งแร่ที่มีต้นกำเนิดจากหินอัคนีมักเกี่ยวข้องกับเขตสร้างภูเขาเก่าซึ่งมีสารหลอมเหลวเข้ามาใกล้พื้นผิว
กระบวนการก่อตัวของหินอัคนีมีดังนี้: การละลายของแร่ธาตุต่าง ๆ (แมกมา) เป็นสารที่เป็นของเหลวมากและเมื่อรอยแตกก่อตัวในบริเวณที่เกิดรอยเลื่อนมันจะเติมเต็มพวกมัน ทำให้เย็นลงและได้รับโครงสร้างผลึก นี่คือวิธีที่ชั้นที่มีแมกมาแช่แข็งในเปลือกโลกเกิดขึ้น
- แปรสภาพ- นี่คือการเปลี่ยนแปลงของแร่ธาตุประเภทตะกอน กระบวนการดังต่อไปนี้: เมื่อแต่ละส่วนของเปลือกโลกเคลื่อนตัว ชั้นบางส่วนที่มีองค์ประกอบที่จำเป็นจะตกอยู่ใต้หินที่อยู่ด้านล่าง ที่ระดับความลึกจะไวต่ออุณหภูมิและความดันสูงของชั้นบน ตลอดหลายล้านปีของการสัมผัสเช่นนี้ ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นที่นี่ซึ่งเปลี่ยนองค์ประกอบของวัสดุต้นทางและตกผลึกของสาร จากนั้นในระหว่างการเคลื่อนไหวครั้งถัดไป หินก็จะเข้าใกล้ผิวน้ำมากขึ้น
โดยทั่วไปแร่เหล็กที่มีแหล่งกำเนิดนี้ไม่ได้อยู่ลึกเกินไปและมีส่วนประกอบของโลหะที่มีประโยชน์ในเปอร์เซ็นต์สูง ตัวอย่างเช่น ตัวอย่างที่ชัดเจนคือแร่เหล็กแม่เหล็ก (เหล็กมากถึง 73-75%)
- ตะกอน- “คนงาน” หลักในกระบวนการก่อตัวของแร่คือน้ำและลม ทำลายชั้นหินและเคลื่อนย้ายไปยังที่ราบลุ่มซึ่งพวกมันสะสมกันเป็นชั้น ๆ นอกจากนี้ น้ำในฐานะที่เป็นรีเอเจนต์ยังสามารถปรับเปลี่ยนวัสดุต้นทางได้ (การชะล้าง) เป็นผลให้แร่เหล็กสีน้ำตาลก่อตัวขึ้น - แร่ที่ร่วนและร่วนซึ่งมีเหล็กตั้งแต่ 30% ถึง 40% โดยมีสิ่งเจือปนต่างๆ จำนวนมาก
เนื่องจากวิธีการก่อตัวที่หลากหลาย วัตถุดิบจึงมักถูกผสมเป็นชั้นๆ กับดินเหนียว หินปูน และหินอัคนี บางครั้งเงินฝากที่มีต้นกำเนิดต่างกันสามารถนำมาผสมกันในที่เดียวได้ แต่ส่วนใหญ่มักจะเป็นหนึ่งในประเภทสายพันธุ์ที่ระบุไว้เหนือกว่า
เมื่อสร้างภาพโดยประมาณของกระบวนการที่เกิดขึ้นในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งผ่านการสำรวจทางธรณีวิทยาแล้ว จึงกำหนดสถานที่ที่เป็นไปได้ที่มีแร่เหล็ก ตัวอย่างเช่น ความผิดปกติของสนามแม่เหล็ก Kursk หรือแอ่ง Krivoy Rog ซึ่งแร่เหล็กประเภทมีค่าทางอุตสาหกรรมก่อตัวขึ้นอันเป็นผลมาจากอิทธิพลของแมกมาติกและการแปรสภาพ
การสกัดแร่เหล็กในระดับอุตสาหกรรม
มนุษยชาติเริ่มขุดแร่เมื่อนานมาแล้ว แต่ส่วนใหญ่มักจะเป็นวัตถุดิบคุณภาพต่ำและมีสิ่งเจือปนกำมะถันจำนวนมาก (หินตะกอนที่เรียกว่าเหล็ก "หนองน้ำ") ขนาดของการพัฒนาและการถลุงแร่ก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง วันนี้มีการสร้างการจำแนกประเภทเงินฝากแร่เหล็กต่างๆ
เงินฝากอุตสาหกรรมประเภทหลัก
แหล่งแร่ทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดของหิน ซึ่งทำให้สามารถแยกแยะพื้นที่แร่เหล็กหลักและรองได้
แหล่งแร่เหล็กอุตสาหกรรมประเภทหลัก
ซึ่งรวมถึงเงินฝากต่อไปนี้:
- การสะสมของแร่เหล็กประเภทต่างๆ (เฟอร์รูจินัสควอทซ์, แร่เหล็กแม่เหล็ก) เกิดขึ้นโดยวิธีการแปรสภาพซึ่งทำให้สามารถขุดแร่ที่มีองค์ประกอบอุดมสมบูรณ์มาก โดยทั่วไปแล้ว การสะสมจะเกี่ยวข้องกับกระบวนการโบราณในการก่อตัวของหินในเปลือกโลกและอยู่บนชั้นหินที่เรียกว่าเกราะป้องกัน
โล่คริสตัลไลน์เป็นรูปแบบที่มีรูปร่างคล้ายเลนส์โค้งขนาดใหญ่ ประกอบด้วยหินที่ก่อตัวขึ้นระหว่างการก่อตัวของเปลือกโลกเมื่อ 4.5 พันล้านปีก่อน
แหล่งสะสมที่มีชื่อเสียงที่สุดในประเภทนี้ ได้แก่ ความผิดปกติของสนามแม่เหล็กเคิร์สต์ ลุ่มน้ำครีวอยร็อก ทะเลสาบสุพีเรีย (สหรัฐอเมริกา/แคนาดา) จังหวัดแฮมเมอร์สลีย์ในออสเตรเลีย และภูมิภาคแร่เหล็กมินัสเชไรส์ในบราซิล
- การสะสมของชั้นหินตะกอน ตะกอนเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากการตกตะกอนของสารประกอบที่อุดมด้วยธาตุเหล็กซึ่งมีอยู่ในแร่ธาตุที่ถูกทำลายโดยลมและน้ำ ตัวอย่างที่เด่นชัดของแร่เหล็กในแหล่งสะสมดังกล่าวคือแร่เหล็กสีน้ำตาล
แหล่งสะสมที่มีชื่อเสียงและใหญ่ที่สุดคือแอ่งลอร์เรนในฝรั่งเศสและแอ่งเคิร์ชบนคาบสมุทรที่มีชื่อเดียวกัน (รัสเซีย)
- เงินฝากสกาญจน์. โดยปกติแล้วแร่จะมีต้นกำเนิดจากหินอัคนีและแปรสภาพ ซึ่งหลังจากการก่อตัวแล้ว ชั้นต่างๆ จะถูกแทนที่ในเวลาที่ก่อตัวเป็นภูเขา นั่นคือแร่เหล็กที่อยู่ในชั้นลึกถูกบดเป็นพับและเคลื่อนย้ายขึ้นสู่ผิวน้ำในระหว่างการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค คราบดังกล่าวมักจะอยู่ในพื้นที่พับในรูปแบบของชั้นหรือเสาที่มีรูปร่างผิดปกติ ก่อตัวขึ้นอย่างน่าอัศจรรย์ ตัวแทนของเงินฝากดังกล่าว: Magnitogorskoye (อูราล, รัสเซีย), Sarbaiskoye (คาซัคสถาน), Iron Springs (USA) และอื่น ๆ
- เงินฝากแร่ไทเทเนียมแมกนีไทต์ ต้นกำเนิดของพวกมันเป็นหินอัคนีซึ่งส่วนใหญ่มักพบบนก้อนหินโบราณ - โล่ ซึ่งรวมถึงแอ่งและทุ่งนาในนอร์เวย์ แคนาดา รัสเซีย (Kachkanarskoye, Kusinskoye)
แหล่งทุติยภูมิประกอบด้วย: อะพาไทต์-แม่เหล็ก, แมกโน-แมกนีไทต์, ซิเดอไรต์, แหล่งเฟอร์โรแมงกานีสที่พัฒนาในรัสเซีย, ประเทศในยุโรป, คิวบาและอื่น ๆ
ปริมาณสำรองแร่เหล็กในโลก-ประเทศชั้นนำ
ทุกวันนี้ตามการประมาณการต่าง ๆ มีการสำรวจแหล่งแร่ที่มีปริมาณรวม 160 พันล้านตันซึ่งสามารถรับโลหะได้ประมาณ 80 พันล้านตัน
การสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกาให้ข้อมูลตามที่รัสเซียและบราซิลคิดเป็นประมาณ 18% ของปริมาณสำรองแร่เหล็กของโลก
ในแง่ของปริมาณสำรองเหล็ก สามารถระบุประเทศชั้นนำดังต่อไปนี้:
ภาพของปริมาณสำรองสินแร่โลกมีลักษณะดังนี้:
ประเทศเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นผู้ส่งออกแร่เหล็กรายใหญ่ที่สุดด้วย โดยทั่วไปปริมาณวัตถุดิบที่จำหน่ายอยู่ที่ประมาณ 960 ล้านตันต่อปี ผู้นำเข้ารายใหญ่ที่สุด ได้แก่ ญี่ปุ่น จีน เยอรมนี เกาหลีใต้ ไต้หวัน ฝรั่งเศส
โดยทั่วไปแล้วบริษัทเอกชนจะมีส่วนร่วมในการสกัดและจำหน่ายวัตถุดิบ ตัวอย่างเช่น บริษัทที่ใหญ่ที่สุดในประเทศของเราคือ Metallinvest และ Evrazholding ซึ่งผลิตผลิตภัณฑ์แร่เหล็กรวมประมาณ 100 ล้านตัน
ตามการประมาณการจากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกาปริมาณการขุดและการผลิตเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องมีการขุดแร่ประมาณ 2.5-3 พันล้านตันต่อปีซึ่งจะทำให้มูลค่าในตลาดโลกลดลง
มาร์กอัปของ 1 ตันในวันนี้อยู่ที่ประมาณ 40 ดอลลาร์ ราคาสูงสุดเป็นประวัติการณ์ในปี 2550 – 180 เหรียญสหรัฐฯ/ตัน
แร่เหล็กขุดได้อย่างไร?
ชั้นแร่เหล็กอยู่ที่ระดับความลึกต่างกัน ซึ่งเป็นตัวกำหนดวิธีการดึงแร่ออกจากดินใต้ผิวดิน
วิถีอาชีพ.วิธีการขุดเหมืองที่พบมากที่สุดจะใช้เมื่อพบเงินฝากที่ระดับความลึกประมาณ 200-300 เมตร การพัฒนาเกิดขึ้นจากการใช้รถขุดที่ทรงพลังและโรงบดหิน จากนั้นจึงบรรทุกเพื่อขนส่งไปยังโรงงานแปรรูป
วิธีการของผม.วิธีการขุดใช้สำหรับชั้นลึก (600-900 เมตร) ในขั้นแรก การวางแนวของทุ่นระเบิดจะถูกเจาะ ซึ่งจะมีการพัฒนาการดริฟท์ไปตามชั้นต่างๆ จากจุดที่หินบดถูกส่ง "ไปยังภูเขา" โดยใช้สายพานลำเลียง แร่จากเหมืองจะถูกส่งไปยังโรงงานแปรรูปด้วย
การผลิตไฮดรอลิกสำหรับหลุมเจาะประการแรก สำหรับการขุดไฮดรอลิกในหลุมเจาะ บ่อจะถูกเจาะไปที่ชั้นหิน หลังจากนั้นท่อจะถูกนำเข้าไปในเป้าหมาย และแร่จะถูกบดด้วยแรงดันน้ำอันทรงพลังเพื่อการสกัดต่อไป แต่ปัจจุบันวิธีนี้มีประสิทธิภาพต่ำมากและไม่ค่อยได้ใช้ ตัวอย่างเช่น 3% ของวัตถุดิบถูกสกัดโดยใช้วิธีนี้ และ 70% โดยใช้วิธีการขุด
หลังการขุด จะต้องแปรรูปวัสดุแร่เหล็กเพื่อให้ได้วัตถุดิบหลักในการถลุงโลหะ
เนื่องจากองค์ประกอบของแร่นอกเหนือจากเหล็กที่จำเป็นแล้วยังมีสิ่งเจือปนมากมายเพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจึงจำเป็นต้องทำให้หินบริสุทธิ์โดยการเตรียมวัสดุ (เข้มข้น) สำหรับการถลุง กระบวนการทั้งหมดดำเนินการที่โรงงานเหมืองแร่และแปรรูป แร่ประเภทต่างๆ มีวิธีการและวิธีการทำให้บริสุทธิ์และกำจัดสิ่งเจือปนที่ไม่จำเป็นเป็นของตัวเอง
ตัวอย่างเช่น ห่วงโซ่ทางเทคโนโลยีเพื่อเพิ่มคุณค่าของแร่เหล็กแม่เหล็กมีดังนี้:
- ในขั้นแรก แร่จะผ่านขั้นตอนการบดในโรงบด (เช่น เครื่องบดแบบกราม) และถูกป้อนด้วยสายพานลำเลียงไปยังสถานีแยก
- การใช้เครื่องแยกแม่เหล็กไฟฟ้า ชิ้นส่วนของแร่เหล็กแม่เหล็กจะถูกแยกออกจากหินเสีย
- หลังจากนั้นมวลแร่จะถูกขนส่งเพื่อบดขยี้ต่อไป
- แร่ธาตุที่บดแล้วจะถูกย้ายไปยังสถานีทำความสะอาดถัดไป ซึ่งเรียกว่าตะแกรงสั่น ซึ่งแร่ที่มีประโยชน์จะถูกกรอง และแยกแร่ออกจากหินขยะเบา
- ขั้นต่อไปคือถังแร่เนื้อละเอียด ซึ่งอนุภาคสิ่งสกปรกขนาดเล็กจะถูกแยกออกจากกันด้วยการสั่นสะเทือน
- รอบต่อมารวมถึงการเติมน้ำครั้งต่อไป การบดและการส่งมวลแร่ผ่านปั๊มสารละลาย ซึ่งจะกำจัดตะกอนที่ไม่จำเป็น (หินเสีย) พร้อมกับของเหลว และบดอีกครั้ง
- หลังจากทำให้บริสุทธิ์ด้วยปั๊มซ้ำแล้วซ้ำอีก แร่จะไปยังตะแกรงที่เรียกว่า ซึ่งจะทำให้แร่ธาตุบริสุทธิ์อีกครั้งโดยใช้วิธีแรงโน้มถ่วง
- ส่วนผสมที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์ซ้ำๆ จะถูกป้อนเข้าเครื่องอบแห้ง ซึ่งจะขจัดน้ำออก
- แร่แห้งจะไปที่ตัวแยกแม่เหล็กอีกครั้งจากนั้นก็ไปที่สถานีก๊าซและของเหลวเท่านั้น
แร่เหล็กสีน้ำตาลได้รับการทำให้บริสุทธิ์ตามหลักการที่แตกต่างกันเล็กน้อย แต่สาระสำคัญไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากภารกิจหลักของการได้รับประโยชน์คือการได้รับวัตถุดิบที่บริสุทธิ์ที่สุดสำหรับการผลิต
ผลของการเสริมสมรรถนะคือแร่เหล็กเข้มข้นซึ่งใช้ในการถลุง
สิ่งที่ทำมาจากแร่เหล็ก - การใช้แร่เหล็ก
เป็นที่ชัดเจนว่าแร่เหล็กใช้เพื่อให้ได้โลหะ แต่เมื่อสองพันปีก่อนนักโลหะวิทยาตระหนักว่าเหล็กในรูปแบบบริสุทธิ์เป็นวัสดุที่ค่อนข้างอ่อนซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ดีกว่าทองแดงเล็กน้อย ผลที่ได้คือการค้นพบโลหะผสมของเหล็กและเหล็กกล้าคาร์บอน
คาร์บอนสำหรับเหล็กกล้ามีบทบาทเป็นซีเมนต์ทำให้วัสดุแข็งแรงขึ้น โดยทั่วไปแล้วโลหะผสมดังกล่าวประกอบด้วยคาร์บอนตั้งแต่ 0.1 ถึง 2.14% และมากกว่า 0.6% เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนสูงอยู่แล้ว
ปัจจุบันมีรายการผลิตภัณฑ์ อุปกรณ์ และเครื่องจักรจำนวนมากที่ทำจากโลหะนี้ อย่างไรก็ตาม การประดิษฐ์เหล็กมีความเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของช่างทำปืน ซึ่งเป็นช่างฝีมือที่พยายามเพื่อให้ได้วัสดุที่มีลักษณะคงทน แต่ในขณะเดียวกันก็มีความยืดหยุ่นที่ยอดเยี่ยม ความอ่อนตัว และลักษณะทางเทคนิค กายภาพ และเคมีอื่นๆ ปัจจุบัน โลหะคุณภาพสูงยังมีสารเติมแต่งอื่นๆ ที่ช่วยผสมโลหะเข้าด้วยกัน เพื่อเพิ่มความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอ
วัสดุที่สองที่ผลิตจากแร่เหล็กคือเหล็กหล่อ นอกจากนี้ยังเป็นโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอนซึ่งมีมากกว่า 2.14%
เป็นเวลานานที่เหล็กหล่อถือเป็นวัสดุไร้ประโยชน์ซึ่งได้มาเมื่อเทคโนโลยีการถลุงเหล็กถูกละเมิดหรือเป็นผลพลอยได้จากการตกตะกอนที่ด้านล่างของเตาถลุง ส่วนใหญ่ถูกโยนทิ้งไปและไม่สามารถปลอมแปลงได้ (มันเปราะและในทางปฏิบัติไม่เหนียว)
ก่อนที่จะมีปืนใหญ่ พวกเขาพยายามเติมเหล็กหล่อให้กับครัวเรือนด้วยวิธีต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในการก่อสร้าง ได้มีการสร้างฐานรากขึ้น โลงศพถูกสร้างขึ้นในอินเดีย และในตอนแรกมีการผลิตเหรียญกษาปณ์ในจีนด้วยซ้ำ การถือกำเนิดของปืนใหญ่ทำให้สามารถใช้เหล็กหล่อในการหล่อลูกปืนใหญ่ได้
ปัจจุบัน เหล็กหล่อถูกนำมาใช้ในหลายอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในงานวิศวกรรมเครื่องกล โลหะนี้ยังใช้ในการผลิตเหล็ก (เตาเผาแบบเปิดและวิธีการ Bessmer)
เมื่อการผลิตเพิ่มขึ้น จำเป็นต้องใช้วัสดุมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งมีส่วนช่วยในการทำเหมืองอย่างเข้มข้น แต่ประเทศที่พัฒนาแล้วเห็นว่าเป็นการสมควรมากกว่าที่จะนำเข้าวัตถุดิบที่มีราคาไม่แพงนักโดยลดปริมาณการผลิตของตนเอง สิ่งนี้ทำให้ประเทศผู้ส่งออกหลักสามารถเพิ่มการผลิตแร่เหล็กด้วยการเสริมสมรรถนะและการขายแบบเข้มข้น
รัสเซียเป็นดินแดนที่ธรรมชาติมอบให้อย่างล้นหลามด้วยความมั่งคั่งของแร่ธาตุเช่นแร่เหล็ก อย่างน้อยก็ควรชื่นชมโชคนี้โดยคร่าว ๆ ก็เพียงพอแล้วที่จะจินตนาการถึงบทบาทของวัตถุที่เป็นโลหะในชีวิตของเราและสร้างสะพานเชื่อมเชิงตรรกะไปยังประเภทของการผลิต
ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่เมื่อพวกเขาเข้ามาในชีวิตของผู้คนครั้งแรกเมื่อหลายร้อยศตวรรษก่อนการเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตและจิตสำนึกของมนุษยชาตินั้นยิ่งใหญ่มากจนยุคนี้เริ่มถูกเรียกว่า "ยุคเหล็ก"
แร่เหล็กคืออะไรและมีหน้าตาเป็นอย่างไร?
การก่อตัวในเปลือกโลกที่มีธาตุเหล็กอยู่ในรูปแบบบริสุทธิ์ไม่มากก็น้อยหรือมีสารประกอบกับสารอื่น ๆ เช่น ออกซิเจน ซัลเฟอร์ ซิลิคอน เป็นต้น
เงินฝากดังกล่าวเรียกว่าแร่เมื่อการสกัดสารที่มีคุณค่าในระดับอุตสาหกรรมนั้นสร้างผลกำไรเชิงเศรษฐกิจ
การก่อตัวของแร่ธาตุดังกล่าวมีหลายประเภท ผู้นำสายพันธุ์ของหินทางธรณีวิทยาคือแร่เหล็กสีแดงหรือออกไซด์ในภาษากรีก ชื่อนี้แปลมาจากภาษากรีกแปลว่า "แดงเลือด" และมีสูตรทางเคมีคือ Fe 2 O 3
เหล็กออกไซด์มีสีที่ซับซ้อนตั้งแต่สีดำไปจนถึงสีเชอร์รี่และสีแดง ทึบแสงอาจมีฝุ่นและหนาแน่น (ในกรณีที่สองจะมีพื้นผิวมันเงา)
มีรูปร่างหลากหลาย - พบในรูปแบบของธัญพืช เกล็ด คริสตัล หรือแม้แต่ดอกตูมสีชมพู
การก่อตัวของแร่เหล็ก
ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ แร่ธาตุที่มีธาตุเหล็กที่เป็นประโยชน์สำหรับมนุษย์สามารถจำแนกได้เป็นหลายกลุ่มหลัก:
- การก่อตัวของแมกมาเจนิกเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง
- ภายนอก - มีต้นกำเนิดในหุบเขาแม่น้ำอันเป็นผลมาจากการตกตะกอนและการผุกร่อนของหิน
- Metamorphogenic - เกิดขึ้นบนพื้นฐานของตะกอนเก่าจากความดันและความร้อนสูง
กลุ่มเหล่านี้จะถูกแบ่งออกเป็นชนิดย่อยจำนวนมาก
ประเภทของแร่เหล็กและลักษณะเฉพาะ
จากมุมมองทางเศรษฐกิจ พวกมันถูกจำแนกตามปริมาณธาตุเหล็กเป็นหลัก:
- สูง – มากกว่า 55% สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่การก่อตัวตามธรรมชาติ แต่เป็นผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปทางอุตสาหกรรมอยู่แล้ว
- เฉลี่ย. ตัวอย่างคือแร่เผาผนึก ได้มาจากวัตถุดิบธรรมชาติที่อุดมด้วยธาตุเหล็กผ่านการกระทำทางกล
- ต่ำ – น้อยกว่า 20% สิ่งเหล่านี้ได้มาจากการแยกแม่เหล็ก
ที่ตั้งของการขุดแร่ก็มีความสำคัญทางเศรษฐกิจเช่นกัน:
- เชิงเส้น - อยู่ในบริเวณที่มีการกดทับบนพื้นผิวโลกซึ่งมีธาตุเหล็กมากที่สุดโดยมีกำมะถันและฟอสฟอรัสในปริมาณต่ำ
- มีลักษณะแบน - โดยธรรมชาติแล้วจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของควอตซ์ไซต์ที่มีเหล็ก
ตามพารามิเตอร์ทางธรณีวิทยานอกเหนือจากออกไซด์แล้วยังมีการใช้อย่างแพร่หลายและใช้งานต่อไปนี้:
- แร่เหล็กสีน้ำตาล (nFe 2 O 3 + nH 2 O) เป็นโลหะออกไซด์ที่มีส่วนร่วมของน้ำ โดยปกติจะขึ้นอยู่กับลิโมไนต์ ลักษณะสีเหลืองสกปรก หลวม มีรูพรุน โลหะมีค่าประกอบด้วยหนึ่งในสี่ถึงห้าสิบเปอร์เซ็นต์ ไม่มาก-แต่สารกลับคืนมาอย่างดี ได้รับการเสริมสมรรถนะเพื่อการผลิตเหล็กหล่อที่ดีต่อไป
- แร่เหล็กแม่เหล็ก, แมกนีไทต์ - เหล็กออกไซด์ธรรมชาติ (Fe 3 O 4) ออกไซด์ชนิดพบได้น้อย แต่มีธาตุเหล็กมากกว่า 70% มีความหนาแน่นและเป็นเม็ดเล็ก ๆ ในรูปของคริสตัลที่ฝังอยู่ในหิน มีสีดำและสีน้ำเงิน ในตอนแรก สารประกอบนี้มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก การสัมผัสกับอุณหภูมิสูงจะทำให้พวกมันเป็นกลาง
- แร่เหล็กสปาร์ที่มีไซเดอไรต์ FeCO 3
- ในแร่มีดินเหนียวเป็นสัดส่วนมาก จากนั้นก็เป็นแร่เหล็กที่เป็นดินเหนียว พันธุ์หายากที่มีปริมาณธาตุเหล็กและช่องว่างค่อนข้างต่ำ
แหล่งแร่เหล็กในรัสเซีย
แหล่งสะสมที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ Kursk Magnetic Anomaly การสร้างสรรค์ตามธรรมชาตินี้ยิ่งใหญ่มากจนผู้คนพยายามทำความเข้าใจมาตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 16 เครื่องมือนำทางคลั่งไคล้พลังของสนามไฟฟ้าที่กระทำจากใต้ดินกว่า 150 ตารางกิโลเมตร ปริมาณแร่สำรองเป็นพันล้านตัน
ในแหล่งสะสม Olenegorsk ใกล้กับ Muromsk มีการพัฒนาแหล่งสะสมของแร่ควอตซ์แมกนีไทต์
บนคาบสมุทร Kola แม่เหล็ก, โอลิวีน, อะพาไทต์และแมกเนซิโอเฟอร์ไรต์ถูกขุดจากการสะสม Eisko-Kovdor และมีเหมืองหลายแห่งใน Karelia บนอาณาเขตของแหล่งสะสม Kostomuksha
หนึ่งในแหล่งขุดแร่ที่เก่าแก่ที่สุดที่สามารถพบได้บนแผนที่ของรัสเซียตั้งอยู่ในภูมิภาค Sverdlovsk มีการจัดหาวัสดุตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 และเรียกว่ากลุ่มเงินฝากคัชคานาร์
มรดกของครอบครัวผู้ประกอบการ Demidov จากยุค Petrine กำลังได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างแข็งขัน ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 การสะสมแร่ Gusevogorsk เริ่มได้รับการพัฒนาที่นี่
ปริมาณสำรองแร่เหล็กในโลก
หลังจากการสะสมครั้งใหญ่ใกล้กับเคิร์สต์ ปรากฏการณ์ที่ใหญ่ที่สุดในหมู่สิ่งที่คล้ายกันบนแผนที่ภูมิศาสตร์โลกคือแถบสะสมเหล็กของแหล่งสะสม Krivoy Rog ในยูเครน
แผนที่แหล่งแร่เหล็กในโลก (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)
ความมั่งคั่งของลุ่มแร่เหล็ก Lorraine มีการแบ่งปันกันในสามประเทศในยุโรป ได้แก่ ฝรั่งเศส ลักเซมเบิร์ก และเบลเยียม
ในอเมริกาเหนือ เหมืองขนาดใหญ่เปิดดำเนินการในนิวฟันด์แลนด์ เกาะเบลล์ และใกล้กับเมืองลาบราดอร์ ทางตอนใต้ สถานที่ที่อุดมไปด้วยแร่เรียกว่า อิตาบิรา และ คาราซาส
อินเดียตะวันออกเฉียงเหนือยังมีแหล่งแร่ที่น่าประทับใจอีกด้วย และในทวีปแอฟริกาก็มีการขุดในเมืองโกนากรีของกินี
รายการจำหน่ายแยกตามประเทศมีลักษณะดังนี้:
การทำเหมืองแร่เหล็ก
เกณฑ์แรกสำหรับวิธีการขุดคือที่ที่งานดำเนินการ:
- บนพื้นดิน: เมื่อฟอสซิลเกิดขึ้นจากพื้นผิวไม่เกินครึ่งกิโลเมตร ในกรณีนี้ การขุดเหมืองหินขนาดยักษ์โดยใช้การระเบิดและอุปกรณ์พิเศษจะทำกำไรได้มากกว่า (และมีราคาแพงกว่าสำหรับสิ่งแวดล้อม) นี่คือวิธีการขุดแบบโอเพ่นซอร์ส
- ใต้ดิน: การแช่แร่จำนวนมากลงในบาดาลของโลกจำเป็นต้องสร้างเหมือง วิธีการขุดแบบปิดไม่ได้สร้างความเจ็บปวดให้กับระบบนิเวศมากนัก แต่ใช้แรงงานเข้มข้นและเป็นอันตรายต่อมนุษย์มากกว่า
แร่ที่สกัดได้จะถูกส่งไปยังโรงงาน โดยที่วัตถุดิบจะถูกบดขยี้เพื่อเสริมสมรรถนะในภายหลัง เหล็กถูกดึงออกจากสารประกอบเคมีที่มีธาตุอื่น
บางครั้งในการทำเช่นนี้คุณต้องไม่ผ่านขั้นตอนเดียว แต่มีหลายกระบวนการ:
- การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง (อนุภาคแร่เนื่องจากความหนาแน่นทางกายภาพที่แตกต่างกัน สลายตัวเนื่องจากผลกระทบทางกลต่อวัสดุ - การบด การสั่นสะเทือน การหมุน และการคัดกรอง)
- การลอยตัว (ออกซิเดชันของวัตถุดิบที่ถูกบดอย่างสม่ำเสมอด้วยอากาศซึ่งยึดโลหะไว้กับตัวมันเอง)
- การแยกแม่เหล็ก:
- สิ่งเจือปนจะถูกชะล้างออกไปด้วยกระแสน้ำและโลหะจะถูกดึงออกไปด้วยแม่เหล็ก - จะได้แร่เข้มข้น
- ผลิตภัณฑ์จากการแยกด้วยแม่เหล็กผ่านการลอยอยู่ในน้ำ - วัตถุดิบเผยให้เห็นเหล็กอีกครึ่งหนึ่งในรูปแบบบริสุทธิ์
- วิธีการที่ซับซ้อน: ใช้กระบวนการทั้งหมดข้างต้น บางครั้งหลายครั้ง
เหล็กก้อนร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกส่งไปยังโรงงานอิเล็กโทรเมทัลโลจิคัล ซึ่งจะอยู่ในรูปแบบของแท่งโลหะที่มีรูปร่างมาตรฐานหรือสั่งทำพิเศษสูงถึง 12 เมตร และเหล็กหล่อจะถูกส่งไปยังการผลิตเตาถลุงเหล็ก
การใช้งานแร่เหล็ก
วัตถุประสงค์การใช้งาน – การผลิตเหล็กหล่อและเหล็กกล้า
และพวกมันถูกใช้เพื่อสร้างสิ่งต่าง ๆ มากมายที่อยู่รอบตัวเรา เช่น รถยนต์ อุปกรณ์สำนักงาน ท่อส่ง จานและเครื่องจักร การตีขึ้นรูปเชิงศิลปะ และเครื่องมือต่าง ๆ
บทสรุป
แร่เหล็กสำรองจะแสดงบนแผนที่ในรูปแบบของสามเหลี่ยมหน้าจั่วที่มีฐานสีดำกว้าง ป้ายนี้สื่อถึงแก่นแท้ของอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า: เป็นพื้นฐานที่มั่นคงของเศรษฐกิจการผลิตสมัยใหม่ ซึ่งนักการเงินส่วนใหญ่ยังคงถือว่าเป็นจริง ตรงกันข้ามกับตลาดสกุลเงินดิจิทัลต่างๆ
ปริมาณธาตุเหล็กในแร่อุตสาหกรรมอยู่ระหว่าง 16 ถึง 72% สารเจือปนที่เป็นประโยชน์ ได้แก่ Ni, Co, Mn, W, Mo, Cr, V ฯลฯ และสารเจือปนที่เป็นอันตราย ได้แก่ S, R, Zn, Pb, As, Cu ตามกำเนิด แร่เหล็กแบ่งออกเป็น และ (ดูแผนที่)
แร่เหล็กขั้นพื้นฐาน
แร่เหล็กประเภทอุตสาหกรรมแบ่งตามแร่แร่ที่โดดเด่น แร่แมกนีไทต์ประกอบด้วยแมกนีไทต์ (บางครั้งแมกนีเซียน - แมกโนแมกนีไทต์ มักถูกทำให้แข็งตัว - เปลี่ยนเป็นออกไซด์ในระหว่างกระบวนการออกซิเดชัน) สิ่งเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะมากที่สุดของตะกอนคาร์บอเนต สคาร์น และไฮโดรเทอร์มอล อะพาไทต์และแบดเดไลต์ถูกสกัดจากแหล่งคาร์บอเนตในเวลาเดียวกัน ส่วนไพไรต์และซัลไฟด์ที่ประกอบด้วยโคบอลต์ของโลหะที่ไม่ใช่เหล็กจะถูกสกัดจากแหล่งสะสมสการ์น แร่แมกนีไทต์ชนิดพิเศษคือแร่ไททาโนแมกเนติกไทต์ที่ซับซ้อน (Fe-Ti-V) ของแหล่งสะสมแม่เหล็ก แร่ออกไซด์ที่ประกอบด้วยออกไซด์ส่วนใหญ่และแมกนีไทต์ในปริมาณที่น้อยกว่านั้นพบได้ทั่วไปในเปลือกที่ผุกร่อนของแร่ควอทซ์ที่มีแร่เหล็ก (แร่มาร์ไทต์) ในแร่สการ์น แร่ไฮโดรเทอร์มอล และแร่ตะกอนภูเขาไฟ แร่ออกไซด์ที่อุดมสมบูรณ์ประกอบด้วย Fe 55-65% และ Mn สูงถึง 15-18% แร่ซิเดอไรต์แบ่งออกเป็นแร่ซิเดอไรต์แบบผลึกและแร่เหล็กสปาร์ดินเหนียว พวกมันมักเป็นแมกนีเซียน (แมกโนไซด์ไรต์) พบได้ในแหล่งความร้อนใต้พิภพ ตะกอน และตะกอนภูเขาไฟ ปริมาณ Fe โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 30-35% หลังจากการคั่วแร่ไซด์ไรต์ซึ่งเป็นผลมาจากการกำจัด CO 2 จะได้ความเข้มข้นของเหล็กออกไซด์ที่มีรูพรุนละเอียดซึ่งมี 1-2% บางครั้งสูงถึง 10% Mn ในเขตออกซิเดชัน แร่ซิเดอไรต์จะกลายเป็นแร่เหล็กสีน้ำตาล แร่เหล็กซิลิเกตประกอบด้วยเฟอร์รูจินัสคลอไรต์ (, เลปโตคลอไรต์ ฯลฯ ) พร้อมด้วยไฮดรอกไซด์ของเหล็กในบางครั้ง พวกมันก่อตัวเป็นตะกอน ปริมาณ Fe โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 25-40% ส่วนผสมของกำมะถันไม่มีนัยสำคัญฟอสฟอรัสมากถึง 1% มักมีเนื้อสัมผัสที่เป็นอูลิติก ในเปลือกโลกที่ผุกร่อน พวกมันจะกลายเป็นแร่เหล็กสีน้ำตาล บางครั้งก็แดง (ไฮโดรฮีมาไทต์) แร่เหล็กสีน้ำตาลประกอบด้วยเหล็กไฮดรอกไซด์ ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นไฮโดรโกเอไทต์ พวกมันก่อตัวเป็นตะกอน (ทางทะเลและทวีป) และตะกอนของเปลือกโลกที่ผุกร่อน แร่ตะกอนมักมีพื้นผิวที่เป็นน้ำมัน ปริมาณ Fe เฉลี่ยในแร่คือ 30-35% แร่เหล็กสีน้ำตาลของแหล่งสะสมบางส่วน (Bakalskoye ใน CCCP, Bilbao ในสเปน ฯลฯ ) มีมากถึง 1-2% Mn หรือมากกว่า แร่เหล็กสีน้ำตาลที่ผสมโดยธรรมชาติซึ่งก่อตัวในเปลือกหินอุลตร้ามาฟิกที่ผุกร่อนโดยมี Fe 32-48% สูงถึง 1% Ni สูงถึง 2% Cr หนึ่งในร้อยของเปอร์เซ็นต์ Co, V จากแร่ดังกล่าวหล่อโครเมียม - นิกเกิล เหล็กและเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำถูกหลอมโดยไม่มีสารเติมแต่ง (, เฟอร์รูจินัส) - ปริมาณเหล็กต่ำและปานกลาง (12-36%) แร่เหล็กที่แปรสภาพประกอบด้วยชั้นควอตซ์, แมกนีไทต์, เฮมาไทต์, แมกนีไทต์-เฮมาไทต์ และซิเดอไรต์สลับกันบาง ๆ ในสถานที่ที่มีส่วนผสมของซิลิเกตและคาร์บอเนต มีความโดดเด่นด้วยสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายในปริมาณต่ำ (S และ R - หนึ่งในร้อยของเปอร์เซ็นต์) เงินฝากประเภทนี้มักจะมีปริมาณสำรองแร่ที่ไม่ซ้ำกัน (มากกว่า 10 พันล้านตัน) หรือขนาดใหญ่ (มากกว่า 1 พันล้านตัน) ในเปลือกโลกที่ผุกร่อนซิลิกาจะถูกพาออกไปและมีแร่เฮมาไทต์ - มาร์ไทต์จำนวนมากปรากฏขึ้น
ปริมาณสำรองและปริมาณการผลิตที่ใหญ่ที่สุดพบได้ในแร่ควอตซ์ไซต์ Precambrian และแร่เหล็กที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งเกิดขึ้นจากแร่เหล่านี้ แร่เหล็กสีน้ำตาลตะกอน เช่นเดียวกับแร่สการ์น แร่ไฮโดรเทอร์มอล และคาร์บอเนตแมกนีไทต์นั้นพบได้น้อยกว่า
การได้รับประโยชน์จากแร่เหล็ก
มีแร่ที่อุดมสมบูรณ์ (มากกว่า 50% Fe) และแร่ที่ไม่ดี (น้อยกว่า 25% Fe) ที่ต้องการ สำหรับคุณลักษณะเชิงคุณภาพของแร่ที่อุดมสมบูรณ์ ปริมาณและอัตราส่วนของสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะ (ส่วนประกอบที่ก่อให้เกิดตะกรัน) ซึ่งแสดงโดยค่าสัมประสิทธิ์พื้นฐานและโมดูลซิลิคอนมีความสำคัญ ตามขนาดของค่าสัมประสิทธิ์พื้นฐาน (อัตราส่วนของผลรวมของเนื้อหาของแคลเซียมและแมกนีเซียมออกไซด์ต่อผลรวมของซิลิคอนออกไซด์และ ) แร่เหล็กและความเข้มข้นของพวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นกรด (น้อยกว่า 0.7) การไหลในตัวเอง (0.7 -1.1) และพื้นฐาน (มากกว่า 1.1 ) แร่ที่ไหลได้เองนั้นดีที่สุด: เมื่อเปรียบเทียบกับแร่พื้นฐานแล้ว แร่ที่เป็นกรดจะต้องเติมหินปูน (ฟลักซ์) ในปริมาณที่เพิ่มขึ้นเข้าไปในประจุของเตาถลุงเหล็ก ตามโมดูลัสของซิลิคอน (อัตราส่วนของปริมาณซิลิคอนออกไซด์ต่ออะลูมิเนียมออกไซด์) การใช้แร่เหล็กจะถูกจำกัดอยู่เพียงประเภทของแร่ที่มีโมดูลัสต่ำกว่า 2 แร่เกรดต่ำที่ต้องการการเสริมสมรรถนะ ได้แก่ ไททาโนแมกนีไทต์ แมกนีไทต์ และแมกนีไทต์ ควอตซ์ที่มีปริมาณแม่เหล็ก Fe มากกว่า 10-20% มาร์ไทต์ ออกไซด์ของออกไซด์ และออกไซด์ของออกไซด์ที่มีปริมาณ Fe มากกว่า 30% แร่ซิเดอไรต์ ไฮโดรโกเอไทต์ และไฮโดรโกเอไทต์-เลปโตคลอไรต์ที่มีปริมาณ Fe มากกว่า 25% ขีดจำกัดล่างของปริมาณ Fe ทั้งหมดและแมกนีไทต์สำหรับการฝากแต่ละครั้ง โดยคำนึงถึงขนาด การทำเหมือง และสภาวะทางเศรษฐกิจ ถูกกำหนดโดยมาตรฐาน
แร่ที่ต้องการการเสริมสมรรถนะแบ่งออกเป็น ที่ได้ประโยชน์ง่าย และ ที่ได้ประโยชน์ยาก ซึ่งขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของแร่ ตลอดจนลักษณะเนื้อสัมผัสและโครงสร้าง แร่ที่แปรรูปง่าย ได้แก่ แร่แมกนีไทต์และแมกนีไทต์ควอตซ์ แร่ที่แปรรูปยาก ได้แก่ แร่เหล็กซึ่งเหล็กมีความเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของผลึกคริสตัลไลน์และคอลลอยด์ เมื่อบดแล้ว จะไม่สามารถเปิดเผยแร่ธาตุแร่ได้เนื่องจากมีขนาดเล็กมาก และเจริญเติบโตอย่างประณีตด้วยแร่ธาตุอโลหะ การเลือกวิธีการเสริมสมรรถนะจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของแร่ คุณสมบัติเนื้อสัมผัสและโครงสร้าง ตลอดจนลักษณะของแร่อโลหะ ตลอดจนคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของแร่ แร่แมกนีไทต์ได้รับการเสริมสมรรถนะด้วยวิธีแม่เหล็ก การใช้การแยกแม่เหล็กแบบแห้งและเปียกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการผลิตสารสกัดเข้มข้นที่มีคุณภาพ แม้ว่าจะมีปริมาณธาตุเหล็กที่ค่อนข้างต่ำในแร่ดั้งเดิมก็ตาม หากมีแร่เฮมาไทต์เชิงพาณิชย์อยู่ในแร่ ร่วมกับแมกนีไทต์ การลอยตัวด้วยแม่เหล็ก (สำหรับแร่ที่กระจายอย่างประณีต) หรือแรงโน้มถ่วงแม่เหล็ก (สำหรับแร่ที่แพร่กระจายอย่างหยาบ) จะใช้วิธีการเสริมสมรรถนะ หากแร่แมกนีไทต์มีปริมาณอะพาไทต์หรือซัลไฟด์ ทองแดง สังกะสี แร่โบรอน และอื่นๆ ในปริมาณทางอุตสาหกรรม ก็จะมีการลอยอยู่ในน้ำเพื่อแยกแร่ออกจากของเสียจากการแยกด้วยแม่เหล็ก รูปแบบการเพิ่มปริมาณแร่แมกนีไทต์ไททาโนแมกนีไทต์และอิลเมไนต์-ไทเทเนียมแมกนีไทต์ประกอบด้วยการแยกแม่เหล็กเปียกแบบหลายขั้นตอน เพื่อแยกอิลเมไนต์ออกเป็นไททาเนียมเข้มข้น ของเสียจากการแยกแม่เหล็กแบบเปียกจะถูกเสริมด้วยการลอยตัวหรือแรงโน้มถ่วง ตามด้วยการแยกด้วยแม่เหล็กในสนามความเข้มสูง
รูปแบบการเสริมสมรรถนะสำหรับแมกนีไทต์ควอตซ์ไซต์ ได้แก่ การบด การแยกส่วน และการเสริมสมรรถนะแม่เหล็กสนามต่ำ การเพิ่มปริมาณเฟอร์รูจินัสควอตซ์ไซต์ที่ถูกออกซิไดซ์สามารถทำได้โดยวิธีแม่เหล็ก (ในสนามแม่เหล็กแรง) การคั่ว วิธีแม่เหล็ก และการลอยตัว ในการเสริมสมรรถนะแร่เหล็กสีน้ำตาลอูลิติกของไฮโดรโกเอไทต์-เลปโตคลอไรต์ จะใช้วิธีแรงโน้มถ่วงหรือแม่เหล็กโน้มถ่วง (ในสนามแม่เหล็กแรง) นอกจากนี้ ยังมีการวิจัยเกี่ยวกับการเสริมสมรรถนะแร่เหล่านี้โดยใช้วิธีการคั่วแบบแม่เหล็ก ดินเหนียวไฮโดรโกเอไทต์และแร่ (โบลเดอร์) ได้รับการเสริมสมรรถนะด้วยการล้าง แร่ซิเดอไรต์มักจะได้รับผลประโยชน์จากการคั่ว เมื่อแปรรูปแร่ควอทซ์ไซต์ที่เป็นเฟอร์รูจินัสและแร่สการ์นแมกเนไทต์ มักจะได้รับความเข้มข้นที่มีปริมาณ Fe 62-66% ในความเข้มข้นของการแยกแม่เหล็กแบบเปียกจากแร่อะพาไทต์ - แม่เหล็กและแร่แมกนีไทต์ของเหล็กอย่างน้อย 62-64%; สำหรับการแปรรูปโลหะไฟฟ้าจะมีการผลิตสารเข้มข้นโดยมีปริมาณ Fe ไม่น้อยกว่า 69.5%, SiO 2 ไม่เกิน 2.5% ความเข้มข้นของแรงโน้มถ่วงและการเสริมสมรรถนะด้วยแม่เหล็กด้วยแรงโน้มถ่วงของแร่เหล็กสีน้ำตาลอูลิติกถือเป็นมาตรฐานโดยมีปริมาณ Fe อยู่ที่ 48-49%; เมื่อวิธีการเสริมสมรรถนะดีขึ้น ข้อกำหนดสำหรับความเข้มข้นจากแร่ก็เพิ่มขึ้น
แร่เหล็กส่วนใหญ่จะใช้ในการถลุงเหล็ก จำนวนเล็กน้อยทำหน้าที่เป็นสีธรรมชาติ (ดินเหลืองใช้ทำสี) และสารถ่วงน้ำหนักสำหรับการขุดเจาะสารละลายดินเหนียว
ปริมาณสำรองแร่เหล็ก
ในแง่ของปริมาณสำรองแร่เหล็ก (งบดุล - มากกว่า 100 พันล้านตัน) CCCP อยู่ในอันดับที่ 1 ของโลก ปริมาณสำรองแร่เหล็กที่ใหญ่ที่สุดใน CCCP นั้นกระจุกตัวอยู่ในยูเครน ในพื้นที่ภาคกลางของ RSFSR ทางตอนเหนือของคาซัคสถาน ในเทือกเขาอูราล ทางตะวันตกและตะวันออกของไซบีเรีย จากปริมาณสำรองแร่เหล็กที่สำรวจทั้งหมด 15% มีความอุดมสมบูรณ์และไม่ต้องการการเสริมสมรรถนะ 67% ได้รับการเสริมสมรรถนะโดยใช้วงจรแม่เหล็กอย่างง่าย 18% ต้องการวิธีการเสริมสมรรถนะที่ซับซ้อน
KHP, เกาหลีเหนือ และ CPB มีปริมาณแร่เหล็กสำรองจำนวนมาก ซึ่งเพียงพอสำหรับการพัฒนาโลหะวิทยาเหล็กของตนเอง ดูเพิ่มเติม