Железная руда - свойства, месторождения и запасы в россии

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:

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

Космическая теория происхождения золота

Среди металлов, благородный №79 в природе встречается очень редко. Существует гипотеза образования Солнечной системы в результате взрыва сверхновой. В недрах этой звезды происходил синтез химических элементов, которые по атомной массе тяжелее водорода и гелия. Таким образом, подтверждается гипотеза, что золото не может образоваться в результате термоядерных реакций в самих космических телах.

Как утверждают астрономы, золото может образовываться в результате больших космических катастроф, которые называются гамма-всплесками. Уникальное свечение, сохраняющееся на месте взрыва, указывает на то, что во время катастрофы может происходить образование значительного количества тяжелых элементов, в том числе золота.

По оценкам исследователей астрофизического центра, количество золота, образованного и выброшенного в пространство во время слияния двух нейтронных звезд может соответствовать 10 лунным массам.

Образовавшийся в результате столкновения материал, богатый нейтронами, может сформировать элементы, которые проходят стадию радиоактивного распада, излучая свечение.

Среди версий о том, как образовалось золото на Земле, преимущество остается за космическим происхождением в результате столкновения с другими космическими телами, произошедшее во времена застывания расплавленной коры планеты.

Кричное железо

Кричное железо, которое получалось в результате сыродутного процесса, отличалось мягкостью, однако еще в древности был открыт способ получения более твердого металла. Для этого применялось сваривание, а также закалка железных изделий или их цементация.

— Реклама —

Способ получения сварного железа, а также методы поверхностной закалки, по-видимому, были впервые применены в 1400 г. до н.э. в Армении, в небольшом местечке Шохдок-Карадаг, расположенном к северо-востоку от горы Арарат.

Здесь имелись богатые залежи железных руд, так называемых гематитов, а также запасы топлива в виде обширных лесных массивов. Жители этого района начали выплавлять железо, основываясь на опыте разработки и плавки медных руд.

Выплавляемое в Закавказье железо шло в Месопотамскую долину, в Шумерийское государство, в страны, расположенные в Передней Азии, а оттуда — и в Египет.

Несколько позже возникли и другие центры выделки железа. Стремление иметь более прочные орудия труда и оружие привело к открытию метода производства стали. Уже в античном мире начиная с первой половины I тысячелетия до н.э. сталь широко использовалась для изготовления орудий труда и оружия.

Греческие авторы в своих работах различают понятия железа, которое они называли «сидеро», и стали, которую они называли «халипс». Это название происходило от народа халипсов, жившего в то время на юго-восточном берегу Черного моря.

Археологические объекты

Археологические объекты сделаны из стали и железа, созданы людьми и часто конструируются как инструменты. Эти предметы позволяют антропологам и археологам познакомиться с народами разных времен и культур. Археологические железные предметы подвержены активной коррозии, вызванной хлорид-ионами, присутствующими в захоронениях. Эта коррозия может принимать форму потоотделения или мокроты, при которых на поверхности остаются желтые, коричневые или оранжевые капли в средах с повышенной влажностью. RH выше 55%.

Уборка

Для очистки следует использовать механические методы (скальпель, микромотор, стальные щетки и абразивные диски, микропескоструйный аппарат, ультразвуковое долото).

Структурная консолидация

Следует использовать клеи, убедитесь в обратимости клея перед проведением обработки. Также можно использовать армирующее стекловолокно.

Стабилизация

щелочная сульфитная обработка
Обработка NaOH / этилендиамином
обработка низкотемпературной водородной плазмой
обработка субкритических флюидов (40 атм., 180 C, 0,5% NaOH)
катодная поляризация

Технология обогащения

Подготовительный процесс

Предварительным этапом обогащения железных руд является дробление и измельчение. Цель этих операций – получить массу нужной величины кусков и частиц, а также отделить пустую породу. Обычно для этого применяется грохочение (просеивание) и классификация (разделение водным потоком частиц по крупности) исходного материала.

Основной процесс

Непосредственно процесс обогащения может включать в себя один из следующих методов:

Сухая, мокрая или комбинированная магнитная сепарация. В основу процесса заложена различная магнитная проницаемость химических веществ. В случае мокрой сепарации специальные электромагнитные барабаны забирают минералы, насыщенные ферромагнитами из пульпы. Сухой метод заключается в снятии магнитной фракции из подаваемой шихты, вращающейся лентой.
Использование суспензий средней плотности между железом и пустой породой, даёт возможность применять гравитационную сепарацию.
Флотационный метод основан на использовании специального реагента, позволяющего формировать воздушно-жидкостную металлическую пену, которая затем снимается и направляется на дальнейшую переработку.
Самым простым способам обогащения является промывка. Сама по себе она малоэффективна, поэтому применяется совместно с другими методами. Но в случае загрязнённости исходной породы глиной или песком, без неё не обойтись.

После процесса обогащения концентрат подвергают агломерации и отправляют на доменную, а затем при необходимости, и кислородно-конверторную плавку. Отходы производства могут быть использованы для извлечения редких или цветных металлов, иногда их употребляют при изготовлении песка и щебня.

Вспомогательный процесс

В ходе технологии обогащения часто приходится прибегать к вспомогательным процессам, обеспечивающим удаление ненужных фракций: пыли, шлама, влаги. Сгущение, спекание, фильтрование, сушка дают возможность получить концентрат необходимой готовности для последующего использования.

Этапы металлургического производства.

Ответ на главный вопрос статьи «железная руда: что из нее делают» очень прост: из железных руд добывают сталь, чугун, сталистые чугуны и железо.

При этом металлургическое производство начинается с добычи основных компонентов для производства металлов: каменного угля, железной руды, флюсов. Затем на горно-обогатительных комбинатах добытую железную руду обогащают, избавляясь от пустых пород. На специальных заводах занимаются подготовкой коксующихся углей. В доменных цехах руда превращается в чугун, из которого затем производят сталь. А сталь, в свою очередь, превращается в готовый продукт: трубы, листовую сталь, прокат и прочее.

Производство черных металлов условно делят на две стадии, в первой из них получают чугун, во второй чугун преобразовывают в сталь.

После похищения огня

История технической цивилизации предваряется изобретением огня. Показательно, что у всех народов мира есть миф о похищении огня с неба. С той давней поры и до наших дней — долгое восхождение с вершинами, за которыми мы не всегда видим единый процесс: переход от костра к очагу, горну, особым плавильным печам, открытия новых видов топлива: от дерева — к древесному углю, позднее — к каменному углю, нефти и, наконец, к использованию электричества и атомной энергии.

Каждый следующий скачок мог произойти не раньше, чем появлялись для этого новые возможности повысить температуру. Представим для наглядности единый процесс развития технической цивилизации с точки зрения температурного потенциала эпохи в виде следующей схематической диаграммы роста температуры по тысячелетиям:

Первый важнейший после изобретения огня температурный скачок — переход от костра к печам (повышение температуры от 700 до 900° и выше). Именно в это время возникают два новых вида производства: медная металлургия и изготовление керамики.

Следующие тысячелетия (IV—II до н. э.) характеризуются началом и распространением производства бронзы. Как видно с периодом «бронзового века» не связан существенный подъем температурного потенциала эпохи. Такая стабильность могла бы, вероятно, иллюстрировать общую закономерность, наблюдаемую в эволюции: отсутствие необходимости преодолеть барьер (в случае бронзы — температурный) не всегда благоприятствует ускорению развития человека и его культуры. (Достаточно напомнить роль оледенения, которое явно способствовало быстрому становлению культуры пещерного человека.)

На рубеже III—II тысячелетий до новой эры происходит следующий температурный скачок (1400° и выше). И возникает новая пара ремесел: производство стекла (с использованием примеси железа как красящего вещества для цветных стекол) и железная металлургия (стекловидная масса образуется в качестве шлака).

Пока железо рассматривалось как побочный продукт другого производства, его просто выбрасывали. И оставалось оно шлаком до тех пор, пока человек не осознал самостоятельной ценности железа. А осознав, сразу стал ценить его необычайно дорого (в восемь раз дороже золота и в сорок раз дороже серебра).

В культурах бронзового века железо как шлак часто встречается в больших количествах, однако не менее полутора – двух тысячелетий должно было пройти до начала его особого изготовления.

Сама диаграмма доказывает, что все древние производства действительно представляли собой единое целое: видно, что для разных ремесел требуются одни и те же температуры. Этим отчасти объясняют те сложности, с которыми нередко сталкивается археолог при попытке установить, к какому виду деятельности относится находка. Так, например, трудно отличить стеклодувную печь от железоплавильной.

Не всегда облегчают дело и химические анализы остатков руды и шлаков.

Если груду топлива расположить вокруг костра в форме горшка, это может существенно повысить температуру. Первое такое расположение топлива было явно случайным. Но от него еще очень далеко до сознательного построения горна как бы в виде одного большого горшка — куполообразного глиняного свода.

Лингвист О. Н. Трубачев использовал модель горна у первобытных народов для объяснения, почему у древних славян (как и во многих других языках) слова «горн» и «горшок» происходят от одного корня. Так нерасчлененный характер ранних ремесел отразился и в языке.

На примере истории металлов видно, как привлечение методов современных естественных наук позволяет уточнить последовательность этапов развития материальной культуры человечества.

От экспериментального воспроизведения ученые переходят к построению общей картины того, как человек овладевал энергией и материальными ресурсами земного шара. Поэтому теперь об исследователе с полным правом можно сказать словами Б. Пастернака, который… назвал историка пророком, предсказывающим назад.

Роль железа в земледелии

Овладение железом способствовало развитию земледелия. Железный топор и соха с железным лемехом способствовали расширению обработки земли. Железные орудия обеспечили обработку полей не только в безлесных, но и в лесных местах, где приходилось предварительно вырубать деревья.

Вместе с распространением железа земледелие превратилось в важную отрасль производства. Развитие земледелия отразилось и на характере скотоводства, которое либо превратилось в дополнение к земледелию, либо развивалось в самостоятельную отрасль — кочевое скотоводство.

Как получают щелочные металлы?

Массовое получение щелочных металлов считается одним из самых сложных процессов. Это обусловлено высокой активностью данного соединения, поскольку в природе оно встречается исключительно в связанном виде. Сильные восстановители требуют больших энергетических затрат. Они могут быть полученны четырьмя способами:

Литий производят из оксида в вакууме либо посредством электролиза хлорида этой руды, который получают путем переработки сподумена.
Натрий получают путем прокаливания соды и угля в закрытом плотно тигле. Еще одним способом получения данного металла является электролиз расплава хлорида натрия с задействованием кальция.
Рубидий и цезий получают восстановлением хлоридов, соединением с помощью кальция при температуре от 700 и до 800 градусов. Если задействуют цирконий, температура может опускаться до 650 градусов. Такая технология получения металла из руды является энергозатратной и дорогой.
Калий производят при выполнении электролиза расплава солей либо пропусканием паров натрия через хлорид данного соединения. Этот металл получают при вступлении в реакцию гидроксида калия и жидкого натрия при температуре 440 градусов.

Археологические объекты

Уборка

Структурная консолидация

Стабилизация

щелочная сульфитная обработка
Обработка NaOH / этилендиамином
обработка низкотемпературной водородной плазмой
обработка субкритических флюидов (40 атм., 180 C, 0,5% NaOH)
катодная поляризация

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Самородное железо

Происхождение теллурическое (земное) железо редко встречается в базальтовыхлавах (Уифак, о. Диско, у западного берега Гренландии, вблизи г. Касселя Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют пирротин (Fe1-xS) и когенит (Fe3C), что объясняют как восстановление углеродом (в том числе и из вмещающих пород), так и распадом карбонильных комплексов типа Fe(CO)n. В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных (серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при восстановительных реакциях. Очень редко встречается в зоне окисления рудных месторождений, при образовании болотных руд. Зарегистрированы находки в осадочных породах, связываемые с восстановлением соединений железа водородом и углеводородами. Почти чистое железо найдено в лунном грунте, что связывают как с падениями метеоритов, так и с магматическими процессами. Наконец, два класса метеоритов — железокаменные и железные содержат природные сплавы железа в качестве породообразующего компонента.

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.

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.

Бурый железняк

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.

Шпатовый железняк

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

История консервационных и реставрационных подходов [ править ]

Древний

Древние ремонтировали поврежденную керамику с помощью металлических булавок или скоб, которые могли быть сделаны из меди, свинца или бронзы. Также могли использоваться клеи животного или растительного происхождения. Фрагменты других сосудов иногда использовались для замены поврежденных или отсутствующих частей объекта. Декоративные элементы на заменяемых частях могли совпадать или не подходить к остальной части вазы.

Греческий — Чернофигурный Киликс с сиренами — Уолтерс 4837 — Сторона Б. Несколько небольших отверстий вокруг ручек использовались для ремонта в древности.

18 — начало 20 века

Методы реставрации, используемые в период с 18 по начало 20 века, как правило, пытались восстановить сосуды до почти первозданного состояния и скрыть любые доказательства прошлых повреждений. Археологические открытия и всплеск популярности древнегреческого искусства в 18-19 веках создали высокий спрос на предметы и артефакты. Традиционный метод реставрации начинался с повторной сборки фрагментов сосуда. Недостающие фрагменты были заменены новыми глазурованными и обожженными керамическими изделиями, а промежутки заделаны гипсом. Затем поверхность красили, иногда обильно. Использованные материалы включали шеллак , протеиновые клеи, масляные краски, гипс, гипс, сульфат бария, кальцит, глина, каолин и жидкое стекло (силикат кальция). В некоторых случаях декоративные изображения подвергались цензуре и закрашивались, чтобы удовлетворить вкусы современного общества и потенциальных коллекционеров.

Современный

Современный подход к консервации, как правило, предполагает использование неразрушающих методов оценки объектов и методов реставрации, которые подчеркивают разницу между областями современного ремонта и древнего мастерства. В реставрациях используются обратимые клеи, краски и другие материалы. Отделы консервации в музеях, таких как Вилла Гетти, подходят к консервации древней керамики с целью «визуально объединить заполненные области и сделать их менее навязчивыми, но при этом отличить их от оригинальной керамики и сохранить историю объекта».

Материалы [ править ]

Самая древнегреческая керамика — это терракота, разновидность обожженной глиняной керамики. Состав минералов, металлов, органических и других неорганических материалов в глине варьируется в зависимости от ее источника. Эти изменения влияют на цвет глины до и после обжига. Железо — наиболее распространенный материал, содержащийся в глине, и может придавать объекту красный, серый или бледный цвет. Керамика может представлять собой грубую посуду, которая не украшена или представляет собой минимально украшенную утилитарную посуду, или прекрасную посуду, которая украшена, тонко залита и используется для различных целей, включая церемониальное использование. Роспись ваз в основном создавалась с помощью шликера, тонкого прозрачного слоя глины, который менял цвет после обжига. Другие материалы, используемые в вазах, включают добавленный пигмент, добавленную глину для создания рельефа на поверхности или разбавленный блеск, добавляющий цвет после обжига. Неравномерно нанесенный блеск или пропуски зажигания также приводили к вариациям цвета или текстуры поверхности. Позолота также иногда добавлялась после обжига.

1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Цель курса – сформировать представления об истории и основных методах музейной реставрационно-консервационной практики, приобрести теоретические знания и практические навыки работы по реставрации и консервации музейных предметов.

Задачи курса:

1) познакомить студентов с понятиями «консервация» и «реставрация»,

2) рассмотреть историю развития консервационно-реставрационной деятельности и направления работы ведущих реставрационных центров России,

3) сформировать представления об основах теории и методологии реставрации,

4) уяснить основные положения этики профессии консерватора-реставратора,

5) разобраться в специфике полевой консервации археологических предметов,

6) изучить методы консервации и реставрации археологических находок из камня, кости, дерева, бронзы, железа, благородныхметаллов и других материалов.

К освоению содержания курса предъявляются следующие требования.

Студент, прослушавший его, должен знать содержание понятий «консервация» и «реставрация», историю формирования консервационно-реставрационной деятельности, основы реставрационной этики, особенности полевой консервации археологических находок, лабораторные методы реставрации и консервации археологических изделий из различных материалов.

Студент должен уметь использовать полученные на семинарских и лабораторных занятиях знания в практической деятельности, применить при необходимости простейшие методы реставрации и консервации музейных предметов.

Предусмотрены следующие формы работы студентов: лекции, практические и лабораторные занятия, контрольные работы, домашние задания, рефераты и курсовые работы.

Виды контроля работы студентов: 1) текущий, включает ответы на практических занятиях по теоретической части семинара, написание контрольных работ, выполнение лабораторных заданий, 2) итоговый, состоит из ответа на экзамене. Результатирующая оценка формируется на основании успеваемости на практических и лабораторных занятиях (отсутствие задолженностей) и ответе на экзамене.

Курс «Консервация и реставрация музейных предметов» является дисциплиной специализации, ее содержание осваивается на четвертом курсе студентами, обучающимися по специальности «музеология».

Учебно-методический комплекс включает организационно-методический отдел, перечень тем курса с характеристикой их содержания, распределение часов курса по темам и видам работ, учебно-методические материалы с тематикой практических занятий и списками рекомендуемой литературы, с тематикой лабораторных занятий, с темами рефератов и курсовых работ, глоссарием с основными понятиями дисциплины и перечнем контрольных вопросов к экзамену, а также библиографические списки основной и дополнительной литературы ко всему курсу.

Факторы, определяющие ценность руд

Рентабельность разработки каждого конкретного месторождения объясняется целым набором условий:

Количественный и качественный состав основного минерала, то есть опять же концентрация железа в руде. Понятно, что чем она выше, тем лучше. Этот фактор оказывает решающее влияние на выход конечного продукта и сам процесс плавки. Именно он повышает производительность оборудования и не требует дополнительных затрат на обогащение.

Что касается запасов месторождения, то необходимый минимум для окупаемости вложенных средств, по расчётам экономистов, составляет 600 млн. тонн. Меньшие размеры не покрывают затрат на создание необходимой инфраструктуры: производственных мощностей, инженерных сетей, дорог, жилья, общественных сооружения.

Также, большое значение имеет остальной состав руды – то есть пустая порода, способная в зависимости от своих качеств увеличивать или уменьшать выход шлака.
Очень важную роль играет наличие примесей. Если полезные из них улучшают качество выплавленного металла, то от вредных компонентов нужно избавляться сложными технологическими методами или нейтрализовать их неблагоприятное воздействие.
Физико-металлургические свойства руды, тоже необходимо учитывать. Обогатимость, прочность, размягчаемость, размеры кусков, влажность – всё это факторы, определяющие потенциальную ценность месторождений железных руд.
Кроме того, имеет значение и способность исходного материала восстанавливаться – отдавать кислород, что существенно ускоряет процесс выплавки.
Одним из условий, определяющих экономическую целесообразность разработки, является глубина залегания рудного тела и место его расположения в зависимости от удалённости от развитых экономических районов. Преодоление этих проблем требует прокладки дорог, обеспечения месторождения людскими и энергетическими ресурсами.

Низкое потребление не стимулирует

В советские времена потребление редких и редкоземельных металлов для высокотехнологической промышленности составляло примерно 8500 тонн. Два года назад было 1160 тонн, сейчас потребление опустилась ниже 1000 тонн. И это, как отметил академик Похиленко, показывает уровень нашей высокотехнологической промышленности. К сожалению, низкое потребление, то есть отсутствие спроса, не стимулирует развитие разведочных работ и добычных компаний по этому направлению.

Рения, металла, без которого невозможно строить двигатели самолетов, в мире производится всего 54 тонны в год, и почти все закупают Штаты. А в России рения производится всего лишь сотни килограммов. Хотя российской промышленности требуется не менее пяти тонн в год

Практически все металлы, что мы производим, констатировал Николай Похиленко, мы вывозим и при этом практически все ввозим в виде готовой продукции. Мы вывозим германий, но ввозим его в виде продукта. Рения, металла, без которого невозможно строить двигатели самолетов, производится в мире всего 54 тонны в год, и почти все закупают Штаты. А в России рения производится всего лишь сотни килограммов. Хотя российской промышленности требуется не менее пяти тонн рения в год. И так со многими металлами.

Оба докладчика согласились с тем, что Россия нуждается в восстановлении геологической отрасли, для чего необходимо создание соответствующей госкорпорации или Министерства геологии. Необходимо увеличить государственные ассигнования на геологию как минимум в три раза. Если этого не сделать, будет сложно обеспечить возобновление ресурсов по широкому кругу твердых полезных ископаемых. И наши планы развития высокотехнологической промышленности будут упираться в серьезные риски, связанные уже с состоянием национальной безопасности. Потому что нам могут что-то не продать из того, что мы сами не нашли и не добываем. Нормальное функционирование таких отраслей, как ракетостроение, самолетостроение, электроника и атомная промышленность, может оказаться под угрозой.

Металлургическая промышленность

Представляет собой отрасль производства по получению разнообразных металлов из руды. Металлургией называют не только промышленное производство. Этот термин применяется и к науке, изучающей различные промышленные методы получения металла. Металлургический процесс представляет собой восстановление катионов металла с задействованием самых различных восстановителей. Металл из руды получают при задействовании определенных восстановителей. Последние подбирают с учетом активной составляющей металла, затратах, соблюдения экологических правил. Обязательно рассматривают и целесообразность выполнения металлургического процесса. Применяют три основных технологии получения металла из различной руды:

электрометаллургическую;
пирометаллургическую;
гидрометаллургическую.

Каждый метод обработки руды имеет свои особенности.

Подведение итогов

Металлы, которые используются в производстве различных изделий, не являются чистыми. Большинство добывают в виде руды. Она изымается в карьеры чаще всего подрывным способом и доставляется на перерабатывающий металлургический комбинат. Конкретный метод обработки зависит от разновидности руды.Получаемый в результате металл может быть условно чистейшим, поскольку содержит некоторое количество примесей. Это не делает его пригодным для производства конечных изделий, поскольку материал еще не обладает всеми необходимыми эксплуатационными свойствами. Для изготовления металлической продукции используют сплавы.