4. Железные руды

Руда – природное образование содержащее металлы в таких соединениях и концентрациях, при которых их промышленное использование возможно и экономически целесообразно.

Рудой называют минеральные ископаемые, содержащие металл. Кроме соединения, содержащего металл (оксида, сульфида и др.), в руду входят вещества, не содержащие металла. Они называются пустой породой.

Свое название руды получают по тому металлу, который содержится в наибольшем количестве. Железные руды в основном содержат железо. В зависимости от содержания железа руды делятся на бедные (<30% ), средние (30—50 % ) и богатые (>50 % ). Кроме соединений железа, в руде находятся также и другие минералогические составляющие: глина, кварцит, глинозем, известняк.

По виду соединений железа руды разделяются на следующие типы.

1. Магнитный железняк. Железо в состав этой руды входит в виде магнетита . Соединение это состоит из и . Оно обладает магнитными свойствами, поэтому руда получила название магнитный железняк. Магнетит входит в руду в виде плотной зернистой массы, вкрапленной в кремнистую или кремнисто-глиняную породу. Он имеет блестящую черно-синюю окраску. Под действием влаги и воздуха оксид железа в молекуле магнетита окисляется до . Окисленный магнетит по составу приближается к гематиту . Поэтому его оценивают также и по окисленности. Магнитные железняки — трудно восстановимые руды. Обычно магнитный железняк содержит 50—60 % железа.

2. Красный железняк. Железо находится в нем в виде гематита - безводного оксида железа . Руда более мягкая, чем магнитный железняк. Если провести куском руды по фарфору, то остается красная черта. Эти руды образовались путем выветривания магнитных железняков. Содержание железа, как правило, высокое (50—70 %). Руды характеризуются высокой восстановимостью. Руды могут быть кусковатыми, но чаще размельченными, пылеобразными. Пустая порода кремнистая. Содержание серы и фосфора невысокое.

3. Бурый железняк. В этой руде железо представлено в виде водных оксидов — лимониты и гетиты . Бурые железняки образовались путем выветривания и окисления других железных руд. Обычно бурый железняк смешан с глиной или кварцитом. Руды эти легко восстановимы благодаря малой плотности и высокой пористости, увеличивающейся при испарении влаги. Цвет руды бурый или желтый. Бурые железняки трудно обогащаются, их использование ограничено.

4. Сидериты — это соединение оксидов железа с углекислым газом . Они называются также шпатовыми железняками, содержание железа в них невысокое (30—40 %).

5. Что такое флюсы?

Введение флюсов в состав агломерата или в доменную печь необходимо для понижения температуры плавления пустой породы железной руды или агломерата и злы кокса, а также для перевода их в легкоплавкий жидкий шлак, который легко выходит из печи. Химический состав необходимого флюса определяют в зависимости от состава пустой породы и золы топлива. Если в пустой породе и в золе много кремнезёма, то вводят в печь или в шихту для агломерации — основные флюсы, т.е. вещества, содержащие известь. Оксид кальция, имеющий щелочной характер, нейтрализует кремнезём и связывает серу. Если в пустой породе руды содержатся оксиды кальция и магния, приходится прибегать к добавке кислых флюсов, содержащих кремнезём. В первом случае используют известняк, во втором - кварциты.

Наиболее распространённым флюсом для доменного и агломерационного производства является известняк. Основную массу известняка составляет . При нагревании известняк разлагается с образованием извести и углекислого газа: = СаО + . Известь является шлакообразующим компонентом.

Известняк для доменной плавки должен быть кусковатым (крупность 25-60 мм), прочным, не образовывать мелочи, а главное не содержать серы, фосфора и кремнезёма. Эти примеси вредны, так как кремнезём снижает флюсующую способность известняка, а сера и фосфор частично переходят в чугун. В лучших сортах известняка содержание кремнезёма и глинозёма не превышает 1%. Месторождения известняка находятся вблизи Череповца - Пикалевское, Студёновское возле Липецка, Агаповское на Урале и др.