Как найти в руде металл

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. 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:

1. Промывка.

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.

1. Гравитационная очистка.

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.

1. Магнитная сепарация.

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.

1. Флотация.

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.

Автомобиль, телефон, даже холодильник – вся эта техника сделана из железа, производство которого очень сложный процесс. Основное сырье для получения этого ценного материала – это минералы, в которых есть частицы необходимого металла. Простыми словами, это порода, содержащая сплавы. В мире встречается огромное количество этого ресурса, способы ее обработки и получения из нее полезных ископаемых могут быть очень разнообразны, но начинается все на рудниках. Что такое горная руда, как происходит ее добыча и переработка, будет рассказано в этой статье.

Классификация руды

Руда – это полезное ископаемое, из которого добывают различные формы металлов. В природе встречается два вида: черная и цветная. Последняя в свою очередь делится на тяжелые и легкие сплавы, а также драгоценные металлы. Серебро, золото, платина – они тоже добываются в виде камней, а свой внешний вид приобретают уже после обработки на предприятиях.

Экономическая ценность ресурса определяется по наличию в ней главного составного элемента. Существуют богатые, как их еще называют, жирные и бедные полезные ископаемые.

Классификация ископаемых руд по содержанию металлов.

Железная	Медная	Алюминиевая	Золото
Бедная	Богатая	Бедная	Богатая	Бедная	Богатая	Бедная	Богатая
26%	>50%	0,5 – 1%	>3%	20 – 25%	40 – 60%	1%	7,7%

Свойства определяются также основным составным компонентом. Некоторые из них обладают магнитными свойствами, в то время как другие совершенно инертны.

Не многие знают, что значение слова «руда» произошло от «raũdas», красный. Это обуславливается цветом оксида железа, который был в больших количествах в горной породе.

Руды черных металлов

Железо – один из самых распространенных элементов на земле. Для производства используется минерал, который содержит более 25% сырья. Разработка более бедных пород не будет окупаться, поэтому они не используются.

Самые распространенные ископаемые:

• Магнитный железняк;
• Красный железняк;
• Железистый кварцит.

Больше всего запасов находится в Южной Африке, Индии, Северной и Южной Америке, Австралии. Мировые залежи, по оценкам экспертов, могут составлять около 800 миллиардов тонн, подтвержденными среди них являются 200 миллиардов тонн. Возможно в земле скрывается еще много полезных ископаемых, о которых человек даже не имеет представления.

Железная руда отличается друг от друга способом своего происхождения. Есть три вида возникновения железа в породах. Первый – осадочный. Двухвалентное железо, которое было в воде, связывалось с кислородом, превращаясь в плотное соединение и оседало на дно. Таким образом образовался железняк. Его находят даже в местах, где моря высохли уже миллионы лет назад. В такой руде очень высокое количество металлического компонента, но, как правило, его качество довольно низкое.

Второй путь образования – магматический. Образовалась она во время извержения вулканов и вырывания магмы на поверхность. Железо и другие металлические примеси смешивались с раскаленной лавой, под действием высоких температур и давления. Но попадая наружу, они застывали, оставаясь в больших глыбах камней. Содержание металла в такой руде может колебаться от 20 до 60%.

Третий способ – метаморфический. При перемещении земной коры некоторые ее участки с необходимыми элементами попадали под вышезалегающие породы. Эти участки подвергались воздействию высоких давлений и температур. За миллионы лет эти процессы приводили к изменению состава исходного материала. В ходе того же перемещения земной коры руда перемещалась ближе к поверхности. Так и образовывалась железная руда с высоким содержанием полезного компонента (до 75%).

К рудам  черных металлов относятся также породы, которые имеют в составе марганец, титан, хром, никель, кобальт, вольфрам и другие редкие металлы. В богатой может содержаться от 0,5 до 10 % основного компонента, ведь он достаточно нечасто встречается в природе. Главное, чтобы их добыча и переработка была экономически выгодна для производства.

Руды цветных металлов

Научно минерал руды из меди называется куприт, производное от химического элемента Cu, который содержится в породе. Не смотря на большую распространенность этого металла в мире, его количество в полезном ископаемом не большое, от 0,5%. В природе руд бывает шесть видов:

• Колчеданная;
• Стратиформная;
• Медно-никелевая;
• Гидротермальная;
• Карбонатовая;
• Скарновая.

Чаще всего добывается колчеданная, это сочетание меди и железа, с незначительными примесями других компонентов. Немного уступает ей стратиформная, которая представлена сочетанием сланцев и песчаников. Ресурсы другого вида встречаются значительно реже. Массивных медных самородков не существует, она образуется только в виде смесей. Образование меди происходило во время извержения вулканов, что и обуславливает эту особенность.

Сейчас ведутся споры по поводу происхождения алюминия. Одни считают, что это результат разложения известняков и железа, другие – огромных температур при извержении вулканов. Существует и осадочная теория, что он образовался из-за выветривания горных пород. Добывается он карьерным и шахтным способом. Учитывая мягкость породы, ее получение очень похоже на вырубание каменного угля. Большинство других руд получают в сплавах со многими химическими примесями. Их обработка почти не отличается от обработки меди или алюминия.

По распространенности, алюминий превосходит даже железо. Его залежи исчисляются миллиардами тонн, но себестоимость производства намного выше, что и устанавливает цену на этот продукт.

Руды, богатые золотом

Золотая руда – это химические соединения металлов, из которых можно выделить золото. Она похожа на сплавы, например, с серебром или железом. Отделить их от породы довольно сложно, это физико-химический процесс, называемый диссоциацией, когда катионы под воздействием электрического тока осаждаются на электродах.

Создавайте будущее вместе с нами

Присоединяйтесь к нашей команде: мы создаем финтех-сервисы для 28 млн клиентов и опережаем рынок на 5 лет. Работаем на результат и делаем больше, чем от нас ждут.

Подобный процесс используется и при производстве меди. Кстати, в медной руде также можно найти эти соединения, поэтому осадок, который образуется при медном производстве, также подвергается этому процессу. Кроме нее, в мире существуют и самородки. Это камни, в которых превалирует содержание Au.

Очень часто находят драгоценный металл в комбинации с теллуром. В России, а именно на Урале, встречается такой редкий сплав как мальдомит (сочетание с висмутом), который еще называется черное золото. В Мексике же и Колумбии можно найти даже руду с родием.

Старейший золотоносный рудник России находится на Урале. Его открытие произошло еще в далеком 1742 году, и он значительно повлиял на экономическое состояние государства. Здесь находили и самородки, и россыпи ценнейшего металла, к тому же, высокого качества. Даже сейчас уральское золото очень высоко ценится в мире.

Добыча рудных полезных ископаемых в России

Минеральный потенциал территории России огромен. Это связано с выгодным географическим расположением страны. Здесь можно найти все возможные виды рельефа, а значит, большое количество полезных ископаемых. Сейчас РФ является крупнейшим импортером металлического сырья в мире.

Руда	Месторождения	Добыча металла в год
Железная	Оленегорское Ковдорское Костомукшское Абаканское Нижнеангарское Рудногорское Коршуновское	16,2 млн тонн.
Медная	Краснотурьинское Красноуральское Сибаевское Блявинское	741 тысяч тонн
Алюминиевая	Северный Урал Красноярский край	6,3 млн тонн
Оловянная	Янское нагорье (Верхоянск) в районе Певека, Омсукчана (на Колымском нагорье) Дальнегорск	2 тысячи тонн
Золото	россыпные месторождения в бассейнах рек Витим, Алдан, Енисей, Колыма	47,2 тонны
Платина	Уральские горы	25 тонн

Горная руда очень важна для существования человека, ведь без нее не возможна даже транспортировка электричества по проводам. Это полезное ископаемое играет огромную роль в техническом развитии человечества. Месторождения металлов все еще не разработаны, и могут обеспечивать мир еще долгие годы.

Оригинал взят у crustgroup в Атака лёгкой бригады (CIV25)

Производство железа на территории Руси было известно с незапамятных времен. В результате археологических раскопок в районах, прилегающих к Новгороду, Владимиру, Ярославлю, Пскову, Смоленску, Рязани, Мурому, Туле, Киеву, Вышгороду, Переяславлю, Вжищу, а также в районе Ладожского озера и в других местах обнаружены сотни мест с остатками плавильных горшков, сыродутных горнов, так называемых «волчьих ям» и соответствующие орудия производства древней металлургии. В одной из волчьих ям, выкопанной применявшей для выплавки железа, близ села Подмоклого в южной части Подмосковного угольного бассейна, была найдена монета, датированная 189 годом Мусульманской эры, что соответствует началу IX века современного летоисчисления. Это значит, что железо на Руси умели выплавлять еще в те далёкие, глубоко дохристианские времена.

Фамилии русского народа буквально кричат нам о распространённости металлургии повсеместно по территории древней Руси: Кузнецов, Ковалёв, Коваль, Коваленко, Ковальчук. По распространённости русские «металлургические» фамилии, пожалуй, соперничают даже с архетипическим английским Джоном Смитом (который, по факту blacksmith, то есть тот же кузнец).

Однако путь любого меча или ствола пушки всегда начинался гораздо раньше металлургического горна и, тем более, кузницы. Любой металл — это в первую очередь топливо (уголь или кокс для его выплавки), а во вторую очередь — сырьё для его производства.

Здесь я сразу должен расставить акценты. Почему топливо — это первоочередное условие, а сама железная руда так смело отодвинута мной на второй план? Всё дело в логистике процессов перевозки руды и топлива, необходимых для производства железа в средние века.

Ведь основным, причём наиболее качественным топливом для выплавки средневекового, кричного железа, служил древесный уголь.
Даже сейчас, в современный просвещённый век, задача получения качественного древесного угля является отнюдь не такой простой, как это кажется на первый взгляд.
Наиболее качественный древесный уголь получается только из очень ограниченного количества пород дерева — из всех достаточно редких и медленно растущих твёрдолиственных пород (дуб, граб, бук) и из архетипической русской берёзы.
Уже из хвойных — сосны или ели древесный уголь получается гораздо более хрупким и с большим выходом мелочи и угольной пыли, а пытаться получить хороший древесный уголь из мягколиственных осины или ольхи практически нереально — выход годного падает по сравнению с дубом почти в два раза.

В случае же, если достаточного количества лесов на территории, где водились месторождения железа, не было, или же леса в данной местности были уничтожены предыдущими поколениями металлургов, приходилось выдумывать различные эрзац-заменители.
Например, в Средней Азии, несмотря на качественные рудные месторождения железа, с лесом было туго, в силу чего вместо древесного угля приходилось использовать вот такое инновационное топливо:

Если кто не понял — это коровий кизяк. Можно конский, бараний, козлиный или ослиный — особой роли не играет. Кизяк месили руками в плоские лепёшки (как-то вот так), а потом раскладывали сушиться на солнце.
Понятное дело, в такой ситуации говорить о «постоянстве состава» топлива не приходилось, да и температура пламени от сгорания такого «композитного топлива» была гораздо ниже, чем у качественного древесного угля.

Другая, гораздо более технологичная замена древесного угля возникла в мире гораздо позже. Речь, конечно же, идёт о коксе, на котором сейчас зиждется вся современная чёрная металлургия.
История «изобретения» кокса насчитывает всего лишь две сотни лет. Ведь именно коксовая батарея в которой «уголь выжигал сам себя» была первым, мощнейшим залпом индустриальной революции. Именно она, коксовая батарея, а не нефтяная вышка создала тот «мир угля и пара», который мы любим теперь вспоминать в книгах, фильмах и аниме о стимпанке.

Задолго до промышленной революции в Англии уже разрабатывались богатые залежи каменного угля, который, однако, использовался почти исключительно для отопления домов. Плавка же руды в Англии производилась, как и во многих местах мира, только на древесном угле. Связано было это с неприятным фактом, характерным для большинства каменных углей

— они содержат в своём составе немалые количества фосфора и серы, которые очень вредны для получаемого в горне железа.

Однако, Великобритания

— это остров. И, в конечном счёте, растущие потребности английской металлургии, основанной на древесном угле, превзошли все возможности английских лесов. Английским Робин Гудам оказалось просто негде прятаться — увеличение выплавки железа свело на нет почти все леса туманного Альбиона. В конечном счёте это стало тормозом для производства железа, так как плавка требовала огромного количества дров: на переработку одной тонны руды — почти 40 кубометров дровяного сырья.
В связи с возраставшим производством железа возникла угроза полного уничтожения лесов. Страна вынуждена была ввозить металл из-за границы, главным образом из России и Швеции. Попытки применить для выплавки железа ископаемый каменный уголь долгое время были безуспешны, по причине, указанной выше.
Только в 1735 году заводчик Абрагам Дерби после многолетних опытов нашёл способ выплавлять чугун, используя коксующийся каменный уголь. Это была победа. Но до этой победы в начале IX века нашей эры оставалось ещё больше 900 лет.

Итак, возить дрова (или даже готовый древесный уголь) к железу не получается просто из-за логистики процесса

— топлива надо по массе в 4-5 раз больше массы руды, а по объёму и того больше — раз в десять минимум. Легче привести железо к топливу.

Топливо в Древней Руси есть, и с избытком. А что на Русской платформе с железом?
А вот с железом есть вопросы.
Качественной железной руды на Русской равнине нет.

Сразу ловлю крики: «Как, а Курская магнитная аномалия? Самые качественные магнитные железняки в мире!».
Да, одни из самых качественных в мире. Открыты в 1931 году. Глубина залегания — от 200 до 600 метров. Задача явно не для технологий, бывших в распоряжении древних славян в IX веке нашей эры. Это сейчас всё выглядит красиво, а для того времени картинка современного железнорудного карьера — это как для современного человечества путешествия к Альфе Центавра. В теории можно, а вот на практике — нет:

В итоге, в IX веке на Руси надо делать выбор из чего-то, входящего в этот список всех используемых сейчас человечеством железных руд:

— магнитный железняк — более 70% Fe в виде магнетита Fe3О4 (пример: как раз описанная нами Курская магнитная аномалия)
— красный железняк— 55-60% Fe в виде гематита Fe2О3 (пример: опять таки Курская магнитная аномалия или Криворожский бассейн)
— бурый железняк (лимонит) — 35-55% Fe в виде смеси гидроксидов трехвалентного железа Fe2O3—3H2O и Fe2O3—H2O (пример: загубленое Украиной Керченское месторождение).
— шпатовый железняк — до 40% Fe в виде карбоната FeCO3 (пример: Бакальское месторождение)

Магнетит и гематит на Русской платформе лежат глубоко, шпатового железняка на ней вообще нет.
Остаётся бурый железняк (лимонит).
Сырьё, мягко говоря, хреновое — достаточно посмотреть на концентрации железа в нём, но прикол в том, что оно есть на территории тогдашней Руси почти что везде. Кроме того, это «почти что везде» чудесным образом оказывется в непосредственной близости от тогдашнего источника качественного угольного топлива — могучих лесов Русской равнины.

Речь, конечно же, о торфяных болотах и о лимоните, который ещё часто называют болотным железом.
Кроме болотного железа похожий генезис имеют луговое и озёрное железо. Однако, как вы увидите дальше, копать такое железо выгоднее всего было на болоте.

Для понимания широты распространённости фактической добычи этого местного ресурса на Руси достаточно, как и в случае с «металлургическими фамилиями» просто открыть любую географическую карту и посмотреть на названия русских, украинских, белорусских или литовских деревень.
И сразу же вам в глаза бросится громадное количество топонимов со словами Гута, Буда, Руда. Вот их значения:

Гута: стеклоплавильный завод
Руда: добыча болотного железа
Буда: добыча поташа из растительной золы.

Вы найдёте такие деревни повсюду — широким поясом в Полесских болотах — от Бреста до Сум. Источников «болотной руды» на Руси было полно. «Болотное железо» образуется вообще практически везде, где происходит переход от кислородосодержащих почв к бескислородному слою (в аккурат на стыке этих двух слоёв).
В болотах просто эта граница расположена, в отличии от других типов местности, очень близко к поверхности, поэтому там конкреции железа можно копать буквально лопатой, лишь снимая тонкий слой болотной растительности.

Вот так непритязательно выглядит болотное железо (bog iron).
Но именно оно спасло Русь.

Сами по себе залежи болотного железа представляют из себя классические россыпи.
Россыпи обычно гораздо менее масштабные месторождения, нежели рудные тела, их общий объём редко превышает десятки тысяч тонн (в то время, как рудные месторождения могут содержать миллионы и миллиарды тонн руды), но отработка россыпей обычно гораздо проще выработки рудного тела.
Россыпь обычно можно разработать чуть ли не голыми руками и при минимальном дроблении породы, поскольку россыпи залегают обычно в уже разрушенных, осадочных породах.
Это вообще повсеместная практика: сначала отрабатываются россыпи — потом уже руды.
Причём — по всем металлам, минералам или соединениям.

Кстати, «деревянное олово» (о котором я писал в цикле о Катастрофе Бронзового века) — это тоже россыпь.

Однако, нельзя сказать, что отработка россыпей болотного железа была простым занятием.

Болотное железо добывалось тремя основными способами.

Первый — летом с плотов вычерпывался придонный ил на болотных озерах и на реках, вытекающих из болот. Плот удерживался на одном месте шестом (один человек) и еще один человек черпаком доставал ил со дна. Достоинства данного способа – простота, и малые физические нагрузки на работников.
Недостатки – большое количество бесполезного труда, так как мало того что с болотным железом черпалась пустая порода, но кроме того, приходилось ещё и поднимать наверх большие количества воды вместе с илом. Кроме того, черпаком сложно выбирать грунт на большую глубину.

Второй способ. Зимой в местах где протоки промерзали до дна сначала вырубался лед, а затем так же вырубалось донное отложение, содержащее болотное железо. Достоинства данного способа: возможность выбрать большой слой,содержащий болотное железо. Недостатки: физически трудно долбить лед и мерзлую землю. Добыча возможна только на глубину промерзания.

Третий способ был наиболее распространён. На берегу у проток или болотных озер собирался сруб, как для колодца, только больших размеров, например, 4 на 4 метра. Затем внутри сруба начинали выкапывать сначала накрывающий слой пустой породы, постепенно заглубляя сруб. Затем так же выбиралась порода, содержащая болотное железо. Накаты бревен добавлялись по мере заглубления сруба.
Постоянно поступающая вода периодически вычерпывалась. Можно, безусловно, было и просто копать без укрепления стен бревнами, но в случае очень вероятного осыпания подмываемого грунта, и засыпания работников в яме – спасти вряд ли кого бы получалось – люди быстро захлебывались и тонули. Достоинства данного способа: возможность выбрать весь слой, содержащий болотное железо, и меньшие трудозатраты, по сравнению со вторым способом. Кроме того, возможно было ещё до начала добычи приблизительно определить качество добываемого сырья («тамошнии жители судят также о доброте руды по роду дерев, на оной растущих; таким образом отыскиваемую под березником и осинником почитают лучшею, потому, что из оной железо бывает мягче, а в таких местах, где растет ельник, жестче и крепче»).
Недостатки: приходится всё время работать в воде.

В общем — древнерусским рудокопам приходилось нелегко. Сейчас, конечно же, реконструкторы по всему миру делают выезды на природу и даже раскапывают ямки в местах посуше и подоступнее, где можно легко добыть немного болотной руды:

Дети реконструкторов счастливы. В IX веке всё было, я думаю, иначе.

Однако, для осознания ситуации на Руси в IX-XII веках надо понимать масштабы того промысла, который был организован нашими предками на столь завалящем ресурсе, как болотные россыпи.

Ведь, если сам по себе процесс выкапывания ила на болотах не оставлял за собой никаких следов, прослеживаемых сквозь столетия, то вот последующая обработка болотного железа оставила следы в культурном слое, да ещё и какие!

Ведь для сыродутного процесса, который в то время использовался в древнерусской металлургии и давал сильножелезистый шлак , была нужна очень богатая железом руда. А лимонит, как мы помним — руда бедная.
Для получения хорошего концентрата лимонита необходимо было предварительное обогащение добываемых руд — как болотных, так и луговых. Поэтому древнерусские металлурги обязательно обогащали болотные железные руды, идущие в плавку.

Операция обогащения была очень важным технологическим условием для производства железа в сыродутных печах.
Позднейшие исследования, путём анализа исторических памятников, выявили следующие приемы обогащения руд:

1) просушка (выветривание, в течении месяца);
2) обжиг;
3) размельчение;
4) промывка;
5) просеивание.

Получение высококонцентрироваиной руды не могло ограничиться только одной или двумя операциями, а требовало планомерной обработки всеми указанными приемами. Археологически известной операцией является обжиг руды.
Как понимаете, обжиг тоже требовал качественного топлива (древесного угля) причём тоже в немалых количествах.

При археологических разведках у деревни Ласуны на побережье Финского залива в одном из шурфов была обнаружена куча обожженной руды. Для всех операций обогащения руды требуется очень простой инвентарь: для размельчения руды — деревянная колода и ступа, а для просеивания и промывания — деревянное решето (сетка из прутков).
Недостатком обжига болотной руды в кострах и ямах, являлось неполное удаление из нее воды при обжиге больших кусков и большие потери при обжиге маленьких кусков.

В современном производстве, конечно же, обогащение происходит гораздо проще — мелко дробленая руда смешивается с таким же молотым коксом и подается в аппарат похожий на большую мясорубку. Шнек подает смесь руды и кокса на решетку с отверстиями не более 8 мм. Выдавливаясь через отверстия такая однородная смесь попадает в факел пламени, при этом кокс сгорает, оплавляя руду, а кроме того из руды выжигается сера, таким образом одновременно происходит и сероочистка сырья.

Ведь в болотном железе, как и в каменном угле, содержаться вредные примеси — сера и фосфор. Можно, конечно, было найти сырье содержащее мало фосфора (ну, относительно мало — в рудном железе его всё же всегда меньше, чем в болотном). Но найти болотное железо содержащее мало и фосфора и серы было практически невозможно. Поэтому, вдобавок к целой индустрии добычи болотного железа возникла и не менее масштабная индустрия его обогащения.

Для понимания размаха это действа приведу один пример: при раскопках в Старой Рязани в 16 из 19 жилищ горожан обнаружены следы «домашней» варки железа в горшках в обыкновенной печи.
Западноевропейский путешественник Яков Рейтенфельс, побывав в Московии в 1670 году писал, что «страна московитов — это живой источник хлеба и металла».

Вот так, на голом месте, не имея под собой ничего, кроме бедных лесных почв с чахлыми берёзками и торфяных болот, внезапно наши предки обнаружили буквально у себя под ногами «золотую жилу». И пусть это была не жила, а россыпь и не золотая, а железная — ситуация от этого не поменялась.

Только ещё формирующаяся страна получила своё место в мире и цивилизационный путь, который приведёт её к пушкам Балаклавы, к танку Т-З4 и к МБР «Тополь-М».
Ресурсы. Работа. Производство. Оружие.

Потому что имея ресурсы — ты неизбежно приходишь к оружию. Или — кто-то чужой приходит за твоими ресурсами.
На Руси наступил Железный век.
Век — а точнее — тысячелетие русского оружия.

Тысячелетие, в котором меч будет подниматься — и опускаться снова, после того, как очередной враг будет разбит и выброшен прочь из берёзовых лесов и торфяных болот.

И враги не заставили себя ждать.
Ведь в Х веке уже набирала силу гонка вооружений Железного Века.

Добывание металлов из руд

Огромное большинство металлов находится в природе в виде соединений с другими элементами.

Только немногие металлы встречаются в свободном состоянии, и тогда они называются самородными. Золото и платина встречаются почти исключительно в самородном виде, серебро и медь — отчасти в самородном виде; иногда попадаются также самородные ртуть, олово и некоторые другие металлы.

Добывание золота и платины производится или посредством механического отделения их от той породы, в которой они заключены, например промывкой водой, или путем извлечения их из породы различными реагентами с последующим выделением металла из раствора. Все остальные металлы добываются химической переработкой их природных соединений.

Минералы и горные породы, содержащие соединения металлов и пригодные для получения этих металлов заводским путем, носят название руд. Главными рудами являются окислы, сульфиды и карбонаты металлов.

Получение металлов из руд составляет задачу металлургии — одной из наиболее древних отраслей химической промышленности.

Важнейший способ получения металлов из руд основан на восстановлении их окислов углем.

Если, например, смешать красную медную руду (куприт); Сu₂О с углем и подвергнуть сильному накаливанию, то уголь, восстанавливая медь, превращается в окись углерода, а медь выделяется в расплавленном состоянии:

Сu₂О + C = 2Cu + CO

Подобным же образом производится выплавка чугуна из железных руд, получение олова из оловянного камня SnO₂ и восстановление других металлов из окислов.

При переработке сернистых руд сперва переводят сернистые соединения в кислородные путем обжигания в особых печах, а затем уже восстанавливают полученные окислы углем. Например:

 2ZnS + 3O₂ == 2ZnO + 2SO₂

ZnO + C = Zn+CO

В тех случаях, когда руда представляет собой соль угольной кислоты, ее можно непосредственно восстанавливать углем, как и окислы, так как при нагревании карбонаты распадаются на окись металла и углекислый газ. Например:

ZnCO₃ = ZnO + СO₂

Обычно руды, кроме химического соединения данного металла, содержат еще много примесей в виде песка, глины, известняка, которые очень трудно плавятся. Чтобы облегчить выплавку металла, к руде примешивают различные вещества, образующие с примесями легкоплавкие соединения — шлаки. Такие вещества называются флюсами. Если примесь состоит из известняка, то в качестве флюса употребляют песок, образующий с известняком силикат кальция. Наоборот, в случае большого количества песка флюсом служит известняк.

Во многих рудах количество примесей (пустой породы) так велико, что непосредственная выплавка металлов из этих руд является экономически невыгодной. Такие руды предварительно «обогащают», т. е. удаляют из них часть примесей. Особенно широким распространением пользуется флотационный способ обогащения руд (флотация), основанный на различной адсорбционной способности чистой руды и пустой породы.

Техника флотационного способа очень проста и в основном сводится к следующему. Руду, состоящую, например, из сернистого металла и силикатной пустой породы, тонко измельчают и заливают в больших чанах водой. К воде прибавляют какое-нибудь малополярное органическое вещество, например сосновое масло, способствующее образованию устойчивой пены при взбалтывании воды, и небольшое количество специального реагента, так называемого «коллектора» , который хорошо адсорбируется поверхностью флотируемого минерала и делает ее неспособной смачиваться водой. После этого через смесь снизу пропускают сильную струю воздуха, перемешивающую руду с водой и прибавленными веществами, причем пузырьки воздуха окружаются тонкими масляными пленками и образуют пену. В процессе перемешивания частицы флотируемого минерала покрываются слоем адсорбированных молекул коллектора, прилипают к пузырькам продуваемого воздуха, поднимаются вместе с ними кверху и остаются в пене; частицы же пустой породы, смачивающейся водой, оседают на дно. Пену собирают, отжимают из нее масло и получают руду с значительно большим процентным содержанием металла.

Для восстановления некоторых металлов из их окислов применяют вместо угля водород, кремний, алюминий, магний и другие элементы.

Процесс восстановления металла из его окисла с помощью другого металла называется металлотермией. Если, в частности, в качестве восстановителя применяется алюминий, то процесс носит название алюминотермии.

Применение алюминия основано на том, что при его горении выделяется гораздо больше тепла, чем при сжигании многих других металлов. Так, например, при образовании 1 граммолекулы Al₂O₃ выделяется 393 ккал, тогда как при образовании 1 граммолекулы Fе₂O₃ — только 195 ккал.Но мы уже говорили в свое время, что для разложения какого-либо соединения нужно затратить столько же энергии, сколько выделилось при его образовании. Поэтому, если поджечь смесь окиси железа с алюминием, то не только происходит восстановление железа, но и остается большой избыток тепла, составляющий 393— 195= 198 ккал на ка-ждую граммолекулу образующейся окиси алюминия. Происходящая реакция выражается уравнением

2Аl + Fe₂O₃ = 2Fe + Аl₂O₃ + 198 ккал

Реакцию обычно проводят в ограниченном пространстве и очень быстро, при этом температура смеси достигает 3500°. При такой температуре железо выплавляется, а окись алюминия в виде шлака всплывает на поверхность жидкого железа.

Смесь магнитной окиси железа Fe₃O₄ с алюминием, известная под названием термита, применяется на практике для сваривания железных предметов, например трамвайных рельсов. Для этого место стыка рельсов окружают кожухом из огнеупорного материала по форме рельса, куда вливают получаемое из термита расплавленное железо. Под действием высокой температуры концы рельсов размягчаются и свариваются или спаиваются жидким железом.

Металлургические процессы, протекающие при высоких температурах, называют пирометаллургическими. Пиро-металлургическим путем получают железо, 85—90% меди и т. д. Руды, которые содержат небольшое количество металла и не могут быть обогащены флотацией, перерабатывают г и д р о м е-таллургическим путем. Для этогомелкоизмельченную руду обрабатывают различными химическими реагентами (растворы кислот, щелочей и др.). При такой обработке металл переходит в раствор, откуда его затем осаждают в чистом виде или в виде соединений, которые подвергают дальнейшей переработке. Гидрометаллургическим путем перерабатывают, в частности, окисленные медные руды, содержащие до 0,5% металла.

Редкие металлы обычно содержатся в рудах в очень незначительных количествах (сотые и тысячные доли процента). Для извлечения этих металлов руды сначала обогащают. Получаемый при этом концентрат подвергают затем химической переработке с целью выделить соединения металла в чистом виде. Последней стадией является выделение металла в свободном состоянии.

Очень важным способом получения металлов является также электролиз. Некоторые наиболее активные металлы получаются исключительно путем электролиза, так как все другие средства оказываются недостаточно энергичными для восстановления их ионов.

200 201 202

Вы читаете, статья на тему Добывание металлов из руд

Как найти железную руду в реальной жизни?

Как правило, железная руда находится в возвышенности и вблизи скалистых холмов и пещер. Путешествуя по районам Хайленда, следите за большими почерневшими камнями, которые намного темнее обычных камней и валунов, мимо которых вы проходите. 20 июля 2021 г.

Где найти железную руду в реальной жизни?

Китай, Бразилия, Австралия, Россия и Украина входят в пятерку крупнейших производителей железной руды, но значительные объемы также добываются в Индии, США, Канаде и Казахстане. Вместе эти девять стран производят 80 процентов мировой железной руды.

Как определить железную руду?

Железная руда откладывается слоями и течет по «жилам», как и золото. Проверьте добытую горную руду. Используя небольшой редкоземельный магнит, проверьте каждую часть камень на следы магнетизма. Если железная руда существует, она будет магнитной.

Могу ли я найти железо на заднем дворе?

Оказывается, многие металлы можно просто найти в почве. Попробуйте этот простой эксперимент по извлечению. Поиски железной руды на заднем дворе могут быть интересным занятием.

Сколько железа осталось в мире?

По данным Геологической службы США (USGS), мировые запасы сырой железной руды составляют около 170 миллиардов тонн по состоянию на 2019 год с содержанием железа 81 миллиард тонн.

Почему железная руда красная?

Red Iron, краситель для керамики на основе оксида железа. Ржавчина, ржавое или ржавое железо. Железная руда, которая может быть гематитом (буквально, похожим на кровь камнем), таконитом или другими типами железной руды красного цвета. … Конструкционная сталь, т.к. он часто производится без защиты от ржавчины или только с красным оксидным покрытием..

Легко ли найти железную руду?

Их можно найти в любом месте коренной породы чуть выше уровня моря во всех биомах — кроме ледяного биома. Лучший способ найти железо — выкопать шахту, найти пещеру или овраг. Отсюда вы можете легко найти жилу железной руды, чтобы начать.

Посмотрите также, какое самое большое пресноводное озеро в мире по площади поверхности?

Является ли руда золотом?

Большая часть мировой золотой руды используется для создания Ювелирные изделия и декоративные элементы. Руда – месторождение в земной коре одного или нескольких ценных минералов. Самые ценные рудные месторождения содержат металлы, необходимые для промышленности и торговли, такие как медь, золото и железо. Медная руда добывается для различных промышленных целей.

Вы умеете делать железо?

Железо на Земле производится или, точнее, извлекается из железной руды. … Сегодня железо производят нагревание гематита или магнетита в доменной печи вместе с формой углерода, называемой «кокс», а также карбонатом кальция (CaCO₃), более известный как известняк.

Можно ли найти железо в песке?

Айронсэнд найдено по всему миру. Хотя минеральный состав железа в железном песке в основном состоит из магнетита, песок обычно смешивается с другими типами песка, который смывается вниз по течению или на берег из горных или подводных отложений. … Песок, используемый для добычи полезных ископаемых, обычно содержал от 19% до 2%.

Можно ли получить железо из грязи с помощью магнита?

Поскольку железо сильно магнитится, вы может извлечь его из любого типа пляжного песка с помощью магнита. Сконструируйте барабанный магнит, который предлагает более эффективный способ извлечения большого объема железа, чем перемещение плоского магнита по песку.

Есть ли в Китае собственная железная руда?

Будучи крупнейшей страной по производству и экспорту стали, спрос Китая на железную руду был высоким. Тем не мение, Китай сильно зависит от импорта железной руды, при этом около 80 процентов ресурсов железной руды поступает из-за рубежа. Около 60 процентов ресурсов железной руды Китая поступает из Австралии и 20 процентов из Бразилии.

Является ли железо естественным для земли?

Помимо того, что обычно встречается на земле, по данным Лос-Аламосской национальной лаборатории, его много на солнце и в звездах. По данным лаборатории Джефферсона, железо имеет решающее значение для выживания живых организмов. В растениях он играет роль в производстве хлорофилла.

Где добывают железную руду в США?

В добыче железной руды в США преобладают докембрийские залежи железной формации вокруг Озеро Верхнее, в Миннесоте и Мичигане; такие месторождения ранее также разрабатывались в Висконсине. За последние 50 лет более 90% железной руды США добывалось из месторождений Верхнего озера.

Где добывают железо в Индии?

В Индии основные месторождения железной руды расположены в штатах Одиша, Джаркханд, Чхаттисгарх, Карнатака и Гоа, при этом доля Odisha составляет около 50% от общего объема производства в Индии.

Железо — это камень?

Железо (Fe) один из самых распространенных породообразующих элементов, что составляет около 5% земной коры. Это четвертый по распространенности элемент после кислорода, кремния и алюминия и после алюминия самый распространенный и широко распространенный металл.

Смотрите также, какой самый большой остров в Индийском океане?

У нас кончится железо?

Железо является самым распространенным элементом на Земле, но не в земной коре. Степень доступного запасы железной руды не известны

, хотя Лестер Браун из Worldwatch Institute предположил в 2006 году, что железная руда может закончиться в течение 64 лет (то есть к 2070 году), исходя из роста спроса на 2% в год.

Как сделать железные слитки?

Железные слитки можно в основном получить плавка железной руды в печи или доменной печи. Однако их также можно найти в храмах, подземельях и сундуках в крепостях. Из зомби и шелух редко выпадают предметы, сделанные из железа, из-за того, что они носят железную броню или держат железный инструмент, или просто сам железный слиток.

Где я могу фармить железную руду?

Лучшая локация железной руды Нового Света для ранней игры — это регион, который окружает северную сторону Эверфолла. YouTuber LastOneNW наметил удобный маршрут для выращивания железа, который проведет вас по городу, но если вы спешите, отправляйтесь в район Faith’s Bounty к северо-западу от Everfall.

Где лучшее место для железа?

Ищите участки нагорья рядом с непроходимыми участками, так как они будут рядом с горами и обычно имеют несколько жил железной руды. Как правило, железная руда находится в более высоких местах и возле скалистых холмов и пещер.

Как называется горная жила?

жила, в геологии рудное тело, вкрапленное в определенных границах в нежелательные породы или минералы (пустая порода). Термин, используемый геологами, является почти синонимом термина жила, используемый майнерами.

Где находится руда?

Руда может накапливаться через геологическая активность, например, когда вулканы выносят руду из глубин планеты на поверхность. Это называется внутренним процессом. Руда также может накапливаться, когда морская вода циркулирует через трещины в земной коре и откладывает минералы в районах вокруг гидротермальных источников.

Является ли медь рудой?

Основные формы, в которых встречаются медные руды, включают самородную медь, медно-порфировые соединения, массивные месторождения и смешанные руды. Самородная медь — это просто металл, найденный чистый в природе.

…

Руды.

	медь (в процентах)*
Самородная медная руда
халькоцит	79.9
ковеллит	66.5
халькопирит	34.6

Как я могу сделать железо в домашних условиях?

Как The Crucible плавил железо за 6 шагов:

1. Собирайте железную руду. Железную руду можно купить или собрать, но для наглядности мы собрали руду сами. …
2. Построить печь. …
3. Подготовьте восстановитель. …
4. Зарядить печь. …
5. Нагрев железной руды и древесного угля. …
6. Последние штрихи.

Как плавится железо?

При комнатной температуре атомы железа находятся в необычной рыхлой упаковке; когда железо нагревается выше 912 градусов по Цельсию, атомы становятся более плотно упакованными, прежде чем снова разорваться при 1394 градусах по Цельсию и, в конечном итоге, расплавиться при 1538 градусов по Цельсию.

Как мы делаем железо?

Ингредиенты для изготовления пригодного для использования железа были известняк, железняк, кокс и воздух. Кокс является топливом, а железная руда обеспечивает железную руду. Железный камень сначала обжигают в кальцинирующих печах, расположенных рядом с доменными печами, для удаления примесей.

Является ли железо магнитным?

Железо магнитное, поэтому любой металл, содержащий железо, будет притягиваться к магниту. Сталь содержит железо, поэтому стальная скрепка тоже будет притягиваться к магниту. Большинство других металлов, например алюминий, медь и золото, НЕ магнитятся. Два металла, которые не обладают магнитными свойствами, — это золото и серебро.

Есть ли железо в пляжном песке?

Однако у него есть еще один уникальный источник железа: пляжный песок, состоящий из оксида железа называется титаномагнетитом.

Как получить железо из земли?

Чтобы добраться до кусочков железа в руде, ты должен это вынюхать. Плавка включает в себя нагрев руды до тех пор, пока металл не станет губчатым и химические соединения в руде не начнут разрушаться. Самое главное, он выделяет кислород из железной руды, которая составляет большую часть обычных железных руд.

Как превратить железо в сталь?

Чтобы сделать сталь, железо необходимо отделить от кислорода и добавить небольшое количество углерода. Оба выполняются путем плавление железной руды на очень высокая температура (1700 градусов по Цельсию или более 3000 градусов по Фаренгейту) в присутствии кислорода (из воздуха) и угля, называемого коксом.

Смотрите также, почему газ может течь

Кому Австралия продает железо?

Китай Ведущие рынки экспорта железной руды из Австралии в 2002 финансовом году

В 2021 финансовом году стоимость железной руды, экспортированной из Австралии в Китай составил около 126,8 млрд австралийских долларов. В то время Китай был ведущим экспортером австралийской железной руды в стоимостном выражении.

Китай перестал покупать железную руду?

Китай хочет снизить зависимость от австралийской железной руды

Однако в месячном объеме Китай в последнее время импортирует меньше железной руды: в мае было 89,8 млн тонн по сравнению с 98,6 млн долларов, закупленных в апреле, и 102,1 млн долларов в марте. Общий объем импорта из Австралии в Китай в мае составил 13,6 млрд долларов США.

В какой стране самая качественная железная руда?

Австралия Австралия и Бразилия являются одними из крупнейших в мире производителей железной руды и владеют значительной частью мировых запасов железной руды. На Австралию приходится половина мирового экспорта железной руды. Бразилия экспортировала около 23% всего мирового экспорта железа.

Где мы берем железо?

К хорошим источникам железа относятся:

• печень (но избегайте этого во время беременности)
• красное мясо.
• бобовые, такие как красная фасоль, фасоль эдамаме и нут.
• орехи.
• сухофрукты – например, курага.
• обогащенные сухие завтраки.
• соевая мука.

Мы превратили грязь в железо

Добыча железной руды

Выплавка железа из камней (извлечение первобытного железного века)

Первобытная жизнь: найти железо!