Що роблять із залізної руди?

Роль заліза в історії людської цивілізації переоцінити дуже важко. Саме воно дало можливість людям протистояти навколишньому світу і послужило основою всього, що було створено в подальшому.

Звичайно, першою була бронза, але вона через свого досить вузького поширення стала як би матеріалом для обраних, що володіють допуском до джерела сировини. Тоді як залізо завдяки наявності практично в будь-якому місці застосовувалося усіма, при цьому перевершуючи своїми можливостями бронзу. Джерелом металу є широко розповсюджені мінерали. Але шлях від них до готових виробів дуже довгий, тому резонно поцікавитися, як і що роблять із залізної руди.

Кілька слів про руду

Не торкаючись конкретних порід мінералів, варто відзначити розділення на:

  • багаті руди (вміст заліза більше 50%);
  • рядові (25-50%);
  • бідні (заліза менше 25%).

Інший підхід до класифікації руди – за складом. Звичайно вона являє собою:

  • гідрати окисів;
  • окису заліза;
  • вуглекислі солі закису заліза.

Для повноти відомостей про руду варто назвати основні з них:

  • магнітний залізняк;
  • червоний залізняк;
  • бурий залізняк;
  • шпатовий залізняк.

Родовища заліза широко поширені по світу. Для потреб промисловості в першу чергу використовуються багаті руди, але й інші застосовуються цілком успішно. Правда, для цього вони проходять цикл збагачення, що включає в себе ряд операцій (роздрібнення, промивання, продування, випал), в результаті яких у вихідній сировині підвищується концентрація заліза і зменшується вміст порожньої породи і домішок.

Що отримують із залізної руди?

Найпростіша відповідь – залізо – хоч і буде правильним, але не є повною. Це мало місце на першому етапі, коли люди тільки починали розуміти суть металу.

Про різновиди заліза

Насамперед треба сказати, що залізо – ковкий метал сріблястого кольору, легко реагує з іншими елементами, зокрема з киснем. Його позначення – Fe. Фактично залізо в промисловості в чистому вигляді не використовується, а застосовується в основному як сплав, в першу чергу з вуглецем (С). За його змістом говорять про:

  • чисте залізо, С < 0,8%;
  • сталь, коли С < 2,1%;
  • чавун, при вмісті C > 2,14%.

Так от, основним продуктом плавки в сучасній чорної металургії є чавун, з якого надалі виходить сталь. І вона, і чавун часто використовуються в якості вихідного матеріалу в самих різних областях господарства. Але все-таки якщо подивитися на історичний процес, то першою бул залізо.

Сиродутний спосіб отримання заліза

У даному випадку дуже часто сировиною була болотна руда, широко поширена по всій території Європи. Це дозволяло отримувати металеву зброю, знаряддя виробництва та господарське начиння практично повсюдно, що значно прискорило розвиток суспільства, а також відкрило шлях до освоєння нових, недоступних раніше територій.

Суть самого процесу досить проста – в глиняну піч, що нагадує невеликий циліндр діаметром близько метра, зверху шарами засипали руду і деревне вугілля. Збоку були передбачені отвори (фурми) для подачі повітря за допомогою хутра. Піч розпалювали і починали плавку руди, постійно вдуваючи в піч повітря.

Особливістю технології були:

  • подача холодного, «сирого» повітря, від чого й пішла назва процесу;
  • досить низька температура плавки, приблизно 950°С.

У результаті виходив спечений шматок суміші заліза і шлаків, званий крицею. Його проковували для видалення всього сміття, і в підсумку залишалося чисте залізо. Надалі з нього виготовлялася господарське начиння, або метал використовували як заготовку для отримання сталі. Технології цього були різні. Багатьом знайомі такі слова, як харалуг або уклад (предмети, зроблені з певного матеріалу): вони означали стальну зброю, тільки способи його виробництва в кожному випадку були свої.

Чавун і його переділ

Сиродутне виробництво відрізнялося малим виходом готового продукту і великою кількістю сировини, що йшов у відходи (шлак). Зрештою в металургії широко стала застосовуватися інша технологія, яка полягає в тому, що із залізної руди спочатку отримували чавун, а потім з нього – сталь. Для цього необхідно було побудувати спеціальні печі, так звані домни, в яких і відбувалася плавка сировини.

При подібному підході розвивалася температура близько 1500°С, в результаті чого руда повністю розплавляється, окисли Fe, що входять до її складу, відновлювалися до чистого металу, і він насичувався вуглецем. Виходив чавун, сплав Fe з C. Зазвичай 90% рідкого чавуну відправляється на переділ, тобто після його обробки за спеціальною технологією в ньому зменшується вміст вуглецю, результатом чого буде утворення сталі.

Її якість регулюється вмістом у складі С, а також спеціальних легуючих добавок, хрому, ванадію та інших, що додають готовому металі необхідні властивості.

Освоєння виплавки заліза дало людині ті інструменти, зброю, які дозволили значно розширити його можливості. Однак первісний спосіб виявився не зовсім зручним і вимагав занадто великої витрати сировини. Тому з часом була прийнята інша технологія, коли із залізної руди отримують чавун, а вже з нього – сталь з необхідними характеристиками.

Посилання на основну публікацію