Bugün, çevremizdeki birçok şeyin yapıldığı çeliksiz bir yaşam hayal etmek zor.
Bu metalin temeli, cevherin eritilmesiyle elde edilen demirdir. Demir cevheri, çıkarılmasının fizibilitesini belirleyen menşe, kalite ve ekstraksiyon yönteminde farklılık gösterir. Ayrıca demir cevheri, mineral bileşimi, metallerin ve safsızlıkların yüzdesi ve ayrıca katkı maddelerinin yararlılığı ile ayırt edilir. Kimyasal bir element olarak demir, birçok kayanın bir parçasıdır, ancak hepsi madencilik için hammadde olarak kabul edilmez. Her şey maddenin yüzde bileşimine bağlıdır.
Demir, bakır ve bronzdan daha kaliteli dayanıklı ürünler üretmeyi mümkün kıldığı için bu tür hammaddeler 3000 yıl önce çıkarılmaya başlandı. Ve zaten o zaman, izabe yapan ustalar cevher türlerini ayırt ettiler.
Bugün, daha fazla metal eritme işlemi için aşağıdaki hammadde türleri çıkarılmaktadır:
- Titanyum-manyetit;
- Apatit-manyetit;
- Manyetit;
- Manyetit-hematit;
- Götit-hidrogotit.
Demir cevheri, en az %57 demir içeriyorsa zengin olarak kabul edilir. Ancak gelişmeler %26 oranında uygun görülebilir.
Kayanın bileşimindeki demir daha çok oksit formundadır, kalan katkı maddeleri silika, kükürt ve fosfordur.
Demir cevherinin kökeni
Magmatik
Bu tür cevherler, yüksek magma sıcaklığına veya eski volkanik aktiviteye, yani diğer kayaların yeniden eritilmesi ve karıştırılmasının bir sonucu olarak oluşmuştur. Bu tür mineraller, yüksek oranda demir içeren sert kristalli minerallerdir. Magmatik kökenli cevher yatakları genellikle erimiş malzemenin yüzeye yaklaştığı eski dağ yapı bölgeleriyle ilişkilendirilir.
Metamorfik
Tortul mineral türleri bu şekilde dönüştürülür. Süreç şu şekildedir: yerkabuğunun belirli bölümlerini hareket ettirirken, gerekli elementleri içeren katmanlarından bazıları üstteki kayaların altına düşer. Derinlerde, üst katmanların yüksek sıcaklık ve basıncına maruz kalırlar. Milyonlarca yıllık maruz kalma sırasında, burada kaynak malzemenin bileşimini, maddenin kristalleşmesini dönüştüren kimyasal reaksiyonlar meydana gelir. Daha sonra, bir sonraki hareket sürecinde kayalar yüzeye daha yakındır.
Tipik olarak, bu menşeli demir cevheri çok derin değildir ve yüksek oranda faydalı metal bileşimine sahiptir. Örneğin, parlak bir örnek olarak – manyetik demir cevheri (% 73-75’e kadar demir).
Sedimanter
Cevher oluşumu sürecinin ana “işçileri” su ve rüzgardır. Kaya katmanlarını yok etmek ve bunları katmanlar halinde birikecekleri alçak alanlara taşımak. Ayrıca, bir reaktif olarak su, kaynak materyali (süzüntü) değiştirebilir. Sonuç olarak, kahverengi demir cevheri oluşur – çok sayıda çeşitli safsızlıklara sahip, %30 ila %40 arasında demir içeren ufalanan ve gevşek bir cevher.
Jeolojik keşiflerle belirli bir alanda meydana gelen süreçlerin yaklaşık bir resmini oluşturduktan sonra, demir cevheri oluşumu ile olası yerleri belirlerler. Örneğin, Kursk manyetik anomalisi veya magmatik ve metamorfik etkilerin bir sonucu olarak endüstriyel açıdan değerli demir cevheri türlerinin oluştuğu Krivoy Rog havzası gibi.
Endüstriyel ölçekte demir cevheri madenciliği
İnsanlık çok uzun zaman önce cevher çıkarmaya başladı, ancak çoğu zaman önemli kükürt safsızlıkları olan düşük kaliteli hammaddelerdi (“bataklık” demiri olarak adlandırılan tortul kayaçlar). Geliştirme ve eritme ölçeği sürekli arttı. Bugün, çeşitli demir cevheri yataklarının tam bir sınıflandırması yapılmıştır.
Temel sanayi yatakları türleri
Tüm cevher yatakları, kayanın kökenine bağlı olarak türlere ayrılır ve bu da ana ve ikincil demir cevheri bölgelerini ayırt etmeyi mümkün kılar.
Bunlar aşağıdaki mevduatları içerir:
- Onlardan çok zengin cevherlerin çıkarılmasını mümkün kılan, metamorfik bir yöntemle oluşturulmuş çeşitli türlerde demir cevheri (demirli kuvarsit, manyetik demir cevheri) yatakları. Tipik olarak tortular, yerkabuğundaki kaya oluşumlarının en eski süreçleriyle ilişkilendirilir ve kalkan adı verilen oluşumların üzerinde bulunur.
Bu türün en iyi bilinen yatakları: Kursk manyetik anomalisi, Krivoy Rog havzası, Superior Gölü (ABD/Kanada), Avustralya’daki Hamersley eyaleti ve Brezilya’daki Minas Gerais demir cevheri bölgesidir.
- Tabakalı tortul kayaç birikintileri. Bu birikintiler, rüzgar ve su tarafından tahrip edilen minerallerin bileşiminde bulunan demir açısından zengin bileşiklerin çökmesi sonucu oluşmuştur. Bu tür yataklardaki demir cevherinin çarpıcı bir örneği kahverengi demir cevheridir.
En ünlü ve büyük yataklar, Fransa’daki Lorraine havzası ve aynı adı taşıyan yarımadadaki (Rusya) Kerç’tir.
- Skarn yatakları. Genellikle cevher, oluşumdan sonra katmanları dağların oluşumu sırasında yer değiştirmiş olan magmatik ve metamorfik kökenlidir. Yani, derinlikte katmanlar halinde bulunan demir cevheri, litosfer plakalarının hareketi sırasında kıvrımlar halinde buruştu ve yüzeye taşındı. Bu tür birikintiler, düzensiz şekilli katmanlar veya sütunlar şeklinde katlanmış alanlarda daha sık bulunur. Magmanın oluşturduğu. Bu tür mevduatların temsilcileri: Magnitogorsk (Urallar, Rusya), Sarbayskoye (Kazakistan), Iron Springs (ABD) ve diğerleri.
- Titanomagnetit cevher yatakları. Kökenleri magmatiktir, çoğunlukla eski anakayaların – kalkanların çıkıntılarında bulunurlar. Bunlara Norveç, Kanada ve Rusya’daki (Kachkanarskoye, Kusinskoye) havzalar ve yataklar dahildir.
- 2016 yılında Rusya’da yaklaşık yüz maden yatağı keşfedildi
Küçük yataklar şunları içerir: apatit-manyetit, magno-manyetit, siderit, Rusya, Avrupa, Küba ve diğerlerinde geliştirilen ferromanganez yatakları.
Demir cevheri nasıl çıkarılır
Demir cevheri dikişleri, bağırsaklardan çıkarma yöntemlerini belirleyen farklı derinliklerde bulunur.
Kariyer yolu
En yaygın taş ocağı yöntemi, yaklaşık 200-300 metre derinlikte tortular bulunduğunda kullanılır. Geliştirme, güçlü ekskavatörlerin ve kaya kırma tesislerinin kullanılmasıyla gerçekleşir. Daha sonra işleme tesislerine taşınmak üzere yüklenir.
Maden yöntemi
Çukur yöntemi daha derin katmanlar için kullanılır (600-900 metre). Başlangıçta, maden sahası delinir ve dikişler boyunca sürüklenmeler gelişir. Ezilmiş kayanın konveyörler yardımıyla “dağa” beslendiği yerden. Madenlerden çıkan cevher de işleme tesislerine gönderilir.
Hidroekstraksiyon
Öncelikle kuyu içi hidrolik üretimi için kaya oluşumuna bir kuyu açılır. Bundan sonra, borular hedefe getirilir, cevher daha fazla ekstraksiyon ile güçlü bir su basıncı ile ezilir. Ancak günümüzde bu yöntem çok düşük bir verimliliğe sahiptir ve oldukça nadiren kullanılmaktadır. Örneğin hammaddelerin %3’ü bu şekilde, %70’i ise madenlerden çıkarılmaktadır.
Madencilikten sonra, metal eritmek için ana hammaddeyi elde etmek için demir cevheri malzemesi işlenmelidir.
Demir cevheri zenginleştirme
Cevherlerin bileşiminde, gerekli demire ek olarak, maksimum faydalı verimi elde etmek için birçok safsızlık bulunduğundan, malzemeyi (konsantreyi) eritme için hazırlayarak kayayı temizlemek gerekir. Tüm süreç madencilik ve işleme tesislerinde gerçekleştirilir. Çeşitli cevher türleri için kendi yöntemleri ve saflaştırma ve gereksiz safsızlıkların giderilmesi yöntemleri uygulanır.
Örneğin, manyetik demir cevheri zenginleştirme teknolojik zinciri aşağıdaki gibidir:
- Önce cevher, kırma tesislerinde (örneğin çeneli kırıcılar) kırma aşamasından geçer ve bir bantlı konveyör ile ayırma istasyonuna beslenir.
- Elektromanyetik ayırıcılar kullanılarak manyetik demirtaşı parçaları atık atık kayalardan ayrılır.
- Bundan sonra cevher kütlesi bir sonraki kırmaya taşınır.
- Ezilmiş mineraller, titreşimli elekler olarak adlandırılan bir sonraki temizleme istasyonuna taşınır, burada faydalı cevher elenir, hafif gereksiz kayalardan ayrılır.
- Bir sonraki aşama, içinde küçük kirlilik parçacıklarının titreşimlerle ayrıldığı ince cevher haznesidir.
- Sonraki döngüler, bir sonraki su ilavesini, cevher kütlesinin ezilmesini ve bulamaç pompalarından geçirilmesini, sıvı ile birlikte gereksiz çamurun (atık kaya) uzaklaştırılmasını ve tekrar ezilmesini içerir.
- Pompalarla defalarca temizlendikten sonra cevher, mineralleri tekrar yerçekimi yöntemiyle temizleyen sözde elek içine girer.
- Tekrar tekrar saflaştırılan karışım, suyu uzaklaştıran bir kurutucuya gider.
- Boşaltılan cevher tekrar manyetik ayırıcılara ve ancak o zaman gaz-sıvı istasyonuna gider.
Zenginleştirme, eritmede kullanılan demir cevheri konsantresi ile sonuçlanır.
Demir cevheri kullanma
Metal elde etmek için demir cevheri kullanıldığı açıktır. Ancak iki bin yıl önce metalürji uzmanları, saf haliyle demirin, bronzdan biraz daha iyi olan, oldukça yumuşak bir malzeme olduğunu fark ettiler. Sonuç, bir demir ve karbon çeliği alaşımının keşfiydi.
Bugün, bu metalden çok sayıda ürün, ekipman ve makine listesi yapılmaktadır. Bununla birlikte, çeliğin icadı, ustaların güçlü özelliklere sahip, ancak aynı zamanda mükemmel esneklik, dövülebilirlik ve diğer teknik, fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip bir malzeme elde etmeye çalıştığı silah endüstrisinin gelişimi ile ilişkiliydi. Bugün, yüksek kaliteli metal, onu alaşımlandıran, sertlik ve aşınma direnci ekleyen başka katkı maddelerine sahiptir.
Demir cevherinden üretilen ikinci malzeme ise dökme demirdir. Aynı zamanda %2.14’ten fazla karbon içeren bir demir alaşımıdır.
Uzun bir süre boyunca, dökme demir, ya çelik eritme teknolojisini ihlal ederek ya da eritme fırınlarının dibine çöken bir yan ürün olarak elde edilen işe yaramaz bir malzeme olarak kabul edildi. Temel olarak atıldı, dövülemez (kırılgan ve pratik olarak sünek değil).
Günümüzde dökme demir başta makine mühendisliği olmak üzere birçok endüstride kullanılmaktadır. Ayrıca, bu metal çelik üretmek için kullanılır (açık ocak fırınları ve Bessmer yöntemi).
Üretimin büyümesiyle birlikte, mevduatların yoğun gelişimine katkıda bulunan daha fazla malzemeye ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak gelişmiş ülkeler, kendi üretimlerinin hacmini azaltarak nispeten ucuz hammaddeleri ithal etmenin daha uygun olduğunu düşünüyor. Bu, ana ihracatçı ülkelerin, daha fazla zenginleştirme ve konsantre olarak satış yoluyla demir cevheri üretimini artırmasını sağlar.