Minerale di ferro. Come si ottiene il ferro (acciaio) e da cosa viene prodotto? Come fondere il ferro dal minerale

Processi ricevimento diretto ferro dai minerali

Sotto i processi di produzione diretta del ferro si intendono quei processi chimici, elettrochimici o chimico-termici che consentono di ottenere direttamente dal minerale, scavalcando l'altoforno, ferro metallico sotto forma di spugna, cracker o metallo liquido.

Tali processi vengono eseguiti senza consumare coke metallurgico, flussi, elettricità (per la preparazione aria compressa), e permettono anche di ottenere un metallo purissimo.

I metodi per la produzione diretta del ferro sono noti da tempo. Sono stati provati più di 70 metodi diversi, ma solo pochi sono stati implementati e, inoltre, su piccola scala industriale.

Negli ultimi anni è cresciuto l'interesse per questo problema, che è associato, oltre alla sostituzione del coke con altri combustibili, allo sviluppo di metodi per l'arricchimento profondo dei minerali, fornendo non solo un alto contenuto di ferro nei concentrati (70 ... 72 %), ma anche la sua quasi completa liberazione da zolfo e fosforo. .

Ottenere ferro spugnoso nei forni a tino.

Il diagramma di processo è mostrato in fig. 2.1.

Riso. 2.1. Schema di un impianto per la riduzione diretta del ferro dai minerali e la produzione di pellets metallizzati

Al ricevimento della spugna di ferro, il minerale estratto viene arricchito e si ottengono pellet. I pellet dalla tramoggia 1 attraverso il vaglio 2 entrano nella scatola 10 della macchina di caricamento e da lì nel forno a tino 9 funziona secondo il principio della controcorrente. Lo sversamento dei pellet entra nella tramoggia 3 con una pressa bricchettatrice e sotto forma di pellet entra nuovamente nel vaglio 2 . Per ridurre il ferro dai pellet, una miscela di gas naturali e di altoforno viene fornita al forno attraverso la tubazione 8, sottoposta a conversione nell'impianto 7, a seguito della quale la miscela si decompone in idrogeno e monossido di carbonio. Nella zona di riduzione del forno C si crea una temperatura di 1000 ... 1100 0 C, alla quale il minerale di ferro in pellet viene ridotto a ferro spugnoso solido. Il contenuto di ferro nel pellet raggiunge il 90...95%. Per il raffreddamento di pellet di ferro attraverso la tubazione 6 fino alla zona di raffreddamento 0 i forni forniscono aria. I pellet raffreddati 5 vengono consegnati al nastro trasportatore 4 e alimentati alla fusione dell'acciaio nei forni elettrici.

Recupero del ferro in un letto fluido.

Il minerale o il concentrato a grana fine viene posto su una griglia attraverso la quale viene fornito idrogeno o altro gas riducente a una pressione di 1,5 MPa. Sotto la pressione dell'idrogeno, le particelle di minerale sono in sospensione, compiendo un movimento continuo e formando uno strato "bollente", "pseudo-liquefatto". Il letto fluido assicura un buon contatto del gas riducente con le particelle di ossido di ferro. Il consumo di idrogeno per tonnellata di polvere recuperata è di 600...650 m 3 .

Preparazione di spugna di ferro in capsule a crogiolo.

Vengono utilizzate capsule di carburo di silicio con un diametro di 500 mm e un'altezza di 1500 mm. La carica è caricata in strati concentrici. L'interno della capsula è riempito con un agente riducente - combustibile solido frantumato e calcare (10...15%) per rimuovere lo zolfo. Il secondo strato è minerale frantumato recuperabile o concentrato, scaglie di mulino, quindi un altro strato concentrico di agente riducente e calcare. Le capsule montate su carrelli si muovono lentamente in un forno a tunnel lungo fino a 140 m, dove vengono riscaldate, mantenute a 1200 0 C e raffreddate per 100 ore.

Il ferro ridotto si ottiene sotto forma di tubi a pareti spesse, vengono puliti, frantumati e frantumati, ottenendo polvere di ferro con un contenuto di ferro fino al 99%, carbonio - 0,1 ... 0,2%.

Produzione di acciaio

Essenza di processo

Diventare- le leghe ferro-carbonio contenenti quasi l'1,5% di carbonio, con un contenuto più elevato, la durezza e la fragilità degli acciai aumentano notevolmente e sono poco utilizzate.

Le principali materie prime per la produzione di acciaio sono la ghisa e rottami di acciaio(rottame).

Il ferro viene ossidato principalmente quando il ferro reagisce con l'ossigeno nei forni per la produzione dell'acciaio:

Contemporaneamente al ferro, si ossidano silicio, fosforo, manganese e carbonio. L'ossido di ferro che si forma ad alte temperature cede il suo ossigeno alle impurità più attive della ghisa, ossidandole.

I processi di produzione dell'acciaio si svolgono in tre fasi.

La prima fase è la fusione della carica e il riscaldamento del bagno di metallo liquido.

La temperatura del metallo è relativamente bassa, l'ossidazione del ferro avviene intensamente, la formazione di ossido di ferro e l'ossidazione delle impurità: silicio, manganese e fosforo.

Il compito più importante del palcoscenico è la rimozione del fosforo. Per questo, è desiderabile condurre la fusione nella fornace principale, dove sono contenute le scorie. L'anidride fosforica forma un composto instabile con l'ossido di ferro. L'ossido di calcio è una base più forte dell'ossido di ferro, quindi, a basse temperature, si lega e la converte in scoria:

Per rimuovere il fosforo è necessaria una bassa temperatura del bagno di metallo e scorie, un contenuto sufficiente nelle scorie. Per aumentare il contenuto nelle scorie e accelerare l'ossidazione delle impurità, al forno vengono aggiunti minerale di ferro e incrostazioni, inducendo scorie di ferro. Man mano che il fosforo viene rimosso dal metallo nelle scorie, il contenuto di fosforo nelle scorie aumenta. Pertanto, è necessario rimuovere questa scoria dallo specchio metallico e sostituirla con una nuova con additivi freschi.

La seconda fase - l'ebollizione del bagno di metallo - inizia mentre si riscalda a temperature più elevate.

Con un aumento della temperatura, la reazione di ossidazione del carbonio procede più intensamente, che si verifica con l'assorbimento di calore:

Per ossidare il carbonio, una piccola quantità di minerale, incrostazioni viene introdotta nel metallo o viene soffiato ossigeno.

Quando l'ossido di ferro reagisce con il carbonio, le bolle di monossido di carbonio vengono rilasciate dal metallo liquido, provocando un "bagno di ebollizione". Durante la "bollitura", il contenuto di carbonio nel metallo viene ridotto al livello richiesto, la temperatura viene uniformata sul volume del bagno, le inclusioni non metalliche che aderiscono alle bolle emergenti, così come i gas che penetrano nelle bolle, sono parzialmente rimosso. Tutto ciò contribuisce a migliorare la qualità del metallo. Pertanto, questa fase è la principale nel processo di produzione dell'acciaio.

Vengono inoltre create le condizioni per la rimozione dello zolfo. Lo zolfo nell'acciaio è sotto forma di solfuro (), che si dissolve anche nelle scorie principali. Maggiore è la temperatura, più solfuro di ferro si dissolve nelle scorie e interagisce con l'ossido di calcio:

Il composto risultante si dissolve nelle scorie ma non si dissolve nel ferro, quindi lo zolfo viene rimosso dalle scorie.

La terza fase, la disossidazione dell'acciaio, consiste nella riduzione dell'ossido di ferro disciolto nel metallo liquido.

Durante la fusione, è necessario un aumento del contenuto di ossigeno nel metallo per l'ossidazione delle impurità, ma nell'acciaio finito l'ossigeno è un'impurità dannosa, poiché riduce proprietà meccaniche acciaio, soprattutto ad alte temperature.

L'acciaio viene disossidato in due modi: precipitazione e diffusione.

La disossidazione precipitante viene effettuata introducendo nell'acciaio liquido disossidanti solubili (ferromanganese, ferrosilicio, alluminio) contenenti elementi che hanno maggiore affinità per l'ossigeno rispetto al ferro.

Come risultato della disossidazione, il ferro si riduce e si formano ossidi: , che hanno una densità inferiore rispetto all'acciaio e vengono rimossi alla scoria.

La disossidazione per diffusione viene effettuata mediante disossidazione delle scorie. Ferromanganese, ferrosilicio e alluminio in forma frantumata vengono caricati sulla superficie della scoria. I disossidanti, riducendo l'ossido di ferro, ne riducono il contenuto nelle scorie. Di conseguenza, l'ossido di ferro disciolto nell'acciaio si trasforma in scoria. Gli ossidi formati durante questo processo rimangono nella scoria e il ferro ridotto passa nell'acciaio, mentre il contenuto di inclusioni non metalliche nell'acciaio diminuisce e la sua qualità aumenta.

A seconda del grado di disossidazione, gli acciai vengono fusi:

a) calmo

b) bollente

c) semi-calmo.

L'acciaio silenzioso è ottenuto dalla completa disossidazione nella fornace e nella siviera.

L'acciaio bollente non è completamente disossidato nella fornace. La sua disossidazione continua nello stampo durante la solidificazione del lingotto, a causa dell'interazione di ossido di ferro e carbonio:

Il monossido di carbonio risultante viene rilasciato dall'acciaio, contribuendo a rimuovere l'azoto e l'idrogeno dall'acciaio, i gas vengono rilasciati sotto forma di bolle, facendolo bollire. L'acciaio bollente non contiene inclusioni non metalliche, quindi ha una buona duttilità.

L'acciaio semi-calmo ha una disossidazione intermedia tra la calma e l'ebollizione. In parte viene disossidato nel forno e nella siviera, e in parte nello stampo, a causa dell'interazione dell'ossido di ferro e del carbonio contenuti nell'acciaio.

L'alligazione dell'acciaio viene effettuata introducendo ferroleghe o metalli puri quantità richiesta in fusione. Gli elementi di lega, in cui l'affinità per l'ossigeno è inferiore a quella del ferro (), non si ossidano durante la fusione e la colata, quindi vengono introdotti in qualsiasi momento durante la fusione. Elementi di lega che hanno una maggiore affinità per l'ossigeno rispetto al ferro ( ), viene introdotto nel metallo dopo la disossidazione o contemporaneamente ad esso al termine della fusione, e talvolta nel mestolo.

Metodi di fusione dell'acciaio

La ghisa viene convertita in acciaio in unità metallurgiche di vari principi operativi: forni a focolare aperto, convertitori di ossigeno, forni elettrici.

Produzione di acciaio in forni a suola aperta

Processo a focolare aperto (1864-1865, Francia). Nel periodo fino agli anni settanta è stato il principale metodo di produzione dell'acciaio. Il metodo è caratterizzato da una produttività relativamente bassa, la possibilità di utilizzare metallo secondario - rottami di acciaio. La capacità del forno è di 200...900 tonnellate, il metodo consente di ottenere acciaio di alta qualità.

Il forno a focolare aperto (Fig. 2.2.) secondo il dispositivo e il principio di funzionamento è un forno rigenerativo a riflessione di fiamma. Il gas gassoso viene bruciato nella camera di fusione

carburante o olio. L'elevata temperatura per ottenere l'acciaio allo stato fuso è fornita dal recupero termico dei gas del forno.

Una moderna fornace a focolare aperto è una camera allungata orizzontalmente fatta di mattoni refrattari. Lo spazio di fusione funzionante è limitato dal basso da un focolare 12, dall'alto da una volta 11 , e dai lati delle pareti anteriore 5 e posteriore 10. Il focolare ha la forma di una vasca con pendenze verso le pareti della fornace. Nella parete frontale sono presenti finestre di carico 4 per l'alimentazione della carica e del flusso, e nella parete di fondo è presente un'apertura 9 per il rilascio dell'acciaio finito.

Fig.2.2. Schema di una fornace a focolare aperto

La caratteristica dello spazio di lavoro è l'area del focolare del forno, che viene calcolata a livello delle soglie delle finestre di carico. Ad entrambe le estremità dello spazio di fusione si trovano le teste del forno 2, che servono a miscelare il combustibile con l'aria e ad alimentare questa miscela allo spazio di fusione. Il gas naturale e il petrolio sono usati come combustibili.

Per riscaldare aria e gas durante il funzionamento con gas a basso contenuto calorico, il forno dispone di due rigeneratori 1.

Rigeneratore - una camera in cui è posizionato un ugello - un mattone refrattario disposto in una gabbia, progettato per riscaldare aria e gas.

I gas che escono dal forno hanno una temperatura di 1500 ... 1600 0 C. Entrando nel rigeneratore, i gas riscaldano l'imballaggio ad una temperatura di 1250 0 C. L'aria viene fornita attraverso uno dei rigeneratori, che, passando attraverso l'imballaggio , si riscalda fino a 1200 0 C ed entra nella cappa del forno, dove si mescola con il combustibile, all'uscita della testata si forma un cannello 7, diretto alla carica 6.

I gas di scarico passano attraverso la testata opposta (a sinistra), i dispositivi di pulizia (serbatoi scoria), che servono a separare le scorie e le particelle di polvere dal gas, e vengono inviati al secondo rigeneratore.

I gas raffreddati lasciano il forno attraverso il camino 8.

Dopo che gli ugelli del rigeneratore destro si sono raffreddati, le valvole vengono commutate e il flusso di gas nel forno cambia direzione.

La temperatura della torcia a fiamma raggiunge i 1800 0 C. La torcia si riscalda spazio di lavoro forni e carica. La torcia contribuisce all'ossidazione delle impurità di carica durante la fusione.

La durata della fusione è di 3…6 ore, per grandi forni - fino a 12 ore. Il fuso finito viene scaricato attraverso un foro situato nella parete posteriore al livello inferiore del focolare. Il foro è strettamente ostruito da materiali refrattari a basso agglomerazione, che vengono eliminati quando viene rilasciato il fuso. I forni funzionano ininterrottamente, fino a quando non si fermano per riparazioni importanti: 400 ... 600 riscaldamenti.

A seconda della composizione della carica utilizzata nella fusione, esistono varietà del processo a focolare aperto:

- processo di rottamazione, in cui la carica è costituita da rottami di acciaio (rottami) e 25 ... 45% di ghisa di maiale, il processo viene utilizzato negli impianti in cui non sono presenti altiforni, ma c'è molto rottame metallico.

- processo di rottami minerali, in cui la carica è costituita da ferro liquido (55 ... 75%), rottami e minerale di ferro, il processo viene utilizzato negli impianti metallurgici con altiforni.

Il rivestimento del forno può essere basico e acido. Se nel processo di fusione dell'acciaio predominano gli ossidi basici nelle scorie, allora il processo viene chiamato principale processo a focolare aperto e se acido - acido.

La maggior quantità di acciaio è prodotta dal processo di rottame in forni a focolare aperto con rivestimento di base.

Il minerale di ferro e il calcare vengono caricati nella fornace e, dopo il riscaldamento, vengono alimentati i rottami. Dopo aver riscaldato il rottame, il ferro liquido viene versato nella fornace. Durante il periodo di fusione a causa degli ossidi di minerali e rottami di ferro le impurità vengono intensamente ossidate: silicio, fosforo, manganese e, in parte, carbonio. Gli ossidi formano una scoria ad alto contenuto di ossidi di ferro e manganese (scorie di ferro). Successivamente, viene eseguito un periodo di "ebollizione" del bagno: il minerale di ferro viene caricato nella fornace e il bagno viene spurgato con ossigeno fornito attraverso i tubi 3. In questo momento, l'alimentazione di combustibile e aria al forno viene interrotta e le scorie vengono rimosse.

Per rimuovere lo zolfo, si introducono nuove scorie applicando calce allo specchio metallico con l'aggiunta di bauxite per ridurre la viscosità della scoria. Il contenuto nelle scorie aumenta e diminuisce.

Durante il periodo di "ebollizione", il carbonio viene intensamente ossidato, quindi la miscela deve contenere un eccesso di carbonio. SU questa fase il metallo viene portato alla composizione chimica specificata, i gas e le inclusioni non metalliche vengono rimossi da esso.

Quindi il metallo viene disossidato in due fasi. Innanzitutto, la disossidazione procede ossidando il carbonio del metallo, fornendo contemporaneamente al bagno disossidanti - ferromanganese, ferrosilicio, alluminio. La disossidazione finale con alluminio e ferrosilicio viene effettuata in siviera, quando l'acciaio viene spillato dal forno. Dopo la selezione dei campioni di controllo, l'acciaio viene rilasciato nella siviera.

Nei principali forni a focolare aperto vengono fusi gli acciai da costruzione al carbonio, gli acciai basso e medio legati (manganese, cromo), ad eccezione degli acciai altolegati e delle leghe, che si ottengono nei forni elettrici di fusione.

Gli acciai di alta qualità vengono fusi in forni a focolare aperto acido. Viene utilizzata una miscela a basso contenuto di zolfo e fosforo.

I principali indicatori tecnici ed economici della produzione di acciaio nei forni a focolare aperto sono:

· produttività del forno - rimozione dell'acciaio da 1 m 2 di superficie del focolare al giorno (t / m 2 al giorno), in media 10 t / m 2; R

· consumo di carburante per 1 tonnellata di acciaio fuso, in media 80 kg/t.

Con l'ampliamento dei forni, la loro efficienza economica aumenta.

Produzione di acciaio nei convertitori di ossigeno.

Processo BOF: fusione dell'acciaio da ferro liquido in un convertitore con un rivestimento principale e ossigeno che soffia attraverso una tubiera raffreddata ad acqua.

I primi esperimenti nel 1933-1934 - Cervello.

IN scala industriale- nel 1952-1953 negli stabilimenti di Linz e Donawitz (Austria) - fu chiamato processo LD. Attualmente, il metodo è il principale nella produzione di massa dell'acciaio.

Il convertitore di ossigeno è un recipiente a forma di pera in lamiera d'acciaio, rivestito con un mattone principale.

Capacità del convertitore: 130 ... 350 tonnellate di ferro liquido. Durante il funzionamento, il convertitore può ruotare di 360° per caricare rottami, versare ferro, drenare acciaio e scorie.

I materiali di carica del processo di conversione dell'ossigeno sono ghisa liquida, rottami di acciaio (non più del 30%), calce per la guida delle scorie, minerale di ferro, nonché bauxite e fluorite per la liquefazione delle scorie.

La sequenza delle operazioni tecnologiche nella produzione dell'acciaio nei convertitori di ossigeno è mostrata in fig. 2.3.

Fig.2.3. La sequenza delle operazioni tecnologiche nella produzione dell'acciaio nei convertitori di ossigeno

Dopo la successiva fusione dell'acciaio, il foro di uscita viene sigillato con una massa refrattaria e il rivestimento viene ispezionato e riparato.

Prima della fusione, il convertitore viene ribaltato, il riso di scarto viene caricato con l'ausilio di riempitrici. (2.3.a), la ghisa viene colata ad una temperatura di 1250 ... 1400 0 C (Fig. 2.3.b).

Successivamente, il convertitore viene attivato posizione di lavoro(Fig. 2.3.c), all'interno viene inserita una tubiera raffreddata e attraverso di essa viene fornito ossigeno ad una pressione di 0,9 ... 1,4 MPa. Calce, bauxite e minerale di ferro vengono caricati contemporaneamente all'inizio del soffiaggio. L'ossigeno penetra nel metallo, lo fa circolare nel convertitore e si mescola alle scorie. Sotto la tubiera si sviluppa una temperatura di 2400 0 C. Il ferro si ossida nella zona di contatto tra il getto di ossigeno e il metallo. L'ossido di ferro si dissolve in scorie e metallo, arricchendo il metallo con l'ossigeno. L'ossigeno disciolto ossida silicio, manganese, carbonio nel metallo e il loro contenuto diminuisce. Il metallo viene riscaldato dal calore rilasciato durante l'ossidazione.

Il fosforo viene rimosso all'inizio del bagno di spurgo con ossigeno, quando la sua temperatura è bassa (il contenuto di fosforo nella ghisa non deve superare lo 0,15%). Con un contenuto maggiore di fosforo, per rimuoverlo è necessario drenare le scorie e introdurne una nuova, che riduce le prestazioni del convertitore.

Lo zolfo viene rimosso durante l'intera fusione (il contenuto di zolfo nella ghisa dovrebbe essere fino allo 0,07%).

L'apporto di ossigeno viene interrotto quando il contenuto di carbonio nel metallo corrisponde al valore specificato. Successivamente, il convertitore viene ruotato e l'acciaio viene rilasciato nella siviera (Fig. 2.3.d), dove viene disossidato mediante il metodo della precipitazione con ferromanganese, ferrosilicio e alluminio, quindi la scoria viene drenata (Fig. 2.3.d) .

Nei convertitori di ossigeno vengono fusi acciai con vari contenuti di carbonio, bollenti e calmi, nonché acciai bassolegati. Gli elementi di lega in forma fusa vengono introdotti nella siviera prima che l'acciaio vi venga spillato.

Tecnologia del ferro nell'antichità

Per ottenere ferro dal minerale, devi prima ottenere una fioritura. Per questo è stato utilizzato per la prima volta il minerale di ferro ossidato, che si trova più spesso vicino alla superficie. Dopo la scoperta delle sue proprietà, tali depositi si sono rapidamente esauriti a causa del loro intenso sviluppo.

I minerali di palude sono molto più diffusi. Si sono formati nel periodo subatlantico, quando, nel processo di palude, il minerale di ferro si è depositato sul fondo dei bacini. Per tutto il Medioevo, la metallurgia ferrosa utilizzava minerali di palude. Erano persino dazi pagati. La produzione di ferro dal minerale in quantità relativamente elevate divenne possibile dopo l'invenzione della fucina del formaggio. Questo nome è apparso dopo l'invenzione della sabbiatura con aria riscaldata negli altiforni. Nei tempi antichi, i metallurgisti immettevano aria grezza (fredda) nella fornace. Ad una temperatura di 900 o utilizzando diossido di carbonio, che toglie ossigeno all'ossido di ferro, il ferro viene ridotto dal minerale e si ottiene un impasto o un pezzo poroso informe impregnato di scorie - kritsa. Per eseguire questo processo era necessario il carbone come fonte di anidride carbonica. Il kritz è stato quindi forgiato per rimuovere le scorie da esso. Il metodo della soffiatura grezza, a volte chiamato fusione del ferro, è antieconomico, ma per lungo tempo è rimasto l'unico e immutato metodo per produrre metallo ferroso.

Dapprima il ferro veniva fuso in normali fosse chiuse dall'alto, successivamente iniziarono a costruire forni di argilla. Il minerale frantumato e il carbone venivano caricati a strati nello spazio di lavoro della fornace, tutto questo veniva dato alle fiamme e l'aria veniva iniettata attraverso i fori degli ugelli con speciali soffietti (in pelle). La roccia si deposita in scorie ad una temperatura di 1300-1400 o , alla quale si ottiene acciaio-ferro, contenente dallo 0,3 all'1,2%. carbonio. Mentre si raffredda, diventa molto duro. Per ottenere la ghisa - ferro fusibile con un contenuto di carbonio dell'1,5-5% - è necessario un design del focolare più complesso con un ampio spazio di lavoro. Allo stesso tempo, il punto di fusione del ferro si è rivelato inferiore ed è fuoriuscito parzialmente dal focolare insieme alle scorie. Quando si è raffreddato, è diventato fragile e all'inizio è stato gettato via, ma poi hanno imparato a usarlo. Per ottenere ferro malleabile dalla ghisa, è necessario rimuovere il carbonio da essa.

Tecnologia per la creazione di leghe di ferro

Il primo dispositivo per ottenere ferro dal minerale era un altoforno usa e getta. Con un numero enorme di carenze, per molto tempo è stato l'unico modo per ottenere metallo dal minerale.

Gli antichi vivevano ricchi e felici per molto tempo: le asce di pietra erano fatte di diaspro e la malachite veniva bruciata per ottenere il rame, ma tutte le cose buone tendono a finire. Uno dei motivi del crollo dell'antica civiltà del Mediterraneo fu l'esaurimento delle risorse minerarie. L'oro non è finito nel tesoro, ma nelle viscere, lo stagno è finito anche sulle Isole di stagno. Sebbene il rame sia ancora estratto nel Sinai ea Cipro, i depositi che si stanno sviluppando ora non erano disponibili per i romani. Tra l'altro si è esaurito anche il minerale adatto alla lavorazione delle materie prime. C'era troppo piombo.

Tuttavia, le tribù barbariche che si stabilirono in Europa, che era diventata senza proprietari, non sapevano per molto tempo che le sue viscere erano state esaurite dai loro predecessori. Dato l'enorme calo del volume della produzione di metalli, quelle risorse che i romani disdegnavano furono sufficienti per molto tempo. Successivamente, la metallurgia iniziò a rinascere principalmente in Germania e nella Repubblica Ceca, cioè dove i romani non arrivavano con picconi e carriole.

livello di sviluppo superiore metallurgia ferrosa erano forni alti permanenti chiamati shtukofen in Europa. Era davvero una fornace alta, con un tubo di quattro metri per migliorare la trazione. Il soffietto del gizmo veniva pompato da diverse persone e talvolta da un motore ad acqua. Shtukofen aveva porte attraverso le quali il pulcino veniva estratto una volta al giorno.

Gli Shtukofen furono inventati in India all'inizio del primo millennio a.C. All'inizio della nostra era arrivarono in Cina e nel VII secolo, insieme ai numeri "arabi", gli arabi presero in prestito questa tecnologia dall'India. Alla fine del XIII secolo, gli shukofen iniziarono ad apparire in Germania e nella Repubblica Ceca (e anche prima erano nel sud della Spagna) e si diffusero in tutta Europa nel secolo successivo.

Le prestazioni dello shukofen erano incomparabilmente superiori a quelle di un altoforno da formaggio: produceva fino a 250 kg di ferro al giorno e la temperatura di fusione in esso era sufficiente per carburare parte del ferro allo stato di fusione ferro. Tuttavia, quando la fornace è stata fermata, la ghisa dello stucco si è solidificata sul fondo, mescolandosi con le scorie, e quindi hanno saputo pulire il metallo dalle scorie solo forgiando, ma la ghisa non ha ceduto. Doveva essere buttato via.

A volte, tuttavia, hanno cercato di trovare un uso per la ghisa a stucco. Ad esempio, gli antichi indiani lanciavano bare di ferro sporco e i turchi all'inizio del XIX secolo lanciavano palle di cannone. È difficile giudicare come le bare, ma da esso sono stati ottenuti i chicchi - così così.

Già alla fine del XVI secolo in Europa si lanciavano palle di cannone da scorie ferruginose. Le strade erano realizzate con blocchi di pietra fusa. A Nizhny Tagil sono ancora conservati edifici con fondamenta in blocchi di scorie fuse.

I metallurgisti hanno da tempo notato la relazione tra il punto di fusione e la resa del prodotto: più era alto, maggiore era il recupero del ferro contenuto nel minerale. Pertanto, prima o poi, hanno avuto l'idea di forzare lo shtukofen preriscaldando l'aria e aumentando l'altezza del tubo. A metà del XV secolo apparve in Europa un nuovo tipo di fornace: il blauofen, che presentò immediatamente ai produttori di acciaio una spiacevole sorpresa.

La temperatura di fusione più elevata ha aumentato significativamente la resa di ferro dal minerale, ma ha anche aumentato la proporzione di ferro carburato allo stato di ghisa. Ora non è più il 10%, come a shtukofen, ma il 30% della produzione era in ghisa - "ghisa di maiale", non adatta a nessuna attività commerciale. Di conseguenza, il guadagno spesso non ha pagato la modernizzazione.

La ghisa Blauofen, come il ferro da stucco, si è solidificata sul fondo della fornace, mescolandosi con le scorie. È uscito un po 'meglio, poiché lui stesso era più grande, quindi il contenuto relativo di scorie è uscito meno, ma ha continuato a essere di scarsa utilità per la fusione. La ghisa ottenuta dal blauofen si è rivelata già abbastanza resistente, ma è rimasta comunque molto eterogenea - ne sono usciti solo oggetti semplici e ruvidi - mazze, incudini. Le palle di cannone erano già ben fuori.

Inoltre, se negli altiforni grezzi si potesse ottenere solo ferro, che veniva poi carburato, allora in shtukofen e blauofen, gli strati esterni del blumo risultavano essere di acciaio. Nel blauofen kritz c'era ancora più acciaio che ferro. Da un lato sembrava buono, ma, ora, si è rivelato molto difficile separare acciaio e ferro. Il contenuto di carbonio è diventato difficile da controllare. Solo una lunga forgiatura potrebbe raggiungere l'uniformità della sua distribuzione.

Un tempo, di fronte a queste difficoltà, gli indiani non andarono avanti, ma si impegnarono in un sottile miglioramento della tecnologia e arrivarono a ottenere l'acciaio damascato. Ma gli indiani a quel tempo non erano interessati alla quantità, ma alla qualità del prodotto. Gli europei, sperimentando la ghisa, scoprirono presto un processo di conversione che eleva la metallurgia del ferro a un livello qualitativamente nuovo.

La fase successiva nello sviluppo della metallurgia fu la comparsa degli altiforni. Aumentando le dimensioni, preriscaldando l'aria e l'esplosione meccanica, in una tale fornace, tutto il ferro del minerale veniva trasformato in ghisa, che veniva fusa e periodicamente rilasciata all'esterno. La produzione è diventata continua: la fornace ha funzionato 24 ore su 24 e non si è raffreddata. Durante il giorno ha distribuito fino a una tonnellata e mezza di ghisa. Era molto più facile distillare la ghisa in ferro nelle fornaci che buttarla fuori dal cracker, sebbene fosse ancora necessaria la forgiatura, ma ora le scorie erano già state espulse dal ferro e non il ferro dalle scorie.

Gli altiforni furono usati per la prima volta a cavallo tra il XV e il XVI secolo in Europa. In Medio Oriente e in India, questa tecnologia è apparsa solo nel XIX secolo (in gran parte, probabilmente perché il motore ad acqua non veniva utilizzato a causa della caratteristica carenza d'acqua in Medio Oriente). La presenza di altiforni in Europa le ha permesso di superare la Turchia nel XVI secolo, se non in termini di qualità del metallo, almeno in termini di albero. Ciò ha avuto un'indubbia influenza sull'esito della lotta, soprattutto quando si è scoperto che i cannoni potevano essere lanciati dalla ghisa.

CON inizio XVII secolo, la Svezia divenne la fucina europea, producendo la metà del ferro in Europa. A metà del XVIII secolo, il suo ruolo in questo senso iniziò a diminuire rapidamente a causa di un'altra invenzione: l'uso del carbone nella metallurgia.

Innanzitutto va detto che fino al XVIII secolo compreso carbone nella metallurgia non veniva praticamente utilizzato, a causa dell'elevato contenuto di impurità dannose per la qualità del prodotto, principalmente zolfo. Dal 17 ° secolo in Inghilterra, tuttavia, il carbone iniziò ad essere utilizzato nei forni a pozzanghera per la ricottura della ghisa, ma ciò consentì di ottenere solo un piccolo risparmio di carbone: la maggior parte del combustibile veniva spesa per la fusione, dove era impossibile escludere il contatto tra carbone e minerale.

Tra molti professioni metallurgiche A quel tempo, forse la professione più difficile era il puddler. Il puddling è stato il metodo principale per ottenere il ferro per quasi tutto il XIX secolo. È stato un processo molto difficile e laborioso. Il lavoro sotto di lui andava così: lingotti di ghisa venivano caricati sul focolare della fornace ardente; erano sciolti. Quando il carbonio e altre impurità bruciarono dal metallo, il punto di fusione del metallo aumentò e i cristalli di ferro abbastanza puro iniziarono a "congelarsi" dalla fusione liquida. Un grumo di massa pastosa appiccicosa è stato raccolto sul fondo del forno. Gli addetti alla pozzanghera iniziarono l'operazione di arrotolare il fiore con l'ausilio di un piede di porco di ferro. Mescolando una massa di metallo con un piede di porco, hanno cercato di raccogliere un pezzo, o kritsa, di ferro attorno al piede di porco. Un tale nodulo pesava fino a 50-80 kg o più. La kritsa veniva estratta dalla fornace e alimentata immediatamente sotto il martello - per la forgiatura al fine di rimuovere le particelle di scorie e compattare il metallo.

Hanno imparato a eliminare lo zolfo coke in Inghilterra nel 1735, dopo di che l'opportunità di utilizzare grandi riserve di carbone per la fusione del ferro. Ma al di fuori dell'Inghilterra, questa tecnologia si è diffusa solo nel XIX secolo.

Il consumo di combustibile nella metallurgia era già enorme a quel tempo: l'altoforno divorava un carico di carbone all'ora. Il carbone è diventato una risorsa strategica. È stata l'abbondanza di legno nella stessa Svezia e in Finlandia, che le appartiene, che ha permesso agli svedesi di espandere la produzione su tale scala. Gli inglesi, che avevano meno foreste (e anche quelle erano riservate ai bisogni della flotta), furono costretti ad acquistare ferro in Svezia finché non impararono a usare il carbone.

Metodi elettrici e ad induzione di fusione del ferro

La varietà delle composizioni dell'acciaio rende molto difficile la loro fusione. In effetti, in una fornace a focolare aperto e in un convertitore, l'atmosfera è ossidante e elementi come il cromo si ossidano facilmente e si trasformano in scorie, ad es. sono persi. Ciò significa che per ottenere acciaio con un contenuto di cromo del 18%, è necessario immettere nel forno molto più cromo di 180 kg per tonnellata di acciaio. Il cromo è un metallo costoso. Come trovare una via d'uscita da questa situazione?

Una via d'uscita è stata trovata all'inizio del XX secolo. Per la fusione del metallo è stato proposto di utilizzare il calore di un arco elettrico. I rottami metallici venivano caricati in un forno circolare, la ghisa veniva versata e gli elettrodi di carbonio o grafite venivano abbassati. Tra loro e il metallo nella fornace ("bagno") si è verificato un arco elettrico con una temperatura di circa 4000 ° C. Il metallo si è sciolto facilmente e rapidamente. E in un forno elettrico così chiuso, puoi creare qualsiasi atmosfera: ossidante, riducente o completamente neutra. In altre parole, è possibile evitare che gli oggetti di valore si esauriscano. È così che è stata creata la metallurgia degli acciai di alta qualità.

Successivamente è stato proposto un altro metodo di fusione elettrica: l'induzione. Dalla fisica è noto che se un conduttore metallico viene posto in una bobina attraverso la quale passa una corrente ad alta frequenza, allora viene indotta una corrente e il conduttore si riscalda. Questo calore è sufficiente per fondere il metallo in un certo tempo. Il forno ad induzione è costituito da un crogiolo con una spirale annegata nel rivestimento. Una corrente ad alta frequenza viene fatta passare attraverso la spirale e il metallo nel crogiolo viene fuso. In una tale fornace, puoi anche creare qualsiasi atmosfera.

Nei forni elettrici ad arco, il processo di fusione avviene solitamente in più fasi. Innanzitutto, le impurità non necessarie vengono bruciate dal metallo, ossidandole (periodo di ossidazione). Quindi, le scorie contenenti ossidi di questi elementi vengono rimosse (scaricate) dal forno e vengono caricate le ferroleghe - leghe di ferro con elementi che devono essere introdotti nel metallo. Il forno viene chiuso e la fusione continua senza accesso all'aria (periodo di recupero). Di conseguenza, l'acciaio è saturo degli elementi richiesti in una determinata quantità. Il metallo finito viene rilasciato in un mestolo e versato.

Reazioni chimiche nella produzione del ferro

Nell'industria moderna, il ferro è ottenuto dal minerale di ferro, principalmente dall'ematite (Fe 2 O 3) e dalla magnetite (Fe 3 O 4).

Esistono vari modi per estrarre il ferro dai minerali. Il più comune è il processo di dominio.

La prima fase della produzione è la riduzione del ferro con il carbonio in un altoforno alla temperatura di 2000 °C. In un altoforno, il carbonio sotto forma di coke, il minerale di ferro sotto forma di agglomerato o pellet e il fondente (ad es. calcare) vengono alimentati dall'alto e vengono raggiunti da un flusso di aria calda iniettata dal basso.

Nella fornace, il carbonio del coke viene ossidato a monossido di carbonio (monossido di carbonio) dall'ossigeno atmosferico:

2C + O2 → 2CO.

Nel suo turno, monossido di carbonio recupera il ferro dal minerale:

3CO + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3CO 2.

Il flusso viene aggiunto per estrarre impurità indesiderate dal minerale, principalmente silicati come il quarzo (biossido di silicio). Un flusso tipico contiene calcare (carbonato di calcio) e dolomite (carbonato di magnesio). Altri flussi sono usati contro altre impurità.

Azione fondente: il carbonato di calcio sotto l'azione del calore si decompone in ossido di calcio (calce viva):

CaCO3 → CaO + CO2.

L'ossido di calcio si combina con il biossido di silicio per formare scorie:

CaO + SiO2 → CaSiO3.

Le scorie, a differenza del biossido di silicio, vengono sciolte in una fornace. Più leggere del ferro, le scorie galleggiano in superficie e possono essere drenate separatamente dal metallo. Le scorie vengono poi utilizzate nell'edilizia e nell'agricoltura. Il ferro fuso ottenuto in un altoforno contiene parecchio carbonio (ghisa). Tranne quando la ghisa viene utilizzata direttamente, richiede un'ulteriore lavorazione.

Il carbonio in eccesso e altre impurità (zolfo, fosforo) vengono rimossi dalla ghisa mediante ossidazione in forni a focolare aperto o in convertitori. I forni elettrici sono utilizzati anche per la fusione di acciai legati.

Oltre al processo in altoforno, è comune il processo di produzione diretta del ferro. In questo caso, il minerale pre-frantumato viene mescolato con argilla speciale per formare pellet. I pellet vengono tostati e trattati in un forno a tino con prodotti di conversione del metano a caldo contenenti idrogeno. L'idrogeno riduce facilmente il ferro, mentre non c'è contaminazione del ferro con impurità come zolfo e fosforo - impurità comuni nel carbone. Il ferro si ottiene in forma solida e poi fuso in forni elettrici.

Il ferro chimicamente puro si ottiene per elettrolisi delle soluzioni dei suoi sali.

Per prima cosa, lascia che ti parli della cava stessa. Lebedinsky GOK - è il più grande impresa russa per l'estrazione e la lavorazione del minerale di ferro e dispone del più grande pozzo a cielo aperto del mondo per l'estrazione del minerale di ferro. Lo stabilimento e la cava si trovano nella regione di Belgorod, tra le città di Stary Oskol e Gubkin.

Vista della cava dall'alto. È davvero enorme e cresce ogni giorno. La profondità della cava Lebedinsky GOK è di 250 m dal livello del mare o 450 m dalla superficie terrestre (e il diametro è di 4 per 5 chilometri), le acque sotterranee vi penetrano costantemente e, se non fosse per il funzionamento delle pompe , poi è stato riempito fino in cima in un mese. È elencato due volte nel Guinness dei primati come la più grande cava per l'estrazione di minerali non combustibili.

Un po informazioni ufficiali: Lebedinsky GOK fa parte del gruppo Metalloinvest ed è il principale produttore di minerale di ferro in Russia. Nel 2011, la quota della produzione di concentrato da parte dell'impianto rispetto alla produzione annua totale di concentrato di minerale di ferro e minerale di sinterizzazione in Russia è stata del 21%.

Un sacco di tutti i tipi di attrezzature lavorano nella cava, ma i più notevoli ovviamente sono gli autocarri con cassone ribaltabile Belaz e Caterpillar multi-tonnellata.

In un anno, entrambi gli impianti inclusi nella società (Lebedinsky e Mikhailovsky GOK) producono circa 40 milioni di tonnellate di minerale di ferro sotto forma di concentrato e minerale di sinterizzazione (questo non è il volume di produzione, ma minerale già arricchito, cioè separato da roccia di scarto). Pertanto, risulta che in media vengono prodotte circa 110mila tonnellate di minerale di ferro arricchito al giorno in due impianti di estrazione e lavorazione.

Questo ragazzo trasporta fino a 220 tonnellate (!) di minerale di ferro alla volta.

L'escavatore dà un segnale e lui indietreggia con cautela. Pochi secchi e il corpo del gigante è pieno. L'escavatore dà di nuovo un segnale e l'autocarro con cassone ribaltabile parte.

Di recente sono stati acquistati Belaz con una capacità di carico di 160 e 220 tonnellate (fino ad ora la capacità di carico degli autocarri con cassone ribaltabile nelle cave non era superiore a 136 tonnellate) e dovrebbero arrivare gli escavatori Hitachi con una capacità della benna di 23 metri cubi. (Attualmente, la capacità massima della benna delle pale minerarie è di 12 metri cubi).

"Belaz" e "Caterpillar" si alternano. A proposito, un autocarro con cassone ribaltabile importato trasporta solo 180 tonnellate. Gli autocarri con cassone ribaltabile di una capacità di carico così grande sono nuove attrezzature che vengono attualmente fornite agli impianti di estrazione e lavorazione come parte del programma di investimenti di Metalloinvest per migliorare l'efficienza del complesso minerario e di trasporto.

Interessante trama delle pietre, prestare attenzione. Se non sbaglio, la quarzite è a sinistra, il ferro viene estratto da tale minerale. La cava è piena non solo di minerale di ferro, ma anche di vari minerali. Generalmente non sono interessanti per un'ulteriore lavorazione su scala industriale. Oggi il gesso si ottiene dalla roccia di scarto e anche la pietra frantumata viene prodotta per scopi edilizi.

Bellissimi ciottoli, non posso dire con certezza che tipo di minerale, qualcuno può dirmelo?

Ogni giorno, 133 unità delle principali attrezzature minerarie (30 autocarri con cassone ribaltabile pesante, 38 escavatori, 20 carri armati, 45 unità di trazione) lavorano nella fossa a cielo aperto di Lebedinsky GOK.

Certamente speravo di assistere a esplosioni spettacolari, ma anche se fossero avvenute in questo giorno, non sarei comunque riuscito a penetrare nel territorio della cava. Tale esplosione viene eseguita una volta ogni tre settimane. Tutte le attrezzature, secondo gli standard di sicurezza (e ce ne sono molte), vengono rimosse prima dalla cava.

Lebedinsky GOK e Mikhailovsky GOK sono i due maggiori impianti di estrazione e lavorazione del minerale di ferro in Russia in termini di produzione. Metalloinvest possiede le seconde riserve esplorate di minerale di ferro al mondo - circa 14,6 miliardi di tonnellate classificazione internazionale JORC, che garantisce circa 150 anni di vita operativa agli attuali livelli di produzione. Quindi i residenti di Stary Oskol e Gubkin riceveranno un lavoro per molto tempo.

Probabilmente avrai notato dalle foto precedenti che il tempo non era buono, pioveva e c'era nebbia nella cava. Più vicino alla partenza, si è dissipato un po ', ma ancora non molto. Tirato fuori la foto il più possibile. La dimensione della cava è certamente impressionante.

Proprio al centro della cava c'è una montagna con roccia di scarto, attorno alla quale veniva estratto tutto il minerale contenente ferro. Presto si prevede di farlo saltare in aria in parti e portarlo fuori dalla cava.

Il minerale di ferro viene caricato proprio lì sui treni, in speciali vagoni rinforzati che estraggono il minerale dalla cava, si chiamano dumper, la loro capacità di carico è di 105 tonnellate.

Strati geologici attraverso i quali si può studiare la storia dello sviluppo della Terra.

Le macchine giganti dall'alto del ponte di osservazione non sembrano altro che una formica.

Quindi il minerale viene trasportato all'impianto, dove la roccia di scarto viene separata mediante separazione magnetica: il minerale viene frantumato finemente, quindi inviato a un tamburo magnetico (separatore), al quale, secondo le leggi della fisica, tutto il ferro si attacca, e non il ferro viene lavato via con acqua. Successivamente, dal concentrato di minerale di ferro ottenuto vengono prodotti pellet e ferro bricchettato a caldo (HBI), che viene poi utilizzato per la fusione dell'acciaio.
Il ferro bricchettato a caldo (HBI) è uno dei tipi di ferro ridotto diretto (DRI). Un materiale ad alto contenuto di ferro (>90%) ottenuto con una tecnologia diversa dall'altoforno. Utilizzato come materia prima per la produzione di acciaio. Sostituto di alta qualità (con una piccola quantità di impurità nocive) per ghisa, rottami metallici.

A differenza della ghisa, nella produzione di HBI non viene utilizzato coke di carbone. Il processo di produzione del ferro bricchettato si basa sulla lavorazione delle materie prime del minerale di ferro (pellet) ad alte temperature, il più delle volte mediante gas naturale.

Non puoi semplicemente entrare nello stabilimento HBI, perché il processo di cottura delle torte bricchettate calde avviene a una temperatura di circa 900 gradi e non avevo intenzione di prendere il sole a Stary Oskol).

Lebedinsky GOK è l'unico produttore di HBI in Russia e nella CSI. L'impianto ha avviato la produzione di questo tipo di prodotto nel 2001 avviando un impianto di produzione di HBI (CHBI-1) utilizzando la tecnologia HYL-III con una capacità di 1,0 milioni di tonnellate all'anno. Nel 2007, LGOK ha completato la costruzione della seconda fase dell'impianto di produzione HBI (HBI-2) utilizzando la tecnologia MIDREX con una capacità produttiva di 1,4 milioni di tonnellate all'anno. Attualmente capacità produttiva LGOK è di 2,4 milioni di tonnellate di HBI all'anno.

Dopo la cava, abbiamo visitato lo stabilimento elettrometallurgico di Oskol (OEMK), che fa parte del segmento metallurgico dell'azienda. In una delle officine dello stabilimento vengono prodotte tali billette d'acciaio. La loro lunghezza può raggiungere dai 4 ai 12 metri, a seconda dei desideri dei clienti.

Vedi un fascio di scintille? In quel punto viene tagliata una barra d'acciaio.

Un'interessante macchina con un secchio, chiamato carro secchio, durante il processo di produzione viene versata durante il processo di produzione.

Nell'adiacente officina di OEMK vengono tornite e lucidate barre d'acciaio di diversi diametri, che sono state laminate in un'altra officina. A proposito, questo impianto è la settima più grande impresa in Russia per la produzione di acciaio e prodotti in acciaio.Nel 2011, la quota di produzione di acciaio presso OEMK ammontava al 5% dell'acciaio totale prodotto in Russia, anche la quota di prodotti laminati ammontava al 5%.

OEMK utilizza tecnologie avanzate, inclusa la riduzione diretta del ferro e la fusione ad arco elettrico, che garantisce la produzione di metallo di alta qualità con un ridotto contenuto di impurità.

I principali consumatori di prodotti siderurgici OEMK in mercato russo sono imprese del settore automobilistico, della costruzione di macchine, dei tubi, della ferramenta e dei cuscinetti.

I prodotti siderurgici OEMK vengono esportati in Germania, Francia, Stati Uniti, Italia, Norvegia, Turchia, Egitto e molti altri paesi.

Lo stabilimento ha dominato la produzione di prodotti lunghi per la fabbricazione di prodotti utilizzati dalle principali case automobilistiche mondiali, come Peugeot, Mercedes, Ford, Renault, Volkswagen. I cuscinetti per queste stesse auto straniere sono realizzati con alcuni prodotti.

A proposito, non è la prima volta che noto donne, operatori di gru in tali settori.

In questo impianto, pulizia quasi sterile, non tipica per tali industrie.

Come barre d'acciaio ben piegate.

Su richiesta del cliente, su ogni prodotto viene incollato un adesivo.

Il numero della colata e il codice della qualità dell'acciaio sono stampigliati sull'adesivo.

L'estremità opposta può essere contrassegnata con vernice e per ogni confezione beni finiti le etichette sono allegate con il numero del contratto, il paese di destinazione, il tipo di acciaio, il numero di colata, le dimensioni in millimetri, il nome del fornitore e il peso della confezione.

Questi prodotti sono gli standard in base ai quali viene regolata l'attrezzatura per la laminazione di precisione.

E questa macchina può scansionare il prodotto e identificare microcricche e difetti prima che il metallo arrivi al cliente.

L'azienda prende molto sul serio la sicurezza.

Tutta l'acqua utilizzata nella produzione viene depurata dalle più recenti apparecchiature all'avanguardia.

Questo è l'impianto di trattamento delle acque reflue dell'impianto. Dopo la lavorazione, è più pulito che nel fiume dove viene scaricato.

Acqua tecnica, quasi distillata. Come qualsiasi acqua di processo non puoi berlo, ma puoi provarlo una volta, non è pericoloso per la salute.

Il giorno successivo siamo andati a Zheleznogorsk, situato nella regione di Kursk. È lì che si trova il GOK Mikhailovsky. La foto mostra il complesso della tostatrice n. 3 in costruzione. Qui verrà prodotto il pellet.

Per la sua costruzione saranno investiti 450 milioni di dollari. L'impresa sarà costruita e messa in funzione nel 2014.

Questo è il layout dell'impianto.

Poi siamo andati alla cava del Mikhailovsky GOK. La profondità della cava MGOK è di oltre 350 metri dalla superficie terrestre e la sua dimensione è di 3 per 7 chilometri. Ci sono in realtà tre cave sul suo territorio, questo si può vedere nell'immagine satellitare. Uno grande e due più piccoli. In circa 3-5 anni, la cava crescerà così tanto da diventare una grande singola, e possibilmente raggiungere le dimensioni della cava di Lebedinsky.

La cava impiega 49 autocarri con cassone ribaltabile, 54 unità di trazione, 21 locomotive diesel, 72 escavatori, 17 impianti di perforazione, 28 bulldozer e 7 motolivellatrici.

Altrimenti, l'estrazione del minerale presso MGOK non differisce da LGOK.

Questa volta siamo comunque riusciti ad arrivare allo stabilimento, dove viene convertito il concentrato di minerale di ferro prodotto finale- pellet..
I pellet sono grumi di concentrato di minerale frantumato. Prodotto semilavorato della produzione metallurgica di ferro. È un prodotto dell'arricchimento dei minerali ferrosi mediante speciali metodi di concentrazione. Viene utilizzato nella produzione di altoforno per produrre ghisa.

Per la produzione di pellet viene utilizzato il concentrato di minerale di ferro. Per rimuovere le impurità minerali, il minerale originale (grezzo) viene finemente frantumato e arricchito in vari modi.

Il processo di produzione di pellet viene spesso definito "pellettizzazione". La miscela, cioè una miscela di concentrati finemente suddivisi di minerali contenenti ferro, fondente (additivi che regolano la composizione del prodotto) e additivi indurenti (solitamente argilla bentonitica), viene inumidita e granulata in ciotole rotanti (granulatori) o tamburi di pellettizzazione. Sono i più nella foto.

Avviciniamoci.

Come risultato della pellettizzazione si ottengono particelle quasi sferiche con un diametro di 5÷30 mm.

Abbastanza interessante osservare il processo.

I pallini vengono quindi guidati lungo il nastro nella camera di cottura.

Vengono essiccati e cotti a temperature di 1200 ÷ 1300 ° C su impianti speciali - macchine per la cottura. Le tostatrici (solitamente di tipo trasportatore) sono un trasportatore di carrelli di cottura (pallet) che si muovono su rotaie.

Ma nella foto - un concentrato, che presto cadrà nella batteria.

Nella parte superiore della macchina calcinatrice, sopra i carrelli calcinatori, si trova un focolare riscaldante, nel quale vengono bruciati combustibili gassosi, solidi o liquidi e si forma un vettore di calore per l'essiccazione, il riscaldamento e la calcinazione dei pellet. Esistono tostatrici con raffreddamento del pellet direttamente sulla macchina e con raffreddatore esterno. Sfortunatamente, non abbiamo visto questo processo.

I pellet tostati acquisiscono un'elevata resistenza meccanica. La tostatura rimuove una parte significativa dei contaminanti solforosi. Questo è l'aspetto del prodotto finito.

Nonostante il fatto che l'attrezzatura sia in servizio fin dall'epoca sovietica, il processo è automatizzato e non richiede un gran numero di personale per controllarlo.

Noto all'umanità era di origine cosmica, o, più precisamente, meteorica. Come materiale strumentale, iniziò ad essere utilizzato circa 4mila anni a.C. La tecnologia della fusione dei metalli è apparsa più volte ed è andata persa a causa di guerre e disordini, ma, secondo gli storici, gli Ittiti furono i primi a padroneggiare la fusione.

Vale la pena notare che noi stiamo parlando sulle leghe di ferro con una piccola quantità di impurità. Il metallo chimicamente puro divenne possibile da ottenere solo con l'avvento di moderne tecnologie. Questo articolo ti parlerà in dettaglio delle caratteristiche della produzione di metallo mediante riduzione diretta, fioritura, spugnoso, ferro grezzo, ferro briccato caldo, toccheremo la produzione di cloro e sostanze pure.

Per cominciare, vale la pena considerare il metodo per produrre ferro dal minerale di ferro. Il ferro è un elemento molto comune. In termini di contenuto nella crosta terrestre, il metallo è al 4° posto tra tutti gli elementi e al 2° tra i metalli. Nella litosfera il ferro è solitamente presente sotto forma di silicati. Il suo più alto contenuto si nota nelle rocce basiche e ultrabasiche.

Quasi tutti i minerali di montagna contengono una frazione di ferro. Tuttavia, si sviluppano solo quelle rocce in cui ha la proporzione dell'elemento valore industriale. Ma anche in questo caso la quantità di minerali adatti all'estrazione è più che grande.

• Prima di tutto questo minerale di ferro- rosso (ematite), magnetico (magnetite) e marrone (limonite). Questi sono ossidi di ferro complessi con un contenuto di elementi del 70-74%. Il minerale di ferro marrone è più comune nelle croste di alterazione, dove forma i cosiddetti "cappelli di ferro" spessi fino a diverse centinaia di metri. Il resto è principalmente di origine sedimentaria.
• Molto comune solfuro di ferro- pirite o pirite di zolfo, invece, non è considerato minerale di ferro e serve per produrre acido solforico.
• Siderite- carbonato di ferro, comprende fino al 35%, è un minerale con un contenuto medio dell'elemento.
• Marcasite- include fino al 46,6%.
• mispikel- composto con arsenico e zolfo, contiene fino al 34,3% di ferro.
• Lellingite- comprende solo il 27,2% dell'elemento ed è considerato minerale povero.

Le rocce minerali sono classificate in base alla proporzione di ferro in questo modo:

• ricco- con un contenuto di metallo superiore al 57%, con un contenuto di silice inferiore all'8-10% e una miscela di zolfo e fosforo inferiore allo 0,15%. Tali minerali non vengono arricchiti, vengono immediatamente inviati alla produzione;
• minerale di qualità media contiene almeno il 35% della sostanza e necessita di essere arricchito;
• povero i minerali di ferro devono contenere almeno il 26% e vengono anche arricchiti prima di essere inviati all'officina.

Il ciclo tecnologico generale per la produzione di ferro sotto forma di ghisa, acciaio e prodotti laminati è discusso in questo video:

Estrazione

Esistono diversi metodi per estrarre il minerale. Applicare quello che trova il più conveniente.

• Metodo di sviluppo aperto o carriera. Progettato per la presenza superficiale di roccia minerale. Per l'estrazione mineraria, una cava viene scavata fino a una profondità di 500 me una larghezza a seconda dello spessore del deposito. Il minerale di ferro viene estratto dalla cava e trasportato da veicoli progettati per trasportare carichi pesanti. Di norma, il minerale ricco viene estratto in questo modo, quindi non è necessario arricchirlo.
• Mio- quando la roccia si trova a una profondità di 600–900 m, vengono perforate le miniere. Un tale sviluppo è molto più pericoloso, poiché è associato a lavori sotterranei esplosivi: gli strati scoperti vengono fatti saltare in aria e quindi il minerale raccolto viene trasportato verso l'alto. Nonostante tutto il suo pericolo, questo metodo è considerato più efficace.
• Estrazione idroelettrica- in questo caso, i pozzi vengono perforati fino a una certa profondità. I tubi vengono calati nella miniera e l'acqua viene fornita ad altissima pressione. Il getto d'acqua frantuma la roccia, quindi il minerale di ferro viene sollevato in superficie. L'idroestrazione da pozzo non è molto diffusa, in quanto richiede costi elevati.

Tecnologie per la produzione del ferro

Tutti i metalli e le leghe sono divisi in non ferrosi (come, ecc.) E neri. Questi ultimi includono ghisa e acciaio. La metallurgia ferrosa rappresenta il 95% di tutti i processi metallurgici.

Nonostante l'incredibile varietà di acciai prodotti, non ci sono così tante tecnologie di produzione. Inoltre, ferro e acciaio non sono esattamente 2 prodotti diversi, la ghisa è una fase preliminare obbligatoria per ottenere l'acciaio.

Classificazione del prodotto

Sia la ghisa che l'acciaio sono classificati come leghe di ferro, dove il carbonio funge da componente legante. La sua quota è piccola, ma conferisce al metallo una durezza molto elevata e una certa fragilità. La ghisa, poiché contiene più carbonio, è più fragile dell'acciaio. È meno plastico, ma ha una migliore capacità termica e resistenza alla pressione interna.

La ghisa si ottiene per fusione in altoforno. Ci sono 3 tipi:

• grigio o cast- ottenuto per raffreddamento lento. La lega contiene dall'1,7 al 4,2% di carbonio. ghisa grigiaè ben lavorabile con strumenti meccanici, riempie perfettamente gli stampi, quindi viene utilizzato per la produzione di prodotti stampati ad iniezione;
• bianco- o raffinazione, ottenuta mediante raffreddamento rapido. La quota di carbonio arriva fino al 4,5%. Può includere impurità aggiuntive, grafite, manganese. La ghisa bianca è dura e fragile ed è utilizzata principalmente per la produzione di acciaio;
• malleabile- include dal 2 al 2,2% di carbonio. È realizzato in ghisa bianca mediante riscaldamento a lungo termine delle fusioni e raffreddamento lento a lungo termine.

L'acciaio può contenere non più del 2% di carbonio, si ottiene in 3 modi principali. Ma in ogni caso, l'essenza della produzione dell'acciaio si riduce alla ricottura di impurità indesiderate di silicio, manganese, zolfo e così via. Inoltre, se si ottiene l'acciaio legato, durante il processo di fabbricazione vengono introdotti ingredienti aggiuntivi.

Per scopo, l'acciaio è diviso in 4 gruppi:

• costruzione- utilizzato sotto forma di prodotti laminati senza trattamento termico. Questo è un materiale per la costruzione di ponti, telai, fabbricazione di carri e così via;
• ingegneria- strutturale, appartiene alla categoria degli acciai al carbonio, contiene non più dello 0,75% di carbonio e non più dell'1,1% di manganese. Utilizzato per produrre una varietà di parti di macchine;
• strumentale- anche carbonioso, ma con un basso contenuto di manganese - non più dello 0,4%. Da esso vengono prodotti una varietà di strumenti, in particolare il taglio dei metalli;
• acciaio speciale- questo gruppo comprende tutte le leghe con proprietà speciali: acciaio resistente al calore, acciaio inossidabile, resistente agli acidi e così via.

fase preliminare

Anche il minerale ricco deve essere preparato prima di fondere il ferro, liberato dalla roccia di scarto.

• Metodo di agglomerazione– il minerale viene frantumato, macinato e versato insieme al coke sul nastro della macchina di sinterizzazione. Il nastro passa attraverso i bruciatori, dove il coke si accende sotto l'influenza della temperatura. In questo caso, il minerale viene sinterizzato e lo zolfo e altre impurità si bruciano. L'agglomerato risultante viene immesso nelle vasche del bunker, dove viene raffreddato con acqua e soffiato con un flusso d'aria.
• Metodo di separazione magnetica- il minerale viene frantumato e alimentato al separatore magnetico, poiché il ferro ha la capacità di essere magnetizzato, i minerali rimangono nel separatore quando vengono lavati con acqua e la roccia di scarto viene lavata via. Quindi, dal concentrato risultante vengono prodotti pellet e bricchette di ferro caldo. Quest'ultimo può essere utilizzato per la preparazione dell'acciaio, scavalcando la fase di ottenimento della ghisa.

Questo video ti parlerà in dettaglio della produzione di ferro:

Fusione del ferro

La ghisa viene fusa dal minerale in un altoforno:

• viene preparata la carica: sinterizzazione, pellet, coke, calcare, dolomite, ecc. La composizione dipende dal tipo di ghisa;
• la carica viene caricata nell'altoforno tramite un carrello elevatore. La temperatura nel forno è di 1600 C, l'aria calda viene fornita dal basso;
• a questa temperatura il ferro inizia a sciogliersi e il coke brucia. In questo caso il ferro si riduce: in primo luogo, durante la combustione del carbone si ottiene monossido di carbonio. Il monossido di carbonio reagisce con l'ossido di ferro per produrre metallo puro e anidride carbonica;
• flusso - calcare, dolomite, viene aggiunto alla miscela per trasferire le impurità indesiderate in una forma più facile da eliminare. Ad esempio, gli ossidi di silicio non si sciolgono a una temperatura così bassa ed è impossibile separarli dal ferro. Ma interagendo con l'ossido di calcio, ottenuto dalla decomposizione del calcare, il quarzo si trasforma in silicato di calcio. Quest'ultimo fonde a questa temperatura. È più leggero della ghisa e rimane galleggiante sulla superficie. È abbastanza semplice separarlo: le scorie vengono periodicamente rilasciate attraverso i rubinetti;
• il ferro liquido e le scorie confluiscono nelle siviere attraverso diversi canali.

La ghisa risultante in siviere viene trasportata all'acciaieria o alla macchina di colata, dove si ottengono i lingotti di ghisa.

fusione dell'acciaio

La trasformazione della ghisa in acciaio avviene in 3 modi. Nel processo di fusione, il carbonio in eccesso, le impurità indesiderate vengono bruciate e vengono aggiunti i componenti necessari, ad esempio durante la cottura di acciai speciali.

• Il focolare aperto è il metodo di produzione più popolare, in quanto fornisce acciaio di alta qualità. Il ferro fuso o duro con l'aggiunta di minerali o rottami viene immesso in un forno a focolare aperto e fuso. La temperatura è di circa 2000 C, mantenuta dalla combustione di combustibile gassoso. L'essenza del processo è bruciare carbonio e altre impurità dal ferro. Gli additivi necessari, se parliamo di acciaio legato, vengono aggiunti alla fine della fusione. prodotto finito versato in mestoli o in lingotti in stampi.

• Metodo dell'inviluppo di ossigeno - o Bessemer. Offre prestazioni più elevate. La tecnologia include il soffiaggio di aria compressa attraverso lo spessore della ghisa ad una pressione di 26 kg/mq. vedi Allo stesso tempo, il carbonio brucia e la ghisa diventa acciaio. La reazione è esotermica, per cui la temperatura sale a 1600 C. Per migliorare la qualità del prodotto, attraverso la ghisa viene soffiata una miscela di aria con ossigeno o anche ossigeno puro.
• Il metodo di elettrofusione è considerato il più efficace. Molto spesso viene utilizzato per ottenere acciai multilegati, poiché la tecnologia di fusione in questo caso esclude l'ingresso di impurità non necessarie dall'aria o dal gas. Viene raggiunta la temperatura massima nel forno di produzione del ferro - circa 2200 C a causa dell'arco elettrico.

Ricezione diretta

Dal 1970 viene utilizzato anche il metodo della riduzione diretta del ferro. Il metodo consente di evitare la costosa fase di produzione della ghisa in presenza di coke. Le prime installazioni di questo tipo non differivano per produttività, ma oggi il metodo è diventato abbastanza noto: si è scoperto che il gas naturale può essere utilizzato come agente riducente.

La materia prima per il recupero è il pellet. Vengono caricati in un forno a tino, riscaldati e spurgati con un prodotto di conversione del gas: monossido di carbonio, ammoniaca, ma soprattutto idrogeno. La reazione avviene a una temperatura di 1000 C, mentre l'idrogeno riduce il ferro dall'ossido.

Parleremo dei produttori di ferro tradizionale (non cloro, ecc.) Nel mondo di seguito.

Notevoli produttori

La quota maggiore di giacimenti di minerale di ferro si trova in Russia e Brasile - 18%, Australia - 14% e Ucraina - 11%. I maggiori esportatori sono Australia, Brasile e India. Il picco del costo del ferro è stato osservato nel 2011, quando una tonnellata di metallo è stata stimata a $ 180. Nel 2016, il prezzo era sceso a $ 35 per tonnellata.

I maggiori produttori di ferro includono le seguenti società:

• Vale SA è una società mineraria brasiliana, il più grande produttore di ferro e;
• BHP Billiton è una società australiana. La sua direzione principale è la produzione di petrolio e gas. Ma allo stesso tempo è anche il maggior fornitore di rame e ferro;
• Rio Tinto Group è un'azienda australiana-britannica. Rio Tinto Group estrae e produce oro, ferro, diamanti e uranio;
• Fortescue Metals Group è un'altra compagnia mineraria e siderurgica australiana;
• In Russia, il più grande produttore è Evrazholding, una società metallurgica e mineraria. Metallinvest e MMK sono note anche sul mercato mondiale;
• Metinivest Holding LLC è una società mineraria e metallurgica ucraina.

La prevalenza del ferro è elevata, il metodo di estrazione è abbastanza semplice e la fusione è in definitiva un processo economicamente redditizio. Insieme alle caratteristiche fisiche, la produzione conferisce al ferro il ruolo di principale materiale strutturale.

La produzione di cloruro ferrico è mostrata in questo video:

La produzione del ferro in Rus' è nota da tempo immemorabile. A seguito di scavi archeologici nelle aree adiacenti a Novgorod, Vladimir, Yaroslavl, Pskov, Smolensk, Ryazan, Murom, Tula, Kiev, Vyshgorod, Pereyaslavl, Vzhishch, nonché nell'area del Lago Ladoga e in altri luoghi , sono stati rinvenuti centinaia di luoghi con resti di crogioli, fornaci grezze, le cosiddette "fosse del lupo" e i relativi strumenti per la produzione dell'antica metallurgia. In una delle fosse del lupo, scavate per la fusione del ferro, vicino al villaggio di Podmokly nella parte meridionale del bacino carbonifero di Mosca, è stata trovata una moneta datata 189 dell'era musulmana, che corrisponde all'inizio del IX secolo dell'era moderna cronologia. Ciò significa che in Rus' sapevano fondere il ferro in quei tempi lontani, profondamente precristiani.

I nomi del popolo russo ci urlano letteralmente sulla prevalenza della metallurgia in tutto il territorio dell'antica Rus': Kuznetsov, Kovalev, Koval, Kovalenko, Kovalchuk. In termini di prevalenza, i cognomi "metallurgici" russi, forse, competono anche con l'archetipo inglese John Smith (che, infatti, fabbro, cioè lo stesso fabbro).

Tuttavia, il percorso di qualsiasi spada o canna di cannone è sempre iniziato molto prima. forno metallurgico e, soprattutto, fucine. Qualsiasi metallo è principalmente un combustibile (carbone o coke per la sua fusione) e secondariamente una materia prima per la sua produzione.

Qui devo porre subito l'accento. Perché il carburante è la prima priorità, mentre lo stesso minerale di ferro è da me relegato così audacemente in secondo piano? Riguarda la logistica del trasporto del minerale e del combustibile necessari per produrre ferro nel Medioevo.

Dopotutto, il combustibile principale e di alta qualità per la fusione del ferro fiorito medievale era carbone.
Anche adesso, nella moderna era illuminata, il compito di ottenere carbone di alta qualità non è affatto così semplice come sembra a prima vista.
Il carbone di alta qualità si ottiene solo da un numero molto limitato di specie legnose - da tutte le specie di legno duro piuttosto rare ea crescita lenta (quercia, carpino, faggio) e dall'archetipo Betulla russa.
Già dalle conifere - pino o abete rosso, il carbone è molto più fragile e con una grande resa di fini e polvere di carbone, e cercare di ottenere un buon carbone da pioppo o ontano dalle foglie morbide è quasi irrealistico: la resa di un buon carbone diminuisce quasi due volte rispetto alla quercia.

Nel caso in cui non ci fossero abbastanza foreste nel territorio in cui sono stati trovati depositi di ferro, o le foreste della zona fossero state distrutte dalle precedenti generazioni di metallurgisti, dovevano essere inventati vari surrogati.
Ad esempio, in Asia centrale, nonostante i giacimenti di minerale di ferro di alta qualità, era stretto con la foresta, motivo per cui al posto del carbone era necessario utilizzare il seguente combustibile innovativo:

Se qualcuno non capisce, questo è sterco di vacca. Puoi cavallo, montone, capra o asino - non gioca un ruolo speciale. Kizyak è stato impastato con le mani in torte piatte (qualcosa del genere), e poi steso ad asciugare al sole.
Naturalmente, in una situazione del genere, non era necessario parlare della "costanza della composizione" del combustibile, e la temperatura della fiamma dalla combustione di un tale "combustibile composito" era molto inferiore a quella dell'alto- carbone di qualità.

Un altro sostituto del carbone, molto più tecnologicamente avanzato, è apparso nel mondo molto più tardi. Si tratta, ovviamente, di Coca Cola su cui ora si basa tutta la moderna metallurgia ferrosa.
La storia dell '"invenzione" della coca ha solo duecento anni. Dopotutto, è stata la batteria del forno a coke in cui "il carbone si è esaurito" è stata la prima, più potente raffica della rivoluzione industriale. È stata lei, la batteria del forno a coke, e non la piattaforma petrolifera, a creare quel "mondo di carbone e vapore" che ora amiamo ricordare nei libri, nei film e negli anime sullo steampunk.

Molto prima della rivoluzione industriale, l'Inghilterra sfruttava già ricchi giacimenti di carbon fossile, che però veniva utilizzato quasi esclusivamente per il riscaldamento delle case. La fusione del minerale in Inghilterra veniva effettuata, come in molti luoghi del mondo, solo su carbone di legna. Ciò era dovuto a un fatto spiacevole, caratteristico della maggior parte dei carboni: contengono nella loro composizione notevoli quantità di fosforo e zolfo, molto dannosi per il ferro ottenuto in fornace.

Tuttavia, la Gran Bretagna è un'isola. E, infine, le crescenti esigenze della metallurgia inglese, a base di carbone, ha superato tutte le possibilità delle foreste inglesi. I Robin Hood inglesi non avevano nessun posto dove nascondersi- un aumento della fusione del ferro ha portato al nulla quasi tutte le foreste della nebbiosa Albione. Questo alla fine divenne un freno alla produzione di ferro, poiché la fusione richiedeva un'enorme quantità di legno: per la lavorazione di una tonnellata di minerale - quasi 40 metri cubi di materie prime legnose.
In connessione con la crescente produzione di ferro, c'era una minaccia di completa distruzione delle foreste. Il paese è stato costretto a importare metallo dall'estero, principalmente dalla Russia e dalla Svezia. I tentativi di utilizzare il carbone fossile per la fusione del ferro non hanno avuto successo per molto tempo, per il motivo sopra indicato.
Fu solo nel 1735 che l'allevatore Abraham Derby, dopo molti anni di esperienza, trovò il modo di fondere il ferro usando il carbone da coke. È stata una vittoria. Ma prima di questa vittoria all'inizio del IX secolo d.C., mancavano ancora più di 900 anni.

Quindi, porta legna da ardere (o anche carbone già pronto) per stirare non funziona semplicemente a causa della logistica del processo - il carburante è necessario in massa 4-5 volte più della massa del minerale, e ancor più in volume - almeno dieci volte. È più facile portare il ferro al combustibile.

Fai rifornimento Rus' anticaè, e in abbondanza. E che dire della piattaforma russa con il ferro?
Ma con il ferro ci sono domande.
minerale di ferro di qualità non nella pianura russa.

Prendo subito delle urla: “E l'anomalia magnetica di Kursk? Il minerale di ferro magnetico di altissima qualità al mondo!
Sì, una delle migliori qualità al mondo. Inaugurato nel 1931. La profondità dell'evento va da 200 a 600 metri. Il compito chiaramente non è per le tecnologie che erano a disposizione degli antichi slavi nel IX secolo d.C. Ora sembra tutto bellissimo, ma per quel tempo l'immagine di una moderna cava di minerale di ferro è come un viaggio ad Alpha Centauri per l'umanità moderna. In teoria è possibile, ma in pratica non lo è.

Di conseguenza, nel IX secolo in Rus', è necessario fare una scelta da qualcosa incluso in questo elenco di tutti i minerali di ferro attualmente utilizzati dall'umanità:

Minerale di ferro magnetico - oltre il 70% di Fe nella forma magnetite Fe3O4 (esempio: l'anomalia magnetica di Kursk appena descritta da noi)
- minerale di ferro rosso - 55-60% Fe nella forma ematite Fe2O3 (esempio: ancora l'anomalia magnetica di Kursk o il bacino di Krivoy Rog)
- minerale di ferro bruno (limonite) - 35-55% Fe nella forma miscele di idrossidi ferro ferrico Fe2O3-3H2O e Fe2O3-H2O (esempio: rovinato dal deposito ucraino di Kerch).
- minerale di ferro spar - fino al 40% di Fe nella forma carbonato FeCO3 (esempio: deposito di Bakal)

La magnetite e l'ematite giacciono in profondità sulla piattaforma russa, su di essa non c'è affatto minerale di ferro feldspato.
Rimane minerale di ferro marrone (limonite).
La materia prima, per usare un eufemismo, è inutile: basta guardare la concentrazione di ferro in essa contenuta, ma lo scherzo è che si trova sul territorio dell'allora Rus' quasi ovunque. Inoltre, questo "quasi ovunque" si rivela miracolosamente nelle immediate vicinanze dell'allora fonte di combustibile di carbone di alta qualità: le possenti foreste della pianura russa.

Questo, ovviamente, riguarda le torbiere e la limonite, che viene spesso chiamata ferro di palude.
Oltre al ferro di palude, ha una genesi simile ferro prato e lago. Tuttavia, come vedrai in seguito, era molto redditizio scavare tale ferro in una palude.

Per comprendere l'ampiezza della distribuzione dell'effettiva estrazione di questa risorsa locale in Rus', è sufficiente, come nel caso dei "cognomi metallurgici", semplicemente aprire una qualsiasi carta geografica e guardare i nomi di russo, ucraino, bielorusso o villaggi lituani.
E subito rimarrai colpito da un numero enorme di toponimi con le parole Guta, Buda, Ruda. Ecco i loro significati:

Guta: fabbrica di vetro
Minerale: estrazione del ferro nelle paludi
Buda: l'estrazione della potassa dalla cenere delle piante.

Troverai questi villaggi ovunque - in un'ampia cintura nelle paludi di Polesye - da Brest a Sumy. C'erano molte fonti di "minerale di palude" in Rus'. Il "ferro di palude" si forma generalmente quasi ovunque dove c'è una transizione da terreni contenenti ossigeno a uno strato anossico (esattamente all'incrocio di questi due strati).
Nelle paludi, questo confine si trova semplicemente, a differenza di altri tipi di terreno, molto vicino alla superficie, quindi i noduli di ferro possono essere letteralmente scavati con una pala, rimuovendo solo strato sottile vegetazione palustre.

Ecco come il ferro di palude sembra senza pretese (ferro di palude) .
Ma è stato questo a salvare Rus'.

Gli stessi depositi di ferro di palude sono classici placer.
I giacimenti sono generalmente depositi molto più piccoli dei giacimenti minerari, il loro volume totale raramente supera le decine di migliaia di tonnellate (mentre i giacimenti di minerali possono contenere milioni e miliardi di tonnellate di minerale), ma l'estrazione dei giacimenti è solitamente molto più semplice dell'estrazione di un giacimento.
Il placer di solito può essere sviluppato quasi a mani nude e con uno schiacciamento minimo della roccia, poiché i placer di solito si verificano in rocce sedimentarie già distrutte.
Questa è generalmente una pratica diffusa: i primi placer vengono estratti, quindi i minerali.
E - per tutti i metalli, minerali o composti.

A proposito, anche la "lattina di legno" (di cui ho scritto nella serie sulla catastrofe dell'età del bronzo) è un placer.

Tuttavia, non si può dire che l'estrazione di giacimenti di ferro di palude fosse un compito semplice.

Il ferro di palude veniva estratto in tre modi principali.

Il primo era che in estate il limo di fondo veniva raccolto dalle zattere sui laghi paludosi e sui fiumi che scorrevano dalle paludi. La zattera era tenuta in un punto da un palo (una persona) e un'altra persona tirava il fango dal fondo con una paletta. I vantaggi di questo metodo sono la semplicità e il basso sforzo fisico per i lavoratori.
Gli svantaggi sono una grande quantità di lavoro inutile, poiché non solo la roccia di scarto veniva raccolta con il ferro palustre, ma anche grandi quantità di acqua dovevano essere sollevate insieme al limo. Inoltre, con uno scoop è difficile scegliere il terreno a grande profondità.

Il secondo modo. In inverno, nei punti in cui i canali gelavano sul fondo, veniva prima tagliato il ghiaccio, quindi veniva abbattuto anche il sedimento di fondo contenente ferro di palude. I vantaggi di questo metodo: la possibilità di selezionare un grande strato contenente ferro di palude. Svantaggi: è fisicamente difficile scavare ghiaccio e terreno ghiacciato. L'estrazione mineraria è possibile solo fino alla profondità del congelamento.

Il terzo metodo era il più comune. Sulla riva vicino ai canali o ai laghi paludosi, è stata assemblata una casa di tronchi, come per un pozzo, solo grande, ad esempio 4 per 4 metri. Quindi, all'interno della casa di tronchi, hanno iniziato a scavare, prima, lo strato di copertura di roccia di scarto, approfondendo gradualmente la casa di tronchi. Quindi è stata selezionata anche la roccia contenente ferro di palude. I rotoli di tronchi sono stati aggiunti man mano che la casa di tronchi si approfondiva.
L'acqua che scorreva costantemente veniva periodicamente estratta. Era possibile, ovviamente, scavare semplicemente senza rafforzare i muri con tronchi, ma in caso di spargimento molto probabile del terreno eroso e di lavoratori che si addormentassero nella fossa, difficilmente sarebbe stato possibile salvare qualcuno: le persone lo farebbero soffocare e annegare rapidamente. Vantaggi di questo metodo: la possibilità di selezionare l'intero strato contenente ferro di palude e minori costi di manodopera rispetto al secondo metodo. Inoltre, anche prima dell'inizio dell'estrazione, era possibile determinare approssimativamente la qualità delle materie prime estratte ("gli abitanti giudicano la bontà del minerale anche dal tipo di alberi che vi crescono sopra; quindi, quello trovato sotto betulla e pioppo tremulo è considerato il migliore, perché il ferro ne è più morbido, e nei luoghi in cui cresce l'abete rosso è più duro e resistente").
Svantaggi: devi lavorare sempre in acqua.

In generale, gli antichi minatori russi hanno avuto difficoltà. Ora, ovviamente, i rievocatori di tutto il mondo stanno facendo gite sul campo e persino scavando buche in luoghi più asciutti e accessibili dove è possibile ottenere facilmente del minerale di palude:

I bambini dei rievocatori sono felici. Nel IX secolo, tutto era, credo, diverso.

Tuttavia, per comprendere la situazione nella Rus' nei secoli IX-XII, bisogna capire scala della pesca organizzata dai nostri antenati su una risorsa così sopraffatta come i placer di palude.

Dopotutto, se il processo di scavo del limo nelle paludi stesso non ha lasciato tracce rintracciabili nel corso dei secoli, la successiva lavorazione del ferro palustre ha lasciato tracce nello strato culturale, e anche cosa!

Dopotutto, per il processo di caseificazione, che a quel tempo era utilizzato nell'antica metallurgia russa e produceva scorie ad alto contenuto di ferro, era necessario molto ricco minerale di ferro. E la limonite, come ricordiamo, è un minerale povero.
Per ottenere un buon concentrato di limonite era necessario pre-arricchire i minerali estratti, sia di palude che di prato. Pertanto, gli antichi metallurgisti russi hanno necessariamente arricchito i minerali di ferro delle paludi destinati alla fusione.

L'operazione di arricchimento era una condizione tecnologica molto importante per la produzione di ferro nelle fornaci grezze.
Studi successivi, attraverso l'analisi dei monumenti storici, hanno rivelato i seguenti metodi di condimento del minerale:

1) essiccazione (alterazione degli agenti atmosferici, entro un mese);
2) sparare;
3) schiacciamento;
4) lavaggio;
5) selezione.

L'ottenimento di minerali altamente concentrati non poteva essere limitato a una o due operazioni, ma richiedeva un'elaborazione sistematica con tutti i metodi indicati. Un'operazione archeologicamente ben nota è la torrefazione del minerale.
Come capisci, la cottura richiedeva anche carburante di alta qualità (carbone di legna) e anche in quantità considerevoli.

Durante l'esplorazione archeologica vicino al villaggio di Lasuny, sulla costa del Golfo di Finlandia, in una delle fosse è stato scoperto un mucchio di minerale bruciato. Per tutte le operazioni di ravvivatura del minerale è necessaria un'attrezzatura molto semplice: per la frantumazione del minerale - un blocco di legno e un mortaio, e per la vagliatura e il lavaggio - un setaccio di legno (rete di aste).
Lo svantaggio di bruciare il minerale di palude in incendi e pozzi era la rimozione incompleta dell'acqua da esso durante la combustione di pezzi di grandi dimensioni e grandi perdite durante la combustione di piccoli pezzi.

IN produzione moderna, ovviamente, l'arricchimento è molto più semplice: il minerale finemente frantumato viene mescolato con lo stesso coke macinato e immesso in un apparecchio simile a un grande tritacarne. La coclea alimenta la miscela di minerale e coke su una griglia con fori non più grandi di 8 mm. Spremendo attraverso i fori, una miscela così omogenea entra nella fiamma, mentre il coke brucia, sciogliendo il minerale, e inoltre lo zolfo viene bruciato dal minerale, desolforando così contemporaneamente la materia prima.

Dopotutto, il ferro di palude, come il carbone, contiene impurità dannose: zolfo e fosforo. Era possibile, ovviamente, trovare materie prime contenenti poco fosforo (beh, relativamente poco - nel minerale di ferro è ancora sempre meno che nella palude). Ma trovare ferro di palude contenente poco fosforo e zolfo era quasi impossibile. Pertanto, oltre all'intera industria dell'estrazione del ferro delle paludi, sorse un'industria altrettanto su larga scala del suo arricchimento.

Per comprendere la portata di questa azione, farò un esempio: durante gli scavi nell'antica Ryazan in 16 abitazioni urbane su 19 sono state trovate tracce di cottura "casalinga" del ferro in pentole in un normale forno.
Il viaggiatore dell'Europa occidentale Yakov Reitenfels, dopo aver visitato la Moscovia nel 1670, scrisse che "il paese dei moscoviti è una fonte vivente di pane e metallo".

Così, in un luogo spoglio, con nient'altro sotto di loro che poveri terreni forestali con betulle rachitiche e torbiere, improvvisamente i nostri antenati trovarono letteralmente una "miniera d'oro" sotto i loro piedi. E anche se non era una vena, ma un placer e non oro, ma ferro, la situazione non è cambiata da questo.

Un paese appena emergente ha ricevuto il suo posto nel mondo e un percorso di civiltà che lo condurrà ai cannoni di Balaklava, al carro armato T-Z4 e all'ICBM Topol-M.
Risorse. Lavoro. Produzione. Arma.

Perché avendo risorse, inevitabilmente arrivi alle armi. Oppure - qualcun altro viene per le tue risorse.
L'età del ferro iniziò in Rus'.
Secolo - o meglio - il millennio delle armi russe.

Un millennio in cui la spada si solleverà - e cadrà di nuovo, dopo che un altro nemico sarà sconfitto e gettato via dalle foreste di betulle e dalle torbiere.

E i nemici non tardarono ad arrivare.
In effetti, nel X secolo, la corsa agli armamenti dell'età del ferro stava già guadagnando slancio.