Из чего состоит железо – Железо. Химия железа и его соединений

Как получают и из чего делают железо (сталь)?

Железо и стали на его основе используются повсеместно в промышленности и обыденной жизни человека. Однако мало кто знает, из чего делают железо, вернее, как его добывают и преобразовывают в сплав стали.

Популярное заблуждение

Для начала определимся с понятиями, поскольку люди часто путаются и не совсем понимают, что такое железо вообще. Это химический элемент и простое вещество, которое в чистом виде не встречается и не используется. А вот сталь – это сплав на основе железа. Она богата на различные химические элементы, а также содержит углерод в своем составе, который необходим для придания прочности и твердости.

Следовательно, не совсем правильно рассуждать о том, из чего делают железо, так как оно представляет собой химический элемент, который есть в природе. Человек из него делает сталь, которая в дальнейшем может использоваться для изготовления чего-либо: подшипников, кузовов автомобилей, дверей и т. д. Невозможно перечислить все предметы, которые из нее производятся. Итак, ниже мы не будем разбирать, из чего делают железо. Вместо этого поговорим о преобразовании этого элемента в сталь.

Добыча

В России и мире существует множество карьеров, где добывают железную руду. Это огромные и тяжелые камни, которые достаточно сложно достать из карьера, так как они являются частью одной большой горной породы. Непосредственно на карьерах в горную породу закладывают взрывчатку и взрывают ее, после чего огромные куски камней разлетаются в разные стороны. Затем их собирают, грузят на большие самосвалы (типа БелАЗ) и везут на перерабатывающий завод. Из этой горной породы и будет добываться железо.

Иногда, если руда находится на поверхности, то ее вовсе необязательно подрывать. Ее достаточно расколоть на куски любым другим способом, погрузить на самосвал и увезти.

Производство

Итак, теперь мы понимаем, из чего делают железо. Горная порода является сырьем для его добычи. Ее отвозят на перерабатывающее предприятие, загружают в доменную печь и нагревают до температуры 1400-1500 градусов. Эта температура должна держаться в течение определенного времени. Содержащееся в составе горной породы железо плавится и приобретает жидкую форму. Затем его остается разлить в специальные формы. Образовавшиеся шлаки при этом отделяют, а само железо получается чистым. Затем агломерат подают в бункерные чаши, где он продувается потоком воздуха и охлаждается водой.

Есть и другой способ получения железа: горную породу дробят и подают на специальный магнитный сепаратор. Так как железо имеет способность намагничиваться, то минералы остаются на сепараторе, а вся пустая порода вымывается. Конечно, чтобы железо превратить в металл и придать ему твердую форму, его необходимо легировать с помощью другого компонента – углерода. Его доля в составе очень мала, однако именно благодаря нему металл становится высокопрочным.

Стоит отметить, что в зависимости от объема добавляемого в состав углерода сталь может получаться разной. В частности, она может быть более или менее мягкой. Есть, например, специальная машиностроительная сталь, при изготовлении которой к железу добавляют всего 0,75 % углерода и марганец.

Теперь вы знаете, из чего делают железо и как его преобразовывают в сталь. Конечно, способы описаны весьма поверхностно, но суть они передают. Нужно запомнить, что из горной породы делают железо, из чего далее могут получать сталь.

Производители

На сегодняшний день в разных странах есть крупные месторождения железной руды, которые являются базой для производства мировых запасов стали. В частности, на Россию и Бразилию приходится 18 % мирового производства стали, на Австралию – 14 %, Украину – 11 %. Самыми крупными экспортерами является Индия, Бразилия, Австралия. Отметим, что цены на металл постоянно меняются. Так, в 2011 году стоимость одной тонны металла составляла 180 долларов США, а к 2016 году была зафиксирована цена в 35 долларов США за тонну.

Заключение

Теперь вы знаете, из чего состоит железо (имеется в виду металл) и как его производят. Применение этого материала распространено во всем мире, и его значение практически невозможно переоценить, так как используется он в промышленных и бытовых отраслях. К тому же экономика некоторых стран построена на базе изготовления металла и его последующего экспорта.

Мы рассмотрели, из чего состоит сплав. Железо в его составе смешивается с углеродом, и подобная смесь является основной для изготовления большинства известных металлов.

fb.ru

железо — это… Что такое железо?

желе́зо — серебристо-белый пластичный металл; легко куётся, поддаётся прокатке, штамповке и волочению. Железо — важнейший металл современной техники, однако в чистом виде из-за низкой прочности практически не используется. Применяется главным образом в виде различных по составу и свойствам сплавов, среди которых доминирующее положение занимают стали и чугуны. В быту стальные и чугунные изделия называют «железными».

Сталь — сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. По химическому составу различают стали углеродистые и легированные. Первые, кроме железа и углерода, содержат марганец и кремний; в состав вторых входят также так называемые легирующие элементы (хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий и др.). По назначению стали подразделяются на конструкционные, инструментальные, стали с особыми химическими и физическими свойствами (кислотостойкие, нержавеющие, жаропрочные, электротехнические и т. д.).

Из разных сортов углеродистой и легированной стали изготовляют, в частности, крепёжные детали (болты, гвозди, шурупы и т. д.) и инструменты (молотки, отвёртки, свёрла, метчики, напильники, ножи для рубанков и т. п.). Малоуглеродистые (не более 0,25% углерода) стали хорошо паяются и свариваются; они служат для изготовления проволоки, сеток, сварных конструкций, крепёжных изделий средней прочности и т. д. Стали с содержанием марганца и кремния используются для навивки пружин холодным способом, изготовления пружинных шайб и т. п.

Чугун — сплав железа с углеродом (свыше 2%), содержащий также примеси кремния, марганца, фосфора и серы; для улучшения свойств чугуна в него могут входить добавки и другие.гих элементов. Чугун — один из самых распространённых конструкционных материалов. Кроме того, он является исходным продуктом для производства стали. В зависимости от назначения, химического состава и другие.гих признаков чугуны подразделяются на белые, серые, ковкие и высокопрочные. Белый чугун на изломе имеет матово-белый цвет; отличается высокой твёрдостью, хрупкостью, плохо обрабатывается резанием. Бо́льшая часть производимого белого чугуна идёт на переделку в сталь, поэтому его называют также передельным; оставшаяся часть — на получение ковкого чугуна.

Серый чугун на изломе имеет серый цвет. Он мягче белого чугуна, хрупок, хорошо обрабатывается резанием. Широко применяется для изготовления предметов быта: мясорубок, сковородок, радиаторов отопления, ванн, раковин, труб и др. Используется он и в художественном литье.

Ковкий чугун получают из белого чугуна с помощью термообработки. Этот чугун имеет повышенную прочность при растяжении и хорошую сопротивляемость ударам. Его применяют для изготовления деталей сложной формы, работающих в условиях повышенных ударных и другие.гих нагрузок, например в автомобилях и тракторах.

Высокопрочный чугун получают из серого чугуна путём введения в жидкий сплав специальных добавок. Сочетает в себе свойства стали и чугуна. Применяется, в частности, как замена стали при изготовлении коленчатых валов двигателей, компрессоров.

Энциклопедия «Жилище». — М.: Большая Российская энциклопедия. А. А. Богданов, В. И. Бородулин, Е. А. Карнаухов, В. И. Штейман. 1999.

house.academic.ru

Железо

Желе́зо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия). Простое вещество железо (CAS-номер: 7439-89-6) — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе. На самом деле железом обычно называют его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8 %), которые сохраняют мягкость и пластичность чистого металла. Но на практике чаще применяются сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14 вес. % углерода) и чугун (более 2,14 вес. % углерода), а также нержавеющая (легированная) сталь с добавками легирующих металлов (хром, марганец, никель и др.). Совокупность специфических свойств железа и его сплавов делают его «металлом № 1» по важности для человека. В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Распространённость железа в земной коре — 4,65 % (4-е место после O, Si, Al). Считается также, что железо составляет бо́льшую часть земного ядра.

Происхождение названия

Имеется несколько версий происхождения славянского слова «железо» (белор. жалеза, укр. залізо, ст.-слав. желѣзо, болг. желязо, сербохорв. жељезо, польск. żelazo, чеш. železo, словен. železo). Одна из этимологий связывает праслав. *želězo с греческим словом χαλκός, что означало железо и медь, согласно другой версии *želězo родственно словам *žely «черепаха» и *glazъ «скала», с общей семой «камень». Третья версия предполагает древнее заимствование из неизвестного языка. Романские языки (итал. ferro, фр. fer, исп. hierro, порт. ferro, рум. fier) продолжают лат. ferrum . Латинское ferrum ( Германские языки заимствовали название железа (готск. eisarn,англ. iron, нем. Eisen, нидерл. ijzer,дат. jern, швед. järn) из кельтских. Пракельтское слово *isarno- (> др.-ирл. iarn, др.-брет. hoiarn), вероятно, восходит к пра-и.е. *h2esh3r-no- «кровавый» с семантическим развитием «кровавый» > «красный» > «железо». Согласно другой гипотезе данное слово восходит к пра-и.е. *(H)ish3ro- «сильный, святой, обладающий сверхъестественной силой». Древнегреческое слово σίδηρος, возможно, было заимствовано из того же источника, что и славянское, германское и балтийское слова для серебра. Название природного карбоната железа (сидерита) происходит от лат. sidereus — звёздный; действительно, первое железо, попавшее в руки людям, было метеоритного происхождения. Возможно, это совпадение не случайно. В частности древнегреческое слово сидерос (σίδηρος) для железа и латинское sidus, означающее «звезда», вероятно, имеют общее происхождение.

Получение

В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe₂O₃) и магнетита (FeO·Fe₂O₃). Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс. Первый этап производства — восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха. В печи углерод в виде кокса окисляется до монооксида углерода. Данный оксид образуется при горении в недостатке кислорода. В свою очередь, монооксид углерода восстанавливает железо из руды. Чтобы данная реакция шла быстрее, нагретый угарный газ пропускают через оксид железа(III). Флюс добавляется для избавления от нежелательных примесей (в первую очередь от силикатов; например кварц) в добываемой руде. Типичный флюс содержит известняк (карбонат кальция) и доломит (карбонат магния). Для устранения других примесей используют другие флюсы. Действие флюса (в данном случае карбонат кальция) заключается в том, что при его нагревании он разлагается до его оксида. Оксид кальция соединяется с диоксидом кремния, образуя шлак — метасиликат кальция. Шлак, в отличие от диоксида кремния, плавится в печи. Более лёгкий, чем железо, шлак плавает на поверхности — это свойство позволяет разделять шлак от металла. Шлак затем может использоваться при строительстве и сельском хозяйстве. Расплав железа, полученный в доменной печи, содержит довольно много углерода (чугун). Кроме таких случаев, когда чугун используется непосредственно, он требует дальнейшей переработки. Излишки углерода и другие примеси (сера, фосфор) удаляют из чугуна окислением в мартеновских печах или в конвертерах. Электрические печи используются и для выплавки легированных сталей. Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа. В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, которые содержат водород. Водород легко восстанавливает железо, при этом не происходит загрязнения железа такими примесями как сера и фосфор, которые являются обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах. Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.

---

Источник: Википедия

Другие заметки по химии

edu.glavsprav.ru

Круговорот железа в природе. Железобактерии. Добыча и области применения железа

Что это такое — железо, откуда оно взялось и как его добывают? Этот полезный металл имеет множество областей применения. Химический элемент играет важную роль в мировой промышленности, а важное значение в жизни планеты имеет круговорот железа в природе.

Железо представляет собой металлический элемент, который является очень химически реактивным, особенно когда он взаимодействует с кислородом. Это один из наиболее распространенных элементов на Земле и в космосе. Атомы железа содержат 26 протонов в своих ядрах. Химический символ — Fe (ферум) происходит от его латинского названия ferum. В чистом виде это мягкий и хрупкий металл, который усиливается при помощи примесей. При соединении с углеродом получается сталь, для производства которой используется более 98 % добываемой сегодня железной руды.

Все атомы железа во Вселенной образовались в ядрах звезд на заключительных этапах слияния, а затем были выпущены в космос путем звездных взрывов. Это четвертый по численности элемент в земной коре после кремния, кислорода и алюминия. Что такое железо? Это самый распространенный элемент, составляющий нашу планету, хотя большая его часть по массе находится намного ниже поверхности — в ядре Земли. Он присутствует почти во всех породах коры и мантии в качестве химического компонента сотен различных минералов.

Железная руда

В чистом виде этот металл встречается редко. Некоторые метеориты содержат элементарное железо. Этот элемент химически реагирует с кислородом и водой для производства железосодержащих минералов. Любой камень, который содержит достаточное количество этого металла, добываемого в экономических целях, называется железной рудой. Наиболее распространенными ее минералами являются:

• оксид железа (формула Fe₂O₃), который образуется под воздействием кислорода;
• гидратированный оксид железа, который образуется в результате реакции в воде.

Наиболее важными железными рудами являются минералы оксида железа, называемые гематитом и магнетитом. Высокая концентрация Fe делает их наиболее предпочтительными в промышленности. Добыча железа осуществляется на крупнейших месторождениях руды. Чаще всего это образования, которые представляют собой древние осадочные породы. Они содержат слои минералов оксида железа (формула Fe₂O₃) толщиной до нескольких сантиметров.

Где можно найти железо?

При комнатной температуре оно представляет собой твердое вещество. Это блестящий серый металл, который ржавеет со временем при воздействии влажного воздуха. Он объединяется со многими другими металлами для образования сплавов. Области применения железа достаточно обширные. Когда он сочетается с углеродом, получается сталь. Его также можно комбинировать с другими металлами, такими как никель, хром и вольфрам. Эти сплавы очень прочные и могут использоваться для изготовления мостов и зданий.

Железо — очень древний элемент, который использовался на Земле в течение долгого времени. Объекты из него были найдены еще в Древнем Египте. Был даже целый период времени (1200-500 гг. до н. э.), названный в его честь, — железный век, когда его использовали для изготовления орудий и оружия. Чтобы найти этот полезный металл, нужно искать его глубоко под землей. Он встречается как в земной коре, так и в ядре Земли. На Земле железа больше, чем любого другого металла. Этот элемент можно найти и на других планетах, включая ядро ​​Юпитера и Сатурна, а также красную пыльную поверхность Марса (именно в связи с этим его и назвали Красной планетой).

Наземный круговорот железа в природе

Железо (Fe) следует за геохимическим циклом, как и многие другие питательные вещества. Оно обычно выделяется в почву или в океан через выветривание горных пород или извержения вулканов. В земной экосистеме растения сначала поглощают железо через корни из почвы. Это предельно важное питательное вещество, которое перемещается между живыми организмами и геосферой.

Железо является важным ограничивающим питательным веществом для растений, которые используют его для производства хлорофилла. Фотосинтез зависит от адекватного снабжения этим металлом. Растения ассимилируют его из почвы в корни. Животные потребляют растения и используют его для производства гемоглобина. Когда они умирают, они разлагаются и бактерии возвращают металл в почву.

Морской цикл железа

Морской круговорот железа в природе очень похож на земной цикл. Этот процесс происходит за счет жизнедеятельности определенных микроорганизмов, окисляющих металл до гидроксида и получающих углерод из углекислоты. Железобактерии в реке, море или любом другом водоеме добывают энергию для своего жизненного цикла, а после его завершения они оседают в почве в виде болотной руды.

Роль железа в океанических экосистемах также значительная. Основными производителями, которые поглощают этот металл, обычно являются фитопланктон или цианобактерии. Затем железо усваивается потребителями, когда они едят эти бактерии. Круговорот железа в природе — это чрезвычайно сложный процесс. Он зависит от множества сопутствующих факторов: химических реакций, типов мест обитания и групп микробов. Все это связывает его с другими, не менее важными биогеохимическими циклами Земли.

Общая характеристика

Железо в виде различных комбинированных руд является одним из наиболее распространенных элементов, составляющих около 5 % земной коры. Важнейшими железосодержащими минералами являются оксиды и сульфиды (гематит, магнетит, гетит, пирит, марказит). Этот металл присутствует также в метеоритах, на других планетах и ​​на солнце. Железо содержится как в морской, так и в пресной воде.

Интересные факты

Вот некоторые интересные факты о таком, казалось бы, простом химическом элементе:

• Железо — это важнейший строительный блок для питания растений, который помогает переносить кислород в крови, тем самым поддерживая жизнь на Земле.
• Это хрупкое твердое вещество, классифицированное как металл в группе 8 в периодической таблице элементов. Он в чистом виде быстро корродирует от воздействия влажного воздуха и высоких температур.
• Это четвертый наиболее распространенный элемент земной коры по весу, и большая часть ядра Земли, как полагают, состоит из железа.
• Большая часть его используется для производства стали — сплава железа и углерода, который, в свою очередь, применяется в производстве и строительстве, например для производства железобетона.
• Нержавеющая сталь, содержащая не менее 10,5 % хрома, обладает высокой устойчивостью к коррозии. Она используется в кухонных столовых приборах и посуде, таких как кастрюли из нержавеющей стали.
• Добавление других элементов может обеспечить стали новые полезные свойства. Например, никель увеличивает долговечность сплава и делает его более устойчивым к нагреву и кислотам.

Краткая информация об элементе Fe

• Число протонов в ядре: 26.
• Атомный символ: Fe.
• Средняя масса атома: 55,845 г/моль.
• Плотность: 7,874 грамма на кубический сантиметр.
• Фаза при комнатной температуре: сплошная.
• Точка плавления: 1538 ⁰C.
• Точка кипения: 2861 ⁰C.
• Количество изотопов: 33.
• Стабильные изотопы: 4.

Основные области применения

Железо используется во многих секторах, таких как электроника, производство, автомобилестроение и строительство. Ниже приведены области применения железа:

• В качестве первичной составляющей черных металлов, сплавов и стали.
• Сплав с использованием углерода, никеля, хрома и различных других элементов для получения чугуна или стали.
• В магнитах.
• В готовых металлических изделиях.
• В промышленном оборудовании.
• В транспортном оборудовании.
• В инструментах.
• В игрушках и спортивных товарах.

Железо составляет 5 % земной коры и является одним из самых распространенных и наиболее используемых металлов. Этот элемент также содержится в мясе, картофеле и овощах и имеет важное значение для животных и людей. Это неотъемлемая часть гемоглобина. Металл является сероватым по внешнему виду и очень пластичным и ковким. Он легко растворяется в разбавленных кислотах и ​​химически активен. Основными районами добычи железа являются Китай, Австралия, Бразилия, Россия и Украина.

fb.ru

функции и роль, нормы содержания и признаки недостатка

Железа, которое содержится в теле человека, хватит на крупный гвоздь. Это приблизительно 2,5–4,5 грамм. Казалось бы, совсем немного. Тем не менее влияние железа на многие жизненно важные процессы огромно, и его недостаток (как и избыток) моментально сказывается на нашем самочувствии и может привести к серьезным последствиям.

Роль железа в организме: микроэлемент с важной миссией

У железа очень много функций. Вот основные из них:

• Транспортировка кислорода к тканям. Железо входит в состав гемоглобина — белка, из которого состоят красные кровяные тельца (эритроциты). Именно железо отвечает за захват кислорода, после чего эритроциты переносят его ко всем органам и системам организма. Эти же кровяные тельца (и снова при помощи железа!) подбирают отработанный углекислый газ и транспортируют его в легкие для утилизации. Без железа дыхательные процессы на клеточном уровне были бы просто невозможны.
• Метаболизм. Железо в организме человека является составной частью многих ферментов и белков, которые необходимы для обменных процессов — разрушения и утилизации токсинов, холестеринового обмена, превращения калорий в энергию. Оно также помогает иммунной системе организма справляться с агрессорами.

Нет ничего удивительного в том, что недостаток железа отражается на внешности, здоровье и самочувствии.

При дефиците этого элемента кожа становится бледной и сухой, волосы — тусклыми и слабыми, а ногти — ломкими. В уголках губ возникают незаживающие язвочки, а на кистях рук и ступнях — очень болезненные трещины.

По мере снижения количества железа в организме самочувствие ухудшается — пропадает аппетит, многие замечают дискомфорт при глотании. Иногда вкусы меняются самым странным образом, например, человеку очень хочется погрызть мел или пожевать бумагу.

Люди с нехваткой железа испытывают постоянный упадок сил — они даже просыпаются уставшими. Малейшие физические нагрузки вызывают сильную одышку — так сказывается недостаток кислорода. Другие типичные симптомы дефицита железа — головокружения и даже обмороки, сонливость, раздражительность, ухудшение памяти.

Для людей, страдающих нехваткой железа, типичны постоянные простуды и кишечные инфекции. Как мы уже говорили, железо принимает непосредственное участие в работе защитной системы организма, и при его дефиците иммунитет не может вовремя отражать атаки болезнетворных бактерий.

Наверняка многим эти симптомы покажутся очень знакомыми. Ничего удивительного: по статистике ВОЗ, примерно у 60% населения планеты отмечается недостаток железа в организме, а у 30% дефицит этого элемента так велик, что речь идет уже о железодефицитной анемии — состоянии, при котором значительно понижается уровень гемоглобина.

Интересный факт
Железодефицитная анемия — самый распространенный тип анемии, на нее приходится более 90% всех случаев.

Норма содержания, или Сколько железа мы «носим»?

Как уже было сказано, в нашем организме содержится 2,5–4,5 г железа, и его запас необходимо постоянно пополнять.

Женщинам требуется больше железа, чем мужчинам — это объясняется ежемесячными кровопотерями во время менструаций, а также некоторыми особенностями гормональной системы. В среднем женщина должна ежедневно получать 15 мг железа, а во время беременности и лактации — 20 мг и даже больше.

Мужчинам необходимо 10 мг железа ежедневно.

Детям и подросткам до 18 лет необходимо получать 5–15 мг железа в сутки — потребность в этом элементе повышается с возрастом.

Важно!
Рацион питания современного человека практически не позволяет получать достаточное количество железа с пищей. В среднем мы потребляем около 10–20% от ежедневной нормы железа. Остальное можно восполнить при помощи биодобавок и витаминных комплексов.

Ничто не дает такого точного представления об уровне железа в организме, как обычный биохимический анализ крови, который можно сделать в любой лаборатории.

Нормальный уровень железа для мужчин — от 11,64 до 30,43 мкмоль/л, у женщин — от 8,95 до 30,43 мкмоль/л. У новорожденных детей норма содержания железа в крови гораздо выше — от 17,9 до 44,8 мкмоль/л. Но уже к концу первого года жизни она понижается до 7,16–17,9 мкмоль/л, а к пубертатному периоду достигает взрослых показателей.

Недостаток и переизбыток железа в организме человека: причины и последствия

Избыток железа встречается гораздо реже, чем недостаток. Такая ситуация часто складывается при очень высоком содержании железа в питьевой воде, при болезнях печени и селезенки, а также при метаболических нарушениях. Избыток железа включает такие симптомы, как непрекращающиеся расстройства пищеварения (метеоризм, диареи и запоры, тошнота и рвота, изжога), упадок сил и головокружения, появление пигментации на коже. Если не предпринимать никаких мер, возможно развитие осложнений — артритов, диабета, заболеваний печени. Некоторые специалисты также полагают, что переизбыток железа — один из факторов риска при развитии онкологических заболеваний.

Недостаток железа диагностируется гораздо чаще. И, как правило, он вызван несбалансированной диетой, бедной этим элементом. Другие типичные причины недостатка железа в организме — его активный расход (во время роста, беременности и кормления грудью), кровопотери из-за травм, операций, внутренних кровотечений или обильных менструаций, гастриты, глистные инвазии и дисбактериозы (из-за этих болезней нарушается процесс всасывания железа), нехватка витаминов С и В12, без которых железо не усваивается, нарушения в работе щитовидной железы и отравление свинцом.

Снижение иммунитета, вызванное нехваткой железа, рано или поздно приводит к тому, что инфекционные заболевания приобретают хронический характер, и это одна из главных опасностей дефицита железа. Железодефицитная анемия — значительный фактор риска при развитии сердечной недостаточности и заболеваний печени. Особенно опасна анемия для беременных — у матерей, страдавших ею во время вынашивания ребенка, часто рождаются дети с врожденной анемией.

Как поднять уровень железа?

Даже если анализ крови показал дефицит железа в организме, не стоит немедленно бежать в аптеку за минеральным комплексом и считать, что вопрос закрыт. Необходима консультация врача, так как недостаток железа в организме может говорить о наличии серьезных заболеваний, при которых всасывание железа нарушено.

Если дефицит железа в организме вызван неправильным питанием, это легко поправить.

Диета. Необходимо есть как можно больше продуктов с высоким содержанием железа. Самые ценные его источники — красное мясо, субпродукты (особенно печень), устрицы, яйца, орехи, бобовые, яблоки, гранаты, изюм, инжир. Нужно также пополнить рацион продуктами, которые содержат витамин С (облепиха, шиповник, брюссельская капуста, цитрусовые) и витамин В12 (рыба и морепродукты), они нужны для того, чтобы поступающее железо усваивалось. Употребление чая, кофе и газировки лучше ограничить, а от алкоголя следует отказаться совсем.

Витаминные комплексы. Дополнительный прием витаминов — эффективный способ профилактики дефицита железа в организме. Помимо этого элемента, в комплекс должны входить витамины А, С, Е и D, все витамины группы В, а также медь, марганец и цинк — это оптимальный состав «спасательной команды» при железодефиците.

БАДы. Существует немало биологически активных добавок для людей, страдающих нехваткой железа. Самым известным БАДом для улучшения состояния при анемии является, пожалуй, знакомый всем с детства гематоген. Это сладкая плитка, напоминающая ирис и содержащая большое количество альбумина — природного источника железа.

Если у дефицита железа в организме нет других причин, кроме неправильного питания, уже через месяц-другой при помощи диеты, БАДов и витаминов можно добиться улучшения. А чтобы ускорить процесс, рекомендуем больше двигаться — физическая активность способствует насыщению тканей кислородом и помогает справиться с усталостью и сонливостью — первыми признаками нехватки железа.

www.kp.ru

Железо общее — Знаешь как

Получением железа непосредственно из руды, минуя доменный процесс, занимались еще в прошлом веке. Тогда этот процесс и получил название прямого восстановления. Однако до последнего времени он не нашел большого распространения. Во-первых, все предложенные способы прямого восстановления были малопроизводительными, а во-вторых, полученный продукт — губчатое железо — был низкокачественным и загрязненным примесями. И все же энтузиасты продолжали работать в этом направлении.

Положение коренным образом изменилось с тех пор, когда в промышленности начали широко использовать природный газ. Он оказался идеальным средством восстановления железной руды. Основной компонент природного газа — метан СН4 разлагают окислением в присутствии катализатора в специальных аппаратах — реформерах по реакции

 

2СН4+О2 → 2СО+2Н2.

 

Получается смесь восстановительных газов — окиси углерода и водорода. Эта смесь поступает в реактор, в который подается и железная руда. Оговоримся сразу —формы и конструкции реакторов очень разнообразны. Иногда реактором служит вращающаяся трубчатая печь типа цементной, иногда — шахтная печь, иногда — закрытая реторта. Этим и объясняется разнообразие названий способов прямого восстановления: Мидрекс, Пурофер, Охалата-и-Ламииа, СЛ-РН и т. д. Число способов уже перевалило за два десятка. Но суть их обычно одна и та же. Богатое железорудное сырье восстанавливается смесью окиси углерода и водорода.

Но что же делать с полученной продукцией? Из губчатого железа не только хорошего топора — хорошего гвоздя отковать нельзя. Как бы ни была богата исходная руда, чистого железа из нее все равно не получится. По законам химической термодинамики даже восстановить все содержащееся в руде железо не удастся; часть его все равно останется в продукте в виде окислов. И здесь на помощь нам приходит испытанный друг — электропечь. Губчатое железо оказывается почти идеальным сырьем для электрометаллургии. Оно содержит мало вредных примесей и хорошо плавится.

Итак, опять двухступенчатый процесс! Но это уже другой способ. Выгода схемы прямое восстановление — электропечь состоит в ее дешевизне. Установки прямого восстановления значительно дешевле и потребляют меньше энергии, чем доменные печи.

Такая бездоменная технология сталеплавильного производства была заложена в проект Оскольского электро металлургического комбината.

Заметим, что прямой переплав — не единственный способ применения губчатого железа в черной металлургии. Его можно также использовать вместо металлолома в мартеновских печах, конвертерах и электросталеплавильных печах.

Способ переплава губчатого железа в электропечах бурно распространяется и за рубежом, особенно в странах, располагающих большими запасами нефти и природного газа, т. е. в странах Латинской Америки и Ближнего Востока. Однако, уже исходя из этих соображений (наличия природного газа), пока нет еще оснований считать, что новый способ когда-нибудь полностью вытеснит традиционный двухступенчатый способ доменная печь — сталеплавильный агрегат.

 

Будущее железа

Железный век продолжается. Примерно 90% всех используемых человечеством металлов и сплавов — это Сплавы на основе железа. Железа выплавляется в мире Примерно в 50 раз больше, чем алюминия, не говоря уже о прочих металлах. Пластмассы? Но они в наше время чаще всего выполняют в различных конструкциях самостоятельную роль, а если уж их в соответствии с традицией пытаются ввести в ранг «незаменимых заменителей», то чаще они заменяют цветные металлы, а не черные. На замену стали идут лишь несколько процентов потребляемых нами пластиков. Сплавы на основе железа универсальны, технологичны, доступны и в массе — дешевы. Сырьевая база этого металла тоже не вызывает опасений: уже разведанных запасов железных руд хватило бы по меньшей мере на два века вперед. Железу еще долго быть фундаментом цивилизации.

 

ДРАГОЦЕННЫЙ МЕТАЛЛ. В «Географии» древнегреческого писателя Страбона упоминается о том, что африканские народы за один фунт железа отдавали десять фунтов золота.

Извлеченное из древнескандинавских гробниц оружие также свидетельствует о драгоценности железа в прошлом — ив него сделаны только острия мечей, а все остальные части — из бронзы.

 

ОРУЖИЕ Из МЕТЕОРИТОВ. С давних времен люди пытались использовать метеоритное железо, хотя сделать это было не просто. Бухарский эмир приказал своим лучшим оружейникам отковать ему меч из куска «небесного железа». Но сколько они ни старались, ничего не получалось. Оружейников казнили. Они погибли из-за того, что нагретый металл не поддавался ковке. Это характерно для никелистого метеоритного железа: оно куется только холодным, а при нагревании становится хрупким.

Несмотря на это, у властителя индийского княжества Джехангира в XVII в. были две сабли, кинжал и наконечник пики из метеоритного железа. Есть сведения, что из этого же материала были изготовлены шпаги Александра I и Боливара — героя Южной Америки.

 

САМОРОДНЫЙ ЧУГУН. Металлическое железо встречается не только в метеоритах. Еще в 1789 г. в «Словаре коммерческом!» Василия Левшина о самородном железе писалось: «Так называется железо, совсем приготовленное природой в недрах земных и со| всем очищенное от веществ посторонних настолько, что можно из него ковать без переплавки всякие вещи».

Крупное скопление самородного железа было найдено на южном берегу острова Диско у берегов Гренландии. Оно залегало здесь в извергнутом через пласты каменного угля базальте в виде блесток, зерен и иногда мощных глыб.

В отличие от метеоритного железа, всегда содержащего сравнительно много никеля, самородное железо содержит не более 2% никеля, иногда до 0,3% кобальта, около 0,4% меди и до 0,1% платины. Обычно оно исключительно бедно углеродом. Однако возможно образование и самородного чугуна, например в результате контакта раскаленного углерода с железной рудой. В 1905 г. геолог А, А. Иностранцев обнаружил в районе острова Русского на Дальнем Востоке небольшие пластообразные скопления самородного чугуна, находящегося на глубине 30—40 м под скальными породами морского берега. В извлеченных образцах металла содержалось около 3,2% углерода.

 

КРИСТАЛЛ ЧЕРНОВА, Знаменитый русский металлург Д. К. Черно в (1839—1921) собрал коллекцию кристаллов железа. Некоторые кристаллы, найденные им в стальных слитках, достигали

длины 5 мм, большинство же не более 3 мм.

Главной ценностью  коллекции был уникальный   «кристалл

Д. К. Чернова», описанный во многих учебниках по металловедению. Его нашел в груде стального лома шихтового двора подполковник морской артиллерии А. Г. Берсенев, служивший приемщиком на металлургическом заводе. Как удалось выяснить, кристалл вырос в 100-тонном слитке стали. Берсенев подарил его своему учителю Чернову.

Чернов тщательно исследовал кристалл. Вес его оказался 3 кг 450 г, длина 39 см, химический состав: 0,78% углерода, 0,255% кремния, 1,055% марганца, 97,863% железа.

 

СТАЛЬНОЕ ВИНO. В старинных журналах можно найти рецепты различных «железных» лекарств. Так, в «Экономическом журнале» за 1783 г. сообщалось: «В некоторых случаях и болезнях и самое железо составляет весьма хорошее лекарство, и принимаются с пользой наимельчайшие оного опилки либо просто, либо обсахаренные». Там же перечисляются другие лекарства того времени: обсахаренное железо, железный снег, железная вода, стальное вино («виноградное кислое вино, как, например, рейнвейн, настоять с железными опилками и получится железное или стальное вино и вкупе весьма хорошее лекарство»).

 

МАГНИТНЫЕ ЛЕКАРСТВА. В 1835 г. «Журнал мануфактур и торговли», сообщая о товарах, присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски как средство от зубной и головной боли. Бруски рекомендовалось носить на шее. «Этот способ лечения ныне в моде, — сообщалось в журнале,— и по отзывам врачей, заслуживающим вероятия, помогает весьма многим».

В древности и в средние века магнит употребляли не только как наружное, но и как внутреннее. Гален считал магнит слабительным, Авиценна лечил им ипохондриков, Парацельс приготовлял «магнитную манну», Агрикола — магнитную соль, магнитное масло и даже магнитную эссенцию.

 

ХИМИЯ ЖЕЛЕЗА. Вероятно, вы обратили внимание, что и статья, и заметка об элементе № 26 посвящены главным образом железуметаллу. Это и не удивительно: именно этим прежде всего железо интересно для нас. Но, отдавая должное главному металлу современной техники, нельзя забывать, что: элемент 36 26 обладает значительной химической активностью,, он образует множество соединений, проявляя обычно валентности 2+ и 3+; существуют соли железной кислоты h3FeО4, но в свободном состоянии эта кислота не получена, так же как и ее ангидрид — FeO3; природное железо состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 54, 56, 57 и 58; железо — жизненно важный элемент; в крови человека 14,5% ее веса приходится на долю гемоглобина — красного пигмента эритроцитов, в центре молекулы которого находится атом железа.

 

АЛЬФА, БЕТА, ГАММА, ДЕЛЬТА.  Железо — полиморфный металл, оно кристаллизуется по-разному в зависимости от температуры. При обычных условиях железо существует в виде кристаллов с объемноцентрированной решеткой. Это привычное нам  альфа-железо. При медленном его нагревании наблюдаются  странные,’ на первый взгляд, температурные остановки:  тепло  продолжает поступать в металл, а температура его не повышается. Первая такая остановка для чистого железа будет при 769, вторая — при 910, третья — при 1401° С. Закон сохранения энергии при этом, конечно, не нарушается. «Исчезнувшее» тепло тратится на перестройки кристаллической решетки. Они сказываются на многих свойствах металла. При 769° С, когда альфа-железо превращается в бета-железо, оно утрачивает свои магнитные свойства. При 910° С происходит обычная перекристаллизация: объемноцентрироваиная решетка перестраивается в гранецентрированную (это гамма-железо) . При 1401° С — последняя перестройка: решетка вновь становится объемноцентрированной, но уже с большими, чем у альфа-железа, размерами элементарных кристаллов. Эта разновидность называется дельта-железом. При охлаждении расплавленного железа те же перестройки происходят в обратном порядке.

Вы читаете, статья на тему железо общее

znaesh-kak.com

Железная руда: месторождения, добыча, свойства, обогащение

Железная руда стала добываться человеком много веков назад. Уже тогда стали очевидными преимущества использования железа.

Найти минеральные образования, содержащие железо, довольно легко, так как этот элемент составляет около пяти процентов земной коры. В целом, железо является четвертым по распространенности элементом в природе.

Железная руда

В чистом виде найти его невозможно, железо содержится в определенном количестве во многих типах горных пород. Наибольшее содержание железа имеет железная руда, добыча металла из которой является наиболее экономично выгодным. От ее происхождения зависит количество содержащегося в ней железа, нормальная доля которого в составе около 15%.

Химический состав

Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:

• очень богатые, когда содержание железа в рудах превышает 65%;
• богатые, процент железа в которой варьируется в диапазоне от 60% до 65%;
• средние, от 45% и выше;
• бедные, в которых процент полезных элементов не превышает 45%.

Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.

Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.

Химический состав железных руд

Состав железных руд крупных месторождений

Пустая порода также может содержать железо, но ее переработка экономически не целесообразна. Наиболее часто встречающиеся минералы представляют собой оксиды, карбонаты и силикаты железа.

Следует отметить, что в составе железистых пород может содержаться огромное количество вредных веществ, среди которых можно выделить серу, мышьяк, фосфор и другие.

Типы железных руд

На сегодняшний день выделяется множество видов железных руд, характеристики и названия которых зависят от состава.

Наиболее часто в природе встречается такой вид, как красный железняк, в основе которого лежит оксид под названием гематит. Этот оксид содержит в составе количество железа, превышающее 70%, и минимальное количество побочных примесей.

Физическое состояние данного оксида может варьироваться от порошкообразного до плотного.

Бурый железняк представляет собой оксид железа с содержанием воды. Его очень часто называют лимонитом. В его составе значительно меньше железа, количество которого обычно не превышает четверти. В природе такой железняк содержится в виде рыхлой, пористой породы, со значительным содержанием марганца и фосфора. Обычно обильно насыщен влагой, имеет в качестве пустой породы глину. Из него очень часто делают чугун, несмотря на незначительную часть железа, так как он очень легко перерабатывается.

Бурый железняк

Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку.  Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.

Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.

Шпатовый железняк

Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.

Отрасли применения

Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.

Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.

Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:

1. Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
2. Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
3. Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
4. Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
5. Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
6. Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.

Месторождения железной руды

Мировые запасы железной руды ограничены в количестве и своем местоположении. Территории скопления запасов руд называют месторождениями. На сегодняшний день месторождения железных руд делят на:

1. Эндогенные. Они характеризуются особым расположением в земной коре, обычно в виде титаномагнетитовых руд. Формы и расположения таких вкраплений разнообразны, могут быть в форме линз, пластов, расположенных в земной коре в виде залежей, вулканообразовных залежей, в виде различных жил и других неправильных форм.
2. Экзогенные. К этому типу относятся залежи бурых железняков и других осадочных пород.
3. Метаморфогенные. К которым относятся залежи кварцитов.

Месторождения таких руд можно встретить на территории всей нашей планеты. Наибольшее количество залежей сконцентрировано на территории постсоветских республик. В особенности Украины, России и Казахстана.

Крупнейшие месторождения железных руд в России

Большие запасы железа имеют такие страны как Бразилия, Канада, Австралия, США, Индия и ЮАР. При этом практически в каждой стране на земном шаре имеются свои разрабатываемыми месторождения, в случае дефицита которых, порода импортируется из других стран.

Обогащения железных руд

Как было указано, существует несколько типов руд. Богатые можно перерабатывать непосредственно после извлечения из земной коры, другие необходимо обогатить. Кроме процесса обогащения, переработка руды включает в себя несколько этапов, таких как сортировка, дробление, сепарация и агломерация.

На сегодняшний день существует несколько основных способов обогащения:

1. Промывка.

Применяется для очистки руд от побочных примесей в виде глины или песка, вымывание которых проводят с помощью струй воды под высоким давлением. Такая операция позволяет увеличить количество содержимого железа в бедной руде примерно на 5%. Поэтому его используют только в комплексе с другими типами обогащения.

2. Гравитационная очистка.

Выполняется с помощью специальных типов суспензий, плотность которых превышает плотность пустой породы, но уступает плотности железа. Под воздействием гравитационных сил побочные компоненты поднимаются на верх, а железо опускается на низ суспензии.

3. Магнитная сепарация.

Наиболее распространенный способ обогащения, который основывается на различном уровне восприятия компонентами руды воздействия магнитных сил. Такую сепарацию могут проводить с сухой породой, мокрой, или в поочередном сочетании двух ее состояний.

Для переработки сухой и мокрой смеси используют специальные барабаны с электромагнитами.

4. Флотация.

Для этого метода раздробленную руду в виде пыли опускают в воду с добавлением специального вещества (флотационный реагент) и воздуха. Под действием реагента железо присоединяется к воздушным пузырькам и поднимается на поверхность воды, а пустая порода опускается на дно. Компоненты, содержащие железо, собираются с поверхности в виде пены.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru