Сидерит — минерал , состоящий из карбоната железа (II) (FeCO3 ) . Его название происходит от древнегреческого слова σίδηρος ( sídēros ), что означает «железо». Ценная железная руда , она состоит из 48% железа и не содержит серы и фосфора . Цинк , магний и марганец обычно заменяют железо, что приводит к образованию твердых растворов сидерит- смитсонит , сидерит- магнезит и сидерит- родохрозит . [3]
Сидерит имеет твердость по шкале Мооса от 3,75 до 4,25, удельный вес 3,96, белую полосу и стеклянный или перламутровый блеск . Сидерит является антиферромагнитным ниже своей температуры Нееля 37 К (−236 °C), что может помочь в его идентификации. [5]
Он кристаллизуется в тригональной кристаллической системе и имеет ромбоэдрическую форму, как правило, с изогнутыми и бороздчатыми гранями. Он также встречается в массах. Цвет варьируется от желтого до темно-коричневого или черного, последний обусловлен наличием марганца.
Сидерит обычно встречается в гидротермальных жилах и ассоциируется с баритом , флюоритом , галенитом и другими. Он также является распространенным диагенетическим минералом в сланцах и песчаниках , где он иногда образует конкреции , которые могут заключать в себе трехмерно сохранившиеся окаменелости . [6] В осадочных породах сидерит обычно образуется на небольших глубинах залегания, и его элементный состав часто связан с осадочной средой вмещающих отложений. [7] Кроме того, в ряде недавних исследований использовался изотопный состав кислорода сферосидерита (тип, связанный с почвами ) в качестве показателя изотопного состава метеорной воды вскоре после осаждения. [8]
Хотя карбонатные железные руды, такие как сидерит, имеют экономическое значение для производства стали, они далеки от идеала в качестве руды.
Их гидротермальная минерализация имеет тенденцию формировать их как небольшие рудные линзы , часто следуя крутопадающим плоскостям напластования . [ i] Это делает их неподдающимися открытой разработке и увеличивает стоимость их разработки горизонтальными забоями . [10] Поскольку отдельные рудные тела небольшие, может также возникнуть необходимость дублировать или перемещать оборудование шахтного ствола, подъемный двигатель и насосный двигатель между этими телами по мере разработки каждого из них. Это делает добычу руды дорогостоящим предприятием по сравнению с типичными открытыми разработками железной руды или гематита . [ii]
Извлеченная руда также имеет недостатки. Карбонатную руду сложнее плавить, чем гематит или другую оксидную руду. Вытеснение карбоната в виде углекислого газа требует больше энергии, и поэтому руда «убивает» доменную печь , если ее добавить напрямую. Вместо этого руда должна пройти предварительную стадию обжига. Разработка специальных методов для работы с этими рудами началась в начале 19 века, в основном с работы сэра Томаса Летбриджа в Сомерсете . [12] Его «Железная мельница» 1838 года использовала трехкамерную концентрическую обжиговую печь, прежде чем передать руду в отдельную восстановительную печь для плавки. Детали этой мельницы были изобретением Чарльза Сандерсона, сталелитейщика из Шеффилда, который имел на нее патент. [13]
Эти различия между шпатовой рудой и гематитом привели к краху ряда горнодобывающих предприятий, в частности компании Brendon Hills Iron Ore Company . [14]
Шпатовые железные руды богаты марганцем и содержат незначительное количество фосфора. Это привело к их одному важному преимуществу, связанному с процессом производства стали Бессемера . Хотя первые демонстрации Бессемера в 1856 году были успешными, другие первоначальные попытки повторить его метод, как известно, провалились, и не смогли произвести хорошую сталь. [15] Работа металлурга Роберта Форестера Мюшета показала, что причиной несоответствия была природа шведских руд, которые Бессемер невинно использовал; в них было очень мало фосфора. Использование типичной европейской руды с высоким содержанием фосфора в конвертере Бессемера дало сталь низкого качества. Чтобы производить высококачественную сталь из руды с высоким содержанием фосфора, Мюшет понял, что он может дольше эксплуатировать бессемеровский конвертер, сжигая все примеси стали, включая нежелательный фосфор, а также углерод (который является важным ингредиентом стали), а затем снова добавляя углерод вместе с марганцем в форме ранее неизвестной ферромарганцевой руды без фосфора, spiegeleisen . [15] Это создало внезапный спрос на spiegeleisen. Хотя он не был доступен в достаточном количестве как минерал, сталелитейные заводы, такие как в Эббв-Вейл в Южном Уэльсе, вскоре научились производить его из шпатовых сидеритовых руд. [16] Поэтому в течение нескольких десятилетий шпатовые руды пользовались спросом, и это стимулировало их добычу. Однако со временем первоначальная «кислотная» футеровка конвертера Бессемера, сделанная из кремнистого песчаника или ганистера , была заменена «основной» футеровкой в более новом процессе Гилкриста Томаса . Это удаляло примеси фосфора в виде шлака , образующегося в результате химической реакции с футеровкой, и больше не требовало spiegeleisen. С 1880-х годов спрос на руду снова упал, и многие из их шахт, включая те, что находятся в Брендон-Хиллз , вскоре закрылись.
