Сидерит – минерал , состоящий из карбоната железа(II) (FeCO 3 ). Его название происходит от древнегреческого слова σίδηρος ( сидерос ), что означает «железо». Ценная железная руда , на 48% состоит из железа и лишена серы и фосфора . Цинк , магний и марганец обычно заменяют железо, в результате чего образуются серии 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 полоску и стеклянный или жемчужный блеск . Сидерит является антиферромагнитным при температуре 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, обычно с изогнутыми и полосатыми гранями. Это также происходит в массах. Цвет варьируется от желтого до темно-коричневого или черного, причем последний обусловлен наличием марганца.
Сидерит обычно встречается в гидротермальных жилах и связан с баритом , флюоритом , галенитом и другими. Это также распространенный диагенетический минерал в сланцах и песчаниках , где он иногда образует конкреции , в которых могут заключаться трехмерно сохранившиеся окаменелости . [6] В осадочных породах сидерит обычно образуется на небольших глубинах захоронения, и его элементный состав часто связан со средой отложения вмещающих отложений. [7] Кроме того, в ряде недавних исследований изотопный состав кислорода сферосидерита (типа, связанного с почвами) использовался в качестве показателя изотопного состава метеорной воды вскоре после осаждения . [8]
Хотя карбонатные железные руды, такие как сидерит, экономически важны для производства стали, они далеки от идеальных руд.
Их гидротермальная минерализация имеет тенденцию формировать их в виде небольших рудных линз , часто расположенных по круто падающим плоскостям напластования . [i] Это делает их непригодными для открытой разработки и увеличивает стоимость их разработки при горных работах с горизонтальными забоями . [10] Поскольку отдельные рудные тела небольшие, может также возникнуть необходимость дублировать или перемещать головное оборудование карьера, наматывающую машину и насосную машину между этими телами по мере разработки каждого из них. Это делает добычу руды дорогостоящим занятием по сравнению с обычными открытыми разработками железняка или гематита . [ii]
Извлеченная руда также имеет недостатки. Карбонатную руду труднее плавить, чем гематит или другую оксидную руду. Удаление карбоната в виде углекислого газа требует больше энергии, поэтому руда «убивает» доменную печь, если ее добавлять напрямую. Вместо этого руду необходимо подвергнуть предварительному обжигу. Разработка конкретных методов работы с этими рудами началась в начале 19 века, в основном благодаря работе сэра Томаса Летбриджа в Сомерсете . [12] В его «Железной мельнице» 1838 года использовалась трехкамерная концентрическая печь для обжига, а затем руда направлялась в отдельную восстановительную печь для плавки. Детали этой мельницы были изобретением Чарльза Сандерсона, сталевара из Шеффилда, которому принадлежал патент на нее. [13]
Эти различия между спатической рудой и гематитом привели к банкротству ряда горнодобывающих предприятий, в частности, Brendon Hills Iron Ore Company . [14]
Спатические железные руды богаты марганцем и содержат незначительное количество фосфора. Это привело к их одному важному преимуществу, связанному с бессемеровским процессом производства стали . Хотя первые демонстрации Бессемера в 1856 году были успешными, первоначальные попытки других воспроизвести его метод позорно не привели к получению хорошей стали. [15] Работа металлурга Роберта Форестера Мюше 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, Мушет понял, что он может работать в бессемеровском конвертере дольше, сжигая все примеси стали, включая нежелательный фосфор, а также углерод (который является важным компонентом стали), а затем повторное добавление углерода вместе с марганцем в виде ранее малоизвестной железомарганцевой руды без фосфора, spiegeleisen . [15] Это создало внезапный спрос на spiegeleisen. Хотя он не был доступен в достаточном количестве в качестве минерала, сталелитейные заводы, такие как в Эббв-Вейл в Южном Уэльсе, вскоре научились производить его из спатических сидеритовых руд. [16] В течение нескольких десятилетий спатические руды пользовались спросом, и это стимулировало их добычу. Однако со временем первоначальная «кислотная» футеровка бессемеровского конвертера, изготовленная из кремниевого песчаника или ганистера , была заменена «базовой» футеровкой нового процесса Гилкриста Томаса . Это позволило удалить примеси фосфора в виде шлака , образующегося в результате химической реакции с футеровкой, и больше не требовалось spiegeleisen. С 1880-х годов спрос на руду снова упал, и многие из их рудников, в том числе в Брендон-Хиллз , вскоре закрылись.
