Таконит ( / ˈ t æ k ən aɪ t / ) — разновидность полосчатого железистого образования , железосодержащей (более 15% железа) осадочной породы , в которой минералы железа прослоены кварцем , кремнем или карбонатом . Название таконит было придумано Горацием Воном Винчеллом (1865–1923) – сыном Ньютона Горация Винчелла , геолога штата Миннесота – во время их новаторских исследований докембрийской железной формации Бивабик на северо-востоке Миннесоты. Он считал, что последовательность осадочных пород, в которой находится железная формация, коррелирует с таконической складчатостью Новой Англии, и называл незнакомую и пока еще безымянную железосодержащую породу «таконической породой» или таконитом . [1]
После разработки месторождений высококачественной железной руды прямой доставки на хребте Месаби , содержащих до 65% железа и всего лишь 1,25% кремнезема , горняки назвали неизмененную стеновую породу железистой формации таконитом. Содержание железа в таконите обычно составляет от 30% до 35%, а содержание кремнезема обычно около 45%. Железо в таконите обычно присутствует в виде магнетита, силикатов железа и железосодержащих карбонатов, а также местами мартита (гематита), образующегося при окислении магнетита. Горизонты, содержащие магнетит в качестве доминирующего минерала, широко разрабатываются с 1955 года для производства железорудных окатышей; термин «таконит», следовательно, был в просторечии адаптирован для описания магнетитовых железных руд ( таконитовая железная руда ), процессов добычи, измельчения, магнитной сепарации и агломерации ( таконитовый процесс ), а также железорудных окатышей продукта ( таконитовые окатыши ). .
В конце 19 - начале 20 веков в Соединенных Штатах добывалось такое количество высококачественной железной руды , что таконит считался нерентабельным отходом. К концу Второй мировой войны большая часть богатой железной руды в Соединенных Штатах была исчерпана, поэтому таконит стал цениться как новый источник металла. [2]
Для переработки таконита руду измельчают в мелкий порошок, магнетит отделяют от пустой породы сильными магнитами, а порошкообразный железный концентрат соединяют со связующим веществом, таким как бентонитовая глина и известняк, в качестве флюса . На последнем этапе его раскатывают в гранулы диаметром около 10 миллиметров, содержащие около 65% железа. Гранулы обжигаются при очень высокой температуре, чтобы затвердеть и сделать их долговечными. Это необходимо для того, чтобы доменная шихта оставалась достаточно пористой, чтобы нагретый газ мог проходить через нее и вступать в реакцию с окомкованной рудой. Обжиг окатышей приводит к окислению магнетита (Fe 3 O 4 ) до гематита (Fe 2 O 3 ), экзотермической реакции, которая снижает стоимость гранулирования концентрата. Э. У. Дэвису из горнодобывающей экспериментальной станции Университета Миннесоты приписывают разработку процесса гранулирования. С момента коммерческого развития этого процесса в районе озера Верхнее в 1950-х годах термин «таконит» использовался во всем мире для обозначения железных руд, поддающихся обогащению с помощью аналогичных процессов. [ нужна цитата ]
Основными производителями железорудных окатышей из таконита в Северной Америке являются Iron Ore Company of Canada , Cliffs Natural Resources, Inc. , US Steel и ArcelorMittal . Эти обработанные окатыши таконитовой руды также называют «таконитом». Поскольку это форма, которая обычно перевозится железнодорожным и морским транспортом, и такие грузы часто обсуждаются, такое использование этого термина очень распространено. [ нужна цитата ]
Регион Месаби-Айрон-Рейндж в американском штате Миннесота является основным производственным районом. Окатыши таконитовой железной руды доставляются по железной дороге в порты Силвер-Бэй , Ту-Харборс и порты-близнецы Дулут , штат Миннесота , и Супериор, штат Висконсин , расположенные на озере Верхнее . Доки в Эсканабе, штат Мичиган , на озере Мичиган также отгружают таконит с железорудного месторождения Маркетт в Мичигане, а иногда и руду из Миннесоты доставляют туда по железной дороге. В Маркетте, штат Мичиган , также есть таконитовый док, который загружает навалочные грузовые суда рудой с металлургического комплекса Маркетт. Руда обычно доставляется грузовыми судами по озерам в районы нижних Великих озер . Многие сталелитейные центры находятся недалеко от озера Эри . В связи с возросшим международным спросом таконит поставляется в Мексику и Китай. [3]
Судно SS Edmund Fitzgerald , затонувшее в озере Верхнее 10 ноября 1975 года, перевозило около 26 116 длинных тонн гранул таконита. [4]
Начиная с 1955 года компания Reserve Mining Company сбрасывала измельченную пустую породу (хвосты) со своего перерабатывающего завода в Силвер-Бэй, штат Миннесота, в озеро Верхнее. В хвостах содержалось 40% минерального ряда амфиболовой группы куммингтонит - грюнерит , который может образовывать асбестовидные частицы. Было показано, что небольшая часть мелкозернистых хвостов широко разбросана вдоль западного берега озера Верхнее, источника питьевой воды для ряда городов; например, испытания системы водоснабжения в Дулуте, штат Миннесота, показали наличие 100 миллиардов волокон на литр воды. Не было эпидемиологических доказательств того, вызывают ли эти частицы рак или они безопасны. 20 апреля 1974 года судья окружного суда США Майлз Лорд постановил, что питьевая вода и озеро Верхнее должны быть защищены от асбестоподобных частиц. Резервный рудник был вынужден начать вывоз отходов хвостохранилища на землю и установить оборудование для контроля загрязнения воздуха вместо сброса их непосредственно в озеро Верхнее. Это стало одним из самых дорогостоящих случаев предотвращения загрязнения в истории США. [5] Исследования, финансируемые правительством, не выявили никаких негативных последствий для здоровья от употребления воды из озера Верхнее. [6] [7]
Исследование, проведенное в 2003 году среди шахтеров таконита, пришло к выводу, что наиболее вероятной причиной 14 из 17 случаев мезотелиомы среди шахтеров на горнодобывающих предприятиях был контакт с асбестом . С тех пор, как это исследование было завершено, болезнь была диагностирована еще у 35 шахтеров Iron Range. Мезотелиома встречается в два раза чаще, чем ожидалось, среди населения северо-восточного региона Миннесоты, включая Айрон-Рейндж . [8] Вдохновленный исследованием 2003 года, Департамент здравоохранения Миннесоты (MDH) изучил взаимосвязь волокнистых минералов в таконите и таконитовой пыли, а также состояния легких, сходные с асбестозом , мезотелиомой плевры и другими заболеваниями плевры , которые возникают после воздействия асбеста. Поскольку эти условия могут быть вызваны промышленным асбестом, который использовался при добыче и переработке таконита, а также на других промышленных объектах на северо-востоке Миннесоты, исследование попыталось определить, какое влияние, если таковое имеется, могли оказать природные волокнистые минералы в таконите. [8] В декабре 2014 года в результате длительного эпидемиологического исследования среди шахтеров Миннесоты был сделан вывод, что у тех, кто проработал 30 лет на железных рудниках и дожил до 80 лет, вероятность заболеть мезотелиомой в течение всей жизни составляла 3,33 случая на тысячу таких рабочих, что более чем в два раза выше. фоновый показатель - 1,44 случая на тысячу человек, доживающих до 80 лет. [9]