Taconite ( / ˈ t æ k ən aɪ t / ) — разновидность полосчатой железистой формации , железосодержащая (более 15% железа) осадочная порода , в которой железные минералы переслаиваются с кварцем , кремнем или карбонатом . Название taconyte было придумано Horace Vaughn Winchell (1865–1923) — сыном Newton Horace Winchell , геолога из Миннесоты — во время их пионерских исследований докембрийской железной формации Biwabik на северо-востоке Миннесоты. Он считал, что последовательность осадочных пород, вмещающая железную формацию, была соотнесена с Taconic орогенезом Новой Англии, и называл незнакомую и пока еще не имеющую названия железосодержащую породу «taconic rock» или taconyte . [ 1]
После разработки месторождений высококачественной железной руды прямого отгрузки на хребте Месаби , содержащей до 65% железа и всего лишь 1,25% кремния , шахтеры назвали неизмененную железообразующую стеновую породу таконитом. Содержание железа в таконите обычно составляет от 30% до 35%, а содержание кремния — около 45%. Железо в таконите обычно присутствует в виде магнетита, силикатов железа и железосодержащих карбонатов, а также локально мартита (гематита), образованного путем окисления магнетита. Горизонты, содержащие магнетит в качестве доминирующего минерала, широко разрабатывались с 1955 года для производства железорудных окатышей; впоследствии термин «таконит» был в разговорной речи адаптирован для описания руд магнетитового железообразующего образования ( таконитовая железная руда ), процесса добычи, измельчения, магнитного разделения и агломерации ( таконитовый процесс ) и получаемых железорудных окатышей ( таконитовые окатыши ).
В конце 19-го и начале 20-го веков Соединенные Штаты добывали такое изобилие железной руды высокого качества, что таконит считался неэкономичным отходом. К концу Второй мировой войны большая часть высококачественной железной руды в Соединенных Штатах была исчерпана, поэтому таконит стал цениться как новый источник металла. [2]
Для обработки таконита руда измельчается в мелкий порошок, магнетит отделяется от пустой породы сильными магнитами, а порошкообразный железный концентрат смешивается со связующим веществом, таким как бентонитовая глина и известняк в качестве флюса . На последнем этапе его прокатывают в окатыши диаметром около 10 миллиметров, которые содержат около 65% железа. Окатыши обжигают при очень высокой температуре, чтобы затвердеть и сделать их прочными. Это необходимо для того, чтобы шихта доменной печи оставалась достаточно пористой, чтобы пропускать нагретый газ и реагировать с окомкованной рудой. Обжиг окатышей окисляет магнетит (Fe 3 O 4 ) до гематита (Fe 2 O 3 ), экзотермическая реакция, которая снижает стоимость окомкования концентрата. Э. У. Дэвису из Экспериментальной станции горнодобывающего университета Миннесоты приписывают разработку процесса окомкования. С момента начала коммерческой разработки этого процесса в районе озера Верхнее в 1950-х годах термин «таконит» стал использоваться во всем мире для обозначения железных руд, поддающихся обогащению с помощью аналогичных процессов. [ необходима ссылка ]
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 из таконита также называются «таконит». Поскольку это форма, которая обычно перевозится по железной дороге и по морю, и грузы из них часто обсуждаются, такое использование термина очень распространено. [ необходима цитата ]
Регион Mesabi Iron Range американского штата Миннесота является основным районом производства. Окатыши железной руды таконит перевозятся по железной дороге в порты Silver Bay , Two Harbors и Twin Ports Duluth , Minnesota , и Superior, Wisconsin , все на озере Верхнее . Доки в Эсканабе, штат Мичиган , на озере Мичиган, также отправляют таконит с железного хребта Marquette в Мичигане, и иногда руда из Миннесоты перевозится туда по железной дороге. В Маркетте, штат Мичиган , также есть док для таконита, который загружает навалочные суда рудой с железного хребта Marquette. Руда обычно отправляется озерными грузовыми судами в места на нижних Великих озерах . Многие сталелитейные центры находятся недалеко от озера Эри . Из-за возросшего международного спроса таконит отправляется в Мексику и Китай. [3]
Пароход SS Edmund Fitzgerald , затонувший в озере Верхнее 10 ноября 1975 года, перевозил 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 Silver Bay, штат Миннесота, в озеро Верхнее. Хвосты содержали 40% минералов группы амфиболов серии куммингтонит - грюнерит , которые могут образовывать асбестовые частицы. Было показано, что небольшая часть мелкозернистых хвостов широко рассеивается вдоль западного берега озера Верхнее, источника питьевой воды для ряда городов; например, анализы водоснабжения Дулута, штат Миннесота, показали 100 миллиардов волокон на литр воды. Не было никаких эпидемиологических доказательств того, вызывают ли эти частицы рак или являются безопасными. 20 апреля 1974 года судья окружного суда США Майлз Лорд постановил, что питьевая вода и озеро Верхнее должны быть защищены от асбестовых частиц. Шахта Reserve была вынуждена начать утилизацию отходов хвостохранилища на земле и внедрить оборудование для контроля загрязнения воздуха вместо того, чтобы сбрасывать их непосредственно в озеро Верхнее. Это стало одним из самых дорогостоящих случаев предотвращения загрязнения в истории США. [5] Финансируемые правительством исследования не обнаружили никаких неблагоприятных последствий для здоровья от употребления воды из озера Верхнее. [6] [7]
Исследование шахтеров таконита, проведенное в 2003 году, пришло к выводу, что наиболее вероятной причиной 14 из 17 случаев мезотелиомы среди шахтеров на железном руднике был контакт с асбестом . После завершения этого исследования еще 35 шахтеров Железного рудника были диагностированы с этой болезнью. Мезотелиома встречается в два раза чаще, чем ожидалось, среди населения северо-восточного региона Миннесоты, включая Железный рудник . [8] Подстегнутый исследованием 2003 года, Департамент здравоохранения Миннесоты (MDH) изучил взаимосвязь волокнистых минералов в таконите и пыли таконита, а также заболеваний легких, похожих на асбестоз , плевральной мезотелиомы и других плевральных заболеваний, которые возникают после воздействия асбеста. Поскольку эти состояния могут быть вызваны промышленным асбестом, который использовался при добыче и переработке таконита, а также на других промышленных предприятиях северо-восточной Миннесоты, исследование попыталось определить, какое влияние могли оказать природные волокнистые минералы в таконите, если таковые имелись. [8] Длительное эпидемиологическое исследование шахтеров железной руды в Миннесоте пришло к выводу в декабре 2014 года, что у тех, кто проработал 30 лет на железных рудниках и дожил до 80 лет, вероятность заболеть мезотелиомой в течение жизни составляла 3,33 случая на тысячу таких рабочих, что более чем вдвое превышает фоновую частоту в 1,44 случая на тысячу человек, доживших до 80 лет. [9]