Σιδηρομετάλλευμα

Αιματίτης, το κυριότερο σιδηρομετάλλευμα (δείγμα από ορυχείο της Βραζιλίας)

Αυτός ο σωρός από χαλίκια σιδηρομεταλλεύματος προορίζεται για παραγωγή χάλυβα.

Σιδηρομετάλλευμα ονομάζεται κάθε πέτρωμα ή ορυκτό από το οποίο είναι οικονομικά αποδοτική η εξαγωγή σιδήρου (Fe) ως μετάλλου. Τα σιδηρομεταλλεύματα έχουν συνήθως μεγάλη περιεκτικότητα σε οξείδια του σιδήρου και χρώμα που ποικίλλει από σκούρο γκρίζο μέχρι κίτρινο και κόκκινο. Τα ορυκτά του σιδήρου που περιέχουν μπορεί να είναι μαγνητίτης (Fe₃O₄, με 72,4% Fe), αιματίτης (Fe₂O₃, 69,9% Fe), γκαιτίτης (FeO(OH), 62,9% Fe), λειμωνίτης (FeO(OH)·n(H₂O), 55% Fe) ή και σιδηρίτης (FeCO₃, 48,2% Fe).

Τα σιδηρομεταλλεύματα που περιέχουν πολύ μεγάλα ποσοστά αιματίτη ή μαγνητίτη είναι γνωστά ως «φυσικό μετάλλευμα» ή «αμέσου μεταφοράς» (direct shipping ore, DSO), όρος που υπονοεί ότι μπορούν να τροφοδοτήσουν κατευθείαν υψικαμίνους. Το σιδηρομετάλλευμα αποτελεί την πρώτη ύλη για την παραγωγή «χελωνών» χυτοσιδήρου από υψικαμίνους, και από τις χελώνες αυτές (pig iron) παράγεται κυρίως ο χάλυβας (ατσάλι). Σήμερα το 98% του εξορυσσόμενου σιδηρομεταλλεύματος χρησιμοποιείται για την παραγωγή χάλυβα. Εξαιτίας των πολλών και βασικών κατασκευαστικών χρήσεων του χάλυβα, το σιδηρομετάλλευμα έχει χαρακτηρισθεί ως «περισσότερο απαραίτητο για την παγκόσμια οικονομία από οποιαδήποτε άλλη πρώτη ύλη, εκτός ίσως από το πετρέλαιο».

Πηγές σιδηρομεταλλεύματος

Ο σίδηρος σε μεταλλική μορφή απουσιάζει σχεδόν τελείως από την επιφάνεια της Γης, με την εξαίρεση των θραυσμάτων σιδηρομετεωριτών (όπου βρίσκεται σε κράμα με αρκετό νικέλιο) και πολύ σπάνιων μορφών ξενολίθων από τον γήινο μανδύα. Παρά το ότι ο σίδηρος ως στοιχείο είναι το τέταρτο αφθονότερο στον φλοιό της Γης (αποτελεί περίπου το 5% κατά μάζα), σχεδόν όλος βρίσκεται με τη μορφή πυριτικών και (λιγότερο) ανθρακικών ορυκτών. Οι θερμοδυναμικοί φραγμοί για την εξαγωγή σιδήρου από αυτά τα ορυκτά είναι τεράστιοι και ενεργοβόροι, και έτσι όλες οι πηγές σιδήρου που χρησιμοποιούνται από την ανθρώπινη βιομηχανία είναι τα σχετικώς λιγότερο άφθονα ορυκτά οξείδια του σιδήρου, με πρώτο τον αιματίτη.

Πριν από τη βιομηχανική επανάσταση, ο περισσότερος σίδηρος εξαγόταν από γκαιτίτη ή από τυρφώνες. Προϊστορικές κοινωνίες εκμεταλλεύονταν τον λατερίτη ως πηγή σιδήρου. Διαχρονικά, μεγάλο μέρος του σιδήρου που έχει ανακτηθεί από βιομηχανικές κοινωνίες έχει εξορυχθεί κυρίως από κοιτάσματα αιματίτη με περιεκτικότητες περίπου 70% σε Fe. Αυτά τα αποθέματα αναφέρονται ως «φυσικά μεταλλεύματα» ή «αμέσου μεταφοράς». Η αυξανόμενη ζήτηση σε συνδυασμό με την εξάντληση των υψηλής περιεκτικότητας κοιτασμάτων αιματίτη στις ΗΠΑ μετά τον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, οδήγησε στην εκμετάλλευση σιδηρομεταλλευμάτων χαμηλότερης περιεκτικότητας σε Fe, ιδίως μαγνητίτη και τακονίτη.

Οι μέθοδοι εξορύξεως σιδηρομεταλλεύματος ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο του μεταλλεύματος. Υπάρχουν 4 κύριοι τύποι αποθεμάτων σιδηρομεταλλεύματος ως προς τη μέθοδο εξορύξεως που εξορύσσονται σήμερα, ανάλογα με την ορυκτολογία και τη γεωλογία των αποθεμάτων: ο μαγνητίτης, ο τιτανομαγνητίτης, τα μεγάλα κοιτάσματα αιματίτη και τα πισολιθικά αποθέματα (σιδηρίτη κ.ά.).

Πηγές

• Gordon, Robert B. (1996), American Iron 1607-1900, The Johns Hopkins University Press 
• Kato, Makoto & Susumu Minowa (1969), «Viscosity Measurement of Molten Slag- Properties of Slag at Elevated Temperature (Part 1)», Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan (Τόκιο: Nihon Tekko Kyokai) 9: 31–38 
• Ramanaidou, E.R. & Wells, M.A. (2014): Κεφ. 13.13 - «Sedimentary Hosted Iron Ores», στο: Treatise on Geochemistry, 2η έκδοση, Elsevier, Οξφόρδη 2014, σσ. 313-355.
• Rosenqvist, Terkel (1983), Principles of Extractive Metallurgy, McGraw-Hill Book Company 
• Rostoker, William; Bronson, Bennet (1990), Pre-Industrial Iron: Its Technology and Ethnology, Archeomaterials Monograph No. 1 
• Rostoker, William; Bronson, Bennet; Dvorak, James (1984), «The Cast-Iron Bells of China», Technology and Culture (The Society for the History of Technology) 25 (4): 750–767, doi:10.2307/3104621 
• Turner, Thomas (1900), The Metallurgy of Iron (2η έκδοση), Charles Griffin & Company, Limited 

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί σιδηρομεταλλεύματος στον κόσμο