Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Железного песка )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Железный песок из Феникса , штат Аризона , притянутый магнитом

Железный песок , также известный как железный песок или железный песок , представляет собой тип песка с высоким содержанием железа . Обычно это темно-серый или черноватый цвет.

Он состоит в основном из магнетита Fe 3 O 4 , а также содержит небольшие количества титана, кремнезема, марганца, кальция и ванадия. [1]

Утюг имеет тенденцию нагреваться под прямыми солнечными лучами , вызывая достаточно высокую температуру , чтобы вызвать легкие ожоги. Таким образом, он представляет опасность в Новой Зеландии на популярных пляжах для серфинга на западном побережье, таких как Пиха . [2]

Происшествие [ править ]

Айронсанд встречается по всему миру. Хотя железо-минеральный состав железного песка в основном состоит из магнетита, песок обычно смешивают с другими типами песка, которые смывают вниз по реке или на берег с горных или подводных отложений. [3] Точный состав песчаной смеси может сильно различаться даже в одном и том же географическом регионе. В некоторых районах песок может содержать в основном кварц , в то время как в других песок может быть сделан в основном из вулканических пород, таких как базальт., в зависимости от типа минералов на пути воды. Железный песок обычно собирают по пути из пластов, жил или включений магнетита, которые могут образовываться на большом расстоянии от песчаных отложений, и смывают вниз по течению или вдоль течений вместе с остальной частью песка. [4] Будучи более тяжелым, чем другие пески, он часто откладывается в местах, где вода внезапно меняет направление или скорость, например, при расширении реки или там, где волны отливаются от береговой линии. [5]

Железный песок смешан с другими песками в виде мелких крупинок черного или темно-синего магнетита. Песок, используемый для добычи полезных ископаемых, обычно содержит от 19% магнетита до 2%. Утюг и песок обычно нужно было отделить от смеси песка. Поскольку магнетит обычно тяжелее кварца, полевого шпата или других минералов, разделение обычно производилось путем его промывки в шлюзовых ящиках (метод, подобный промыванию золота, но в более крупном масштабе). Разделение шлюзов обычно дает концентрацию магнетита от 30 до 50%, в зависимости от типа песка и используемого метода. В начале 20-го века был разработан процесс магнитной сепарации, позволяющий производить концентрации до 70%. [6] После концентрирования зерна магнетита могут бытьплавится в различные формы железа. Однако рыхлую, гранулированную природу руды было трудно удерживать в обычных блюмерных цехах или доменных печах, поскольку она имела тенденцию к гранулированному потоку (имитируя жидкость при более крупных продажах) и легко уносилась сильфонными струями, поэтому было невозможно процесс с использованием обычных методов производства чугуна или стали. Таким образом, были разработаны инновационные методы плавки руды. Однако зерна магнетита часто содержат примеси других металлов , таких как хром , мышьяк или титан . [7] Из-за характера песка горные работы редко были стационарными, но часто перемещались с места на место. [8]

Азия [ править ]

Исторически утюг и песок использовались преимущественно в азиатских культурах; особенно в Китае и Японии.

Китай [ править ]

Айронсанд имел умеренное, локализованное применение в Китае во время поздней промышленной революции , но на протяжении долгой истории китайской черной металлургии был довольно незначительным товаром. В отличие от остальной части Евразии и Африки , существует очень мало археологических свидетельств, позволяющих предположить, что в древнем Китае использовалась плавка по цвету . [9] Китайская сельская местность была богата залежами железной руды с высоким содержанием фосфора и угля - топлива, которое горит при высокой температуре. Около 1200 г. до н.э. китайцы разработали метод плавления каменной руды в чугун, который затем переплавляли и разливали в формы ( литье).) сформировать чугун. Несмотря на то, что металл был очень хрупким, этот метод позволял производить железо в гораздо больших объемах, чем плавка с блюмэри, и с гораздо более высоким выходом металла на руду. К I веку до нашей эры китайская металлургия была самой крупной и развитой в мире. К I веку нашей эры они разработали лужу для производства мягкой стали , тигельную сталь для изготовления таких вещей, как мечи и оружие, а также химический процесс быстрого обезуглероживания жидкого чугуна для производства кованого железа с использованием окислительных свойств селитры. (так называемый процесс Хитона, он был независимо открыт Джоном Хитоном в 1860-х годах). [10] Китай оставался крупнейшим производителем железа в мире до 11 века, производя большое количество относительно доступной стали и чугуна. [11] [12]

Дональд Б. Вагнер, эксперт по древней китайской металлургии, отмечает, что попытки проследить историю чугуна в Китае заканчиваются безрезультатными. Один источник может указывать на его использование еще во времена династии Тан (~ 700-900 гг. Н.э.), в то время как другие, похоже, противоречат этой интерпретации. [13] Из-за войн, вторжений, голода, недоверия к правительству, перенаселения, растущей эпидемии опиума и столкновений между различными клещами.Среди горняков существует очень мало информации об этой отрасли между 11 и 19 веками, пока не приехал европейский горняк по имени Феликс Тегенгрен, который обнаружил, что китайская промышленность находится в упадке. Тегенгрен отмечает, что железный песок добывался в шлюзах в Хэнани и Фуцзяне местными фермерами и плавился на древесном угле для изготовления инструментов, но это потребовало большого труда, поэтому было очень дорого. Ее выплавляли только там, где было достаточно дров для пожаров, а более дешевая сталь была недоступна. Поэтому в Китае этот материал считался экономически неважным. [14] [15]Однако, поскольку добыча полезных ископаемых была безопасной, работа на открытом воздухе практиковалась местными фермерами для пополнения своего дохода везде, где это было возможно; в XIX веке 1000 фунтов замороженного песка обычно продавались за эквивалент от 50 до 60 долларов США (по обменному курсу 2016 года ~ 900-1000 долларов или 700-800 евро). [16]

Однако в современную эпоху железный песок добывается из россыпи вдоль юго-восточного побережья Китая и используется для выплавки стали. [17] [18] Типичный состав этого железного песка - 48,88% металлического железа, 25,84% кремнезема, 0,232% фосфора и 0,052% серы. [19]

Индонезия [ править ]

В Индонезии железный песок преобладает на южном побережье острова Ява .

Япония [ править ]

Горное дело в Японии не практиковалось до 7-8 веков. До этого все металлы ввозились в Японию из Китая и Кореи. [20] Месторождения железной руды в Японии были редкими, поэтому примерно в 8 веке технология производства железа была разработана с использованием железа и сатэцу в качестве сырья. Из-за рыхлого характера песка его было трудно плавить в обычном блюмере или использовать в доменной печи для производства чугуна , поэтому японцы разработали блюмеры с открытым верхом, названные татара.. Татара была построена в форме невысокой ванны, напоминающей горизонтальную доменную печь, в которую можно было заливать и удерживать железный песок и плавить его поэтапно. В отличие от других методов, древесный уголь складывался поверх песка и плавился сверху, чтобы его не разнесло взрывом из сильфонов . Вместо кирпича или камня татара была сделана из глины, чтобы ее можно было просто разбить, чтобы извлечь металлический налет. Этот метод позволял выплавлять гораздо большие объемы руды, чем другие виды плавки с использованием кокса.

Железный песок в Японии бывает двух видов. Железный песок Маса смешан с кварцевым песком, который смывается с гранитных гор. Магнетит в песке содержит мало примесей или других оксидов металлов. Утюги Маса использовались для производства кованого железа и стали , использовались во всем, от инструментов до посуды. Айронсанд широко использовался в Японии для производства железа, особенно для традиционных японских мечей . [21]

Акомэ Ironsand находится в смеси с песком , изготовленный из вулканической породы под названием диоритовой . Магнетит в песке часто содержит более 5% диоксида титана , что снижает температуру плавления. Акомэ Ironsand используется в Tatara , чтобы сделать чугун, который затем используется , чтобы сделать элементы выхода из чугуна ( nabegane ). При производстве стали, акомэ был добавлен к Tatara во время начальной стадии плавки, действуя в качестве связующего вещества и катализатора для производства стали, на которой маса Ironsand заливали в ходе дальнейших этапов. [22] [23]При выплавке передельного чугуна из 1000 фунтов песка (~ 450 кг или 120 канме ) обычно получается около 200 фунтов чугуна, 20 фунтов стали и 70 фунтов шлака. При выплавке стали из 1000 фунтов песка было получено около 100 фунтов стали, 100 фунтов шлака и 90 фунтов чугуна. Затем шлак и передельный чугун, непригодные для использования, плавили вместе, чтобы получить кованое железо, из которого 1000 фунтов, смешанные, дали около 500 фунтов железа. [24]

Европа [ править ]

Железный песок встречается во многих местах Европы, хотя его редко использовали для плавки. Часто встречается в сочетании с вулканическими или базальтовыми песками. Например, он находится на Тенерифе , Испания , где зерна магнетита содержат очень большое количество титана и других примесей. Типичный состав - 79,2% оксида железа, 14,6% диоксида титана, 1,6% оксида марганца , 0,8% оксида кремния и оксида алюминия и следовые количества хрома . Его также можно найти в реке Ди , в Абердиншире, Шотландия , и он содержит 85,3% оксида железа, 9,5% диоксида титана, 1,0% мышьяка и 1,5% оксида кремния и оксида алюминия. [25]

Новая Зеландия [ править ]

Ironsand происходит экстенсивно на западном побережье Новой Зеландии «s Северного острова . [26] Песок составляет большую часть пляжей с черным песком на Северном острове, а также окружающее морское дно. Магнетит в песке содержит довольно большое количество титана, который иногда называют титаномагнетитом. Он образовался в результате извержений вулканов, произошедших в эпоху плейстоцена , и образовался из-за океанической эрозии вулканической породы, которую волны выносят на берег, образуя дюны черных пляжей. Магнетит смешан с песком из андезита и риолита . [27] Песчаная смесь обычно содержит от 5 до 40% магнетита.[28]

В Новой Зеландии были ограниченные запасы железной руды, но залежи железного песка были огромными. Некоторые ранние поселенцы использовали его для производства стали и чугуна, но этот материал нельзя было выплавлять в обычных блюменях или доменных печах. [29] Несколько металлургических компаний образовались в конце 19-го и начале 20-го веков, но не смогли успешно перерабатывать руду из-за песчаной природы и высокого содержания титана, который имел тенденцию к образованию твердых, хрупких карбидов в стали. В 1939 году была сформирована комиссия для изучения свойств руды и разработки способа ее плавки в промышленных масштабах. Комиссия определила, что спеканием песка в более крупные куски или окатыши можно устранить проблемы плавления песка в доменной печи. [30]Однако в то время началась Вторая мировая война , и, таким образом, дальнейшее развитие было приостановлено и возобновилось только в конце 1960-х годов, когда в 1969 году была произведена первая продукция стали. [31]

Айронсанд добывается из россыпи в северной части Вайкато. 1,2 миллиона тонн используется New Zealand Steel для производства стали в рамках уникального производственного процесса. Добыча на Тахароа дает до 4 миллионов тонн на экспорт. Предыдущая шахта существовала в Вайпипи в Южном Таранаки. Предложение Iron Ore NZ Ltd. о дальнейшей добыче железа и песка у берегов Таранаки встретило сопротивление со стороны некоторых маори и других в 2005 году в результате разногласий по поводу береговой полосы Новой Зеландии и морского дна . [32] A large quantity of it is shipped to China and Japan, but by 2011 New Zealand's sole manufacturing plant was producing 650,000 metric tons of steel and iron per year.[33] New Zealand is the only country to use ironsand for industrial smelting.[34] The typical composition of the magnetite is 82% iron oxide, 8% titanium dioxide and 8% silica; 0.015% sulfur, and 0.015% phosphorus. In 100% concentrations of magnetite this had a maximum potential to yield ~ 58% metallic iron, although the titanium is unrecoverable by modern techniques.[35]

United States[edit]

Ironsand is found extensively around the US, especially in the area of New York, Southern California, New England, and the Great Lakes, where it is often mixed with a feldspar sand and sometimes bright grains of garnet. The magnetite from these areas often contains high amounts of chromium and titanium.[36] In the 19th century ironsand was sometimes used as blotter sand for concrete and masonry work, or more rarely as raw material for steel production; one blacksmith in Connecticut used it for making bar stock.[37]

History[edit]

According to the OED online entry for sand-iron, Jedidiah Morse (1761–1826), writing in The American universal geography (new edition, 1796 (2 vols)), stated that Jared Eliot (1685-1763) invented sand-iron, or the making of iron from black sand, in 1761.[38]However, Japanese craftsmen have been using sand-iron, known as "tamahagane", in sword-making for at least 1200 years. The crafting of sand-iron in "tatara" smelters, made of brick and clay, is still practiced by Japanese craftsmen today.

See also[edit]

  • Iron ore
  • Ironstone
  • Sand mining

References[edit]

  1. ^ Templeton, Fleur (24 September 2011). "Chemical composition of ironsands - Iron and steel". Te Ara Encyclopedia of New Zealand. Archived from the original on 19 January 2012. Retrieved 4 January 2013.
  2. ^ "Summer Beach Vacation Piha Beach New Zealand - Photo & Travel Idea New Zealand". New Zealand Pictures. 2013. Archived from the original on 5 May 2013. Retrieved 4 January 2013. The beach is made up of black iron sand which can become overly hot during the summer and walking in the water or with shoes on will protect your feet from burning.
  3. ^ Random Seas and Design of Maritime Structures: Third Edition by Yoshimi Goda -- World Scientific Publishing 2010 Page 604
  4. ^ Mineralogy of New-York by Lewis Caleb Beck -- Thurloe Weed Printer 1842 Page 22
  5. ^ Science and Civilisation in China: Volume 5 by Joseph Needham -- Page 343--347
  6. ^ Dabieshan: Traditional Chinese Iron-production Techniques Practised in Southern Henan in the Twentieth Century by Donald B Wagner -- Curzon Press 1985 Page 31--32
  7. ^ Graphics and Text in the Production of Technical Knowledge in China by Francesca Bray, Vera Dorofeeva-Lichtmann, Georges Métailié -- Koninklijke Brill Nv 2007 Page 616
  8. ^ Dabieshan: Traditional Chinese Iron-production Techniques Practised in Southern Henan in the Twentieth Century by Donald B Wagner -- Curzon Press 1985 Page 31--32
  9. ^ Still the Iron Age: Iron and Steel in the Modern World by Vaclav Smil -- Elsevier 2016 Page 6
  10. ^ Scientific American -- Conversion of cast iron into wrought iron
  11. ^ The Traditional Chinese Iron Industry and its Modern Fate by Donald B Wagner
  12. ^ Science and Civilisation in China: Volume 5 by Joseph Needham -- Page 345
  13. ^ Dabieshan: Traditional Chinese Iron-production Techniques Practised in Southern Henan in the Twentieth Century by Donald B Wagner -- Curzon Press 1985 Page 31--32
  14. ^ Graphics and Text in the Production of Technical Knowledge in China by Francesca Bray, Vera Dorofeeva-Lichtmann, Georges Métailié -- Koninklijke Brill Nv 2007 Page 616
  15. ^ The Chinese in America: A History from Gold Mountain to the New Millennium by Susie Lan Cassel -- Altamira Press 2002 Page 43--46
  16. ^ Science and Civilisation in China: Volume 5 by Joseph Needham -- Page 343--347
  17. ^ The Chinese in America: A History from Gold Mountain to the New Millennium by Susie Lan Cassel -- Altamira Press 2002 Page 43--46
  18. ^ Science and Civilisation in China: Volume 5 by Joseph Needham -- Page 343--347
  19. ^ Dabieshan: Traditional Chinese Iron-production Techniques Practised in Southern Henan in the Twentieth Century by Donald B Wagner -- Curzon Press 1985 Page 31--32
  20. ^ The Mining Industry of Japan During the Last Twenty Five Years, 1867-1892 by Tsunashirō Wada -- Director of Mining Bureau, Department of Agriculture and Commerce Japan 1893 Page 1
  21. ^ "The Tatara Iron Manufacturing Method". Hitachi Metals. Archived from the original on 31 March 2015. Retrieved 20 January 2015.
  22. ^ http://www.hitachi-metals.co.jp/e/tatara/nnp0103.htm
  23. ^ Still the Iron Age: Iron and Steel in the Modern World by Vaclav Smil -- Elsevier 2016 Page 6
  24. ^ The Mining Industry of Japan During the Last Twenty Five Years, 1867-1892 by Tsunashirō Wada -- Director of Mining Bureau, Department of Agriculture and Commerce Japan 1893 Page 235
  25. ^ The Cyclopædia: Or, Universal Dictionary of Arts, Sciences, and Literature by Abraham Rees -- A. Strahan 1816 Page Mineralogy Iron-Iridium
  26. ^ Templeton, Fleur (15 June 2010). "1. Iron – an abundant resource - Iron and steel". Te Ara Encyclopedia of New Zealand. Archived from the original on 5 November 2012. Retrieved 4 January 2013.
  27. ^ Minerals Yearbook - Area Reports: International Review: 2011, Volume 3 by Interior Department, Geological Survey -- USGS 2013 Page 13-48
  28. ^ New Zealand Journal of Science, Volume 22by Department of Science and Research 1979 Page 8
  29. ^ The New Zealand mining handbook by New Zealand. Mines Dept, P. Galvin -- John Mackay 1906 Page 494--495
  30. ^ DSIR: Making Science Work for New Zealand : Themes from the History of the Department of Scientific and Industrial Research, 1926--1992 by Ross Galbreath -- Victoria University Press 1998 Page 182
  31. ^ DSIR: Making Science Work for New Zealand : Themes from the History of the Department of Scientific and Industrial Research, 1926--1992 by Ross Galbreath -- Victoria University Press 1998 Page 170--200
  32. ^ "What is seabed mining?". Kiwis Against Seabed Mining. Archived from the original on 2 February 2013. Retrieved 19 January 2013.
  33. ^ Minerals Yearbook - Area Reports: International Review: 2011, Volume 3 by Interior Department, Geological Survey -- USGS 2013 Page 13-48
  34. ^ https://nzhistory.govt.nz/steel-production-begins-at-glenbrook
  35. ^ The New Zealand mining handbook by New Zealand. Mines Dept, P. Galvin -- John Mackay 1906 Page 486--487
  36. ^ Mineralogy of New-York by Lewis Caleb Beck -- Thurloe Weed Printer 1842 Page 22
  37. ^ Documents of the Assembly of the State of New York, Volume 4 by New York (State). Legislature. Assembly -- E. Coswell Printing 1838 Page 136
  38. ^ "sand-iron". Oxford English Dictionary First Edition (Online version). 1909. Retrieved 16 December 2013.

External links[edit]

  • A history of ironsands in New Zealand steel manufacture