Железо — наиболее распространенный металл в земной коре, но его начали применять позднее некоторых других металлов, например золота, меди, олова, свинца, цинка. Это, по-видимому, объясняется тем, что руды железа мало похожи на металл. Первобытному человеку было трудно догадаться, что из них можно получить металл, пригодный для изготовления нужных ему вещей.
Прошло очень много времени, пока человек научился извлекать железо из руд и делать из него чугун и сталь.
В настоящее время железные руды относятся к тем полезным ископаемым, без которых не может обходиться ни одна сколько-нибудь развитая в промышленном отношении страна. Железные руды служат сырьем для черной металлургии. Мировая добыча этих руд примерно 350 млн. Т в год.
Из железных руд выплавляются чугун (с содержанием 2,5—4% углерода), сталь (1,5— 0,2% углерода) и железо (0,2—0,4% углерода), а также сталистые чугуны (2,5—1,5% углерода).
Наиболее широко применяется в промышленности сталь, значительно меньше — чугун и железо.
Чугун выплавляется из железных руд в домнах, работающих на коксе или каменном угле; сталь и железо переплавляются из чугуна в бессемеровских конверторах, в отражательных мартеновских печах или по способу Томаса.
Значение черных металлов и их сплавов в жизни человеческого общества исключительно велико. Сотни миллионов тонн чугуна и стали
используются для строительства железных дорог, мостов, железобетонных зданий, для производства различных машин, электровозов, вагонов, автомобилей, тракторов, кораблей. Из железа изготовляются всевозможные предметы широкого потребления. Нет такой отрасли промышленности и сельского хозяйства, где не применялись бы железо и его сплавы.
В природе встречаются сотни минералов, в состав которых входит железо, но лишь немногие из них являются железной рудой. Это магнетит, гематит, бурый железняк и некоторые другие, которые образуют крупные месторождения, занимающие площади в десятки и сотни квадратных километров.
Магнитный железняк, или магнетит, в химическом отношении представляет соединение окиси железа с закисью железа. В природе он встречается и в форме хорошо образованных кристаллов, и особенно часто в виде сплошных или зернистых масс. Цвет магнетита железо-черный. Замечательное свойство этого минерала — магнитность.
По содержанию металлического железа магнетит наиболее богатая железная руда (до 72% железа).
Крупные месторождения магнетитовых руд в нашей стране известны на Урале (горы Магнитная, Высокая, Благодать), на Кольском п-ове, в ряде районов Сибири (Горная Шория, в бассейне р. Ангары и др.).
За последние годы в Казахстане были открыты и разведаны крупные месторождения богатых магнетитовых руд в Кустанайской области: Соколовско-Сарбайское, Качканарское и многие другие.
Гематит, или красный железняк, имеет большее значение для черной металлургии, чем магнетит. В химическом отношении гематит — окись железа. В природе он образует ряд разновидностей (кристаллические, чешуйчатые и плотные скрытокристаллические массы). Окраска гематита от вишнево-красной до железо-черной с сильным металлическим блеском.
Гематитовые руды образуют огромные залежи особенно среди древнейших гнейсов и метаморфических сланцев.
Из общей добычи железной руды в РОССИИ около 70% приходится на гематитовые руды. Крупнейшее месторождение этих руд в нашей стране — Криворожское, огромные запасы гематита таятся и в районе Курской магнитной аномалии. Здесь уже начата промышленная разработка железных руд. В Центральном Казахстане разведано и подготовлено к эксплуатации крупное Караджальское месторождение богатых гематитовых руд, на базе которого построен Карагандинский металлургический завод.
Важный источник получения железа — это так называемые бурые железняки, или лимониты, получившие такое название по характерной бурой окраске. В химическом отношении они представляют собой соединение окиси железа с водой.
Бурые железняки образуют сплошные плотные, ноздреватые и землистые массы, различные натечные формы в виде почек и гроздьев, а также массы горохообразного сложения. Эти руды образуются из соединений железа, которые извлекают поверхностные воды из разрушающихся горных пород. Бурые железняки считаются промышленной рудой, если они содержат не менее 30% железа. К числу наиболее крупных месторождений бурых железняков в РОССИИ относятся: Керченское в Крыму, Бакальское и Орско-Халиловское на Урале.
Ценной особенностью бурых железняков некоторых месторождений РОССИИ является присутствие в них примесей ванадия, марганца, хрома, никеля, кобальта и других металлов.
Современная техника нуждается не только в обычном чугуне, железе и стали, но и в металле, который обладает повышенной вязкостью, хорошей ковкостью, большой упругостью и другими ценными свойствами. Оказывается, что все эти свойства приобретает сталь, если в состав ее в качестве примеси ввести марганец, хром, титан, ванадий и некоторые другие металлы.
Схема расположения главных месторождений цветных металлов на земном шаре.
К группе черных металлов наряду с железом относят марганец и хром, так как они большей частью используются в черной металлургии.
Марганцевые руды представляют собой соединения марганца с кислородом. В природе они встречаются в виде черных землистых масс. Важнейшие минералы марганца — пиролюзит, браунит, псиломелан, манганит.
Содержание марганца в промышленных рудах колеблется в пределах 15—40%.
Кроме черной металлургии, марганцевые руды применяются в химической промышленности, для изготовления сухих батарей, в керамическом и стекольном производствах.
Наиболее крупные месторождения марганцевых руд у нас в Чиатуре (Грузия), Никополе (УССР), на Урале и в Казахстане.
Единственная руда металла хрома — хромистый железняк, или хромит,— по внешнему виду похожа на магнетит, но, в отличие от него, не обладает магнитными свойствами. Хром применяется в металлургической и химической промышленности. Хромит идет на изготовление огнеупорных материалов. В Российском Союзе много высококачественных хромовых руд на Северном и Южном Урале.
В черной металлургии используются также титаномагнетитовые руды, которые придают особую прочность стали.
