Реферат: Железная руда
Железо с небес.Золото, медь и лунное – белоесеребро сами блеснули человеку из недр Земли. Железо тысячелетиями было знакомолюдям лишь в небесном обличье. Темные, ноздреватые куски камня, похожие наметалл, падая прямо с неба, не плавились земным огнем. Красные полосы небесногоогня, рассекающие небосклон, низводили их на землю. “Би-ни-пет” –“небесный” — одно из первых именжелеза. Так называется этот металлна языке коптов – народа жившего в Египте. “Зидерос’’– ‘’звездный’’ – назвали его древние греки. ’’Небесной медью’’ считали железошумеры.’’
Яркат’’ – капнувший с неба – еще одно ныне забытое имя этого металла,данное ему в древности армянскими металлургами.
Идея небесного железа очень долго владела умами. Вспомним, что средибогов Олимпа особым уважением пользовался хромой кузнец Гефест, падая на островЛемнос, сломал ногу. Вслед за ним упала с неба и его чудесная наковальня. Тасамая на, которой бог – кузнец ковал божественные доспехи, оружие и украшениебогам и героям Эллады. Гефест обучил кузнечному ремеслу всех жителей Лемнуса, иони стали наилучшими в Греции кузнецами…
Этот вечный сюжет –“небесные” кузнечные инструменты, боги – кузнецы – появляется в мифах илегендах многих народов. В старинной Ипатьевской летописи, отразившей языческиеверования древних славян, рассказывается, что в царствоние бога Сварога “упалис небес клещи, начали ковать оружие, а до того билися камнем и палицами “.Сохранились “божественные “ кузнецы и вхристианских легендах славян. Это Косьма и Демиан, а то и единственно славныйбогатырь Косьмодемьян. Сильным и храбрым был Косьмодемьян: сам выковалволшебные клещи, сам схватил ими страшного врага змея прямо за язык, неразжимая клещей, подтащил его Косьмодемьян к железному плугу, запряг чудовище ивспахал землю! У великого народа – хлебопашца пахарем становился и “небесныйкузнец “.
В древнем мире этот редкостныйнебесный металл ценился очень высоко, и самое почетное по возрасту изделие –это не оружие, не орудие труда, а … бусы из прокованных пластинок метеоритногожелеза. Этим бусам не меньше 6 тыс. лет. Их нашли в Египте, в поселенияхраннего медного века. А носили эти бусы в те времена, когда в Египте еще небыло фараонов, — в IV – III тысячелетиях до н.э., но и в эпоху великихдинастий, во временах самых прославленных фараонов Древнего Египта, железооставалось драгоценным металлом. Сохранился папирус одного из фараонов с просьбой,обращенной к правителю хеттов – народа жившего в Малой Азии – поменять золото,которого в Египте “столько, сколько песка в пустыне”, на железо.
Хетты первыми открыли секретполучения железа. Отсюда железо поступало в другие страны. Вот перед намиписьмо на глиняной табличке, написанной больше 3 тыс. лет назад. Написал егохеттский царь Рамзесу II. В письмеон сообщает, что выслал целый корабль, груженный “чистым железом” и еще подарок– железный меч. Железо из метала драгоценных изделий превратился в металлвойны. На стене усыпальницы Рамзеса III можно увидеть целую батальную сцену.Воины сражаются копьями и мечами.
Но у одних оружие выкрашенооранжевой краской, а у других – голубой. Это “небесный металл” – железо, новое достижение военнойтехники того времени. Именно в царствование Рамзеса II в Египте осваиваласьвыплавка железа.
Ученые предполагают, что именностраны Малой Азии, где проживали племена хеттов и халибдов, были местомвозникновения черной металлургии. Хетты записывали все самое важное на глиняныхтабличках. Сохранились хеттские таблички четырех тысячелетней давности сгеографическими описаниями мест добычи разных металлов и их руд. О железе и тамсказано, что происходит оно … с неба.
Из стран Малой Азии “тайны”изготовления железа распространились в Египет, Ассирию и Палестину. В Европужелезо пришло из Малой Азии.
Многократно упоминается железо вгомеровском Эпосе. Например , в“Илиаде” написано, что на похоронах Патрокла, его друг Ахилл устроилсостязания у погребального костра в память героя. Среди призов упомянуты кусокзолота и кусок железа, которого земледельцу должно хватить на пять лет.
Историки считают, что лишь к VIIвеку до н.э. железо широко распространилось по всей Европе, вытесняя бронзу. Апримерно с 1000 года н.э. в Европе начался железный век .
Железа на нашей планете оченьмного. Но как же тогда случилось, что так долго длился каменный век? И сменилсяон не железным, а медным, а потом бронзовым. Почему? Оказывается, угадать железо в егоминералах вовсе не просто. Ну, конечно всамородном железе, как и в самородном золоте или самородной меди, обличьеметалла налицо. Самородное железо на свежем изломе блестит, как серебро илиплатина, ему присущи серебристо — серыйцвет, ковкость. Высокая плотность – тяжесть ощущается даже в самых маленьких его осколках: масса самородного железа подчеркивает егопринадлежность к классу самородных металлов в отличие от самородков благородныхметаллов легко окисляются с поверхности и всегда одеты в черно–бурую рубашку. Их истинный цвет можно увидеть лишьна изломе. Отличается железо и сильными магнитными свойствами: стрелочкакомпаса сразу “оживает” в его присутствии. Однако самородного железа на Землеочень мало; почти всегда это не руда, а и вправду “драгоценный” по редкости минерал.И действительно правы были наши далекие предки, назвав его небесным и звездным: среди находок самородного железапреобладают метеориты.
Преобладают? Есть, но встречается еще реже, чем уникальныегости из космоса. Там, где на поверхность изливаются наиболее тяжелые,подкорковые слои земного вещества, образуются базальты, тонкозернистые породы,сложенные главным образом силикатами железа и магния. В промежутках междукристалликами этих минералов и встречаются мелкие зернышки самородного железа.В отличие от метеоритного его называют теллурическим. А минерал земногосамородного железа назван аваруит. Чаще всего его зернышки не имеют правильнойформы, это вкрапления округлых капель. Иногда в пустотах пород различимымелкие кристаллики или “проволочки” – бисероподобные образования железа. Лишьвблизи города Кассель в Германии и в местечке Уифак на острове у западногоберега Гренландии встречены значительные скопления самородного железа. Вместорождении Гренландии масса железа достигает нескольких тонн. Этоединственное в мире месторождение самородного железа. Базальт здесь извергалсяна поверхность через залежи каменного угля .
Когда вы держите в руках осколочекметеорита, даже такого который считается сплошь железным, фактически вы видитев нем смесь двух минералов: менее никелистый — камастит, образовал сростокпластиночек, а более никелистый — тэкит, заполнил все “окошечки” междупластинками камастита.
Прошлифовав любую поверхностьметеорита и протравив ее кислотой, вы обязательно увидите красивыйгеометрический орнамент из косопересекающихся полосок – камастита на фоне болеесветлого тэнита. Впервые эти узоры увидел и изучил ученый Акоис Видманштетт, так они и называются “видманштеттовы фигуры”. Случилось это после того, как22 мая 1808 года вблизи местечка Штаннрн упал железный метеорит .
А ведь еще в просвещенном XVIIIвеке ученые мужи настолько утратили веру в возможность падения метеоритов, чтодаже убрали их из музеев, дабы не срамиться перед публикой. Какая жеубежденность понадобилась замечательному путешественнику и ученому–натуралистуП.С. Палласу и ученому – химику Э. Хладни, чтобы осмелиться возвестить окосмическом происхождении огромного 600 – килограммового метеорита. Этотогромный метеорит был найден в 1749 году на горе Темир, между Красноярском иМинусинском. П.С. Паллас в 1775 годупривез его из Сибири. “ Палласово железа” было первым детально изученным метеоритом, вновьубедившим ученый мир в неразрывной связи Земли и космоса .
Метеорит П. С. Палласа был одним изнаиболее крупных. Но самый большой известный железный метеорит упал в Мексике.Суммарная масса его обломков – 100 с лишним тонн ! Но и это не предел. На весь мир известнаЧертова долина в Аризоне – кратер диаметром 12 тыс. метров и глубиной почти 200м. Подсчитано, что масса упавшего сюдаметеорита была около 10 миллионов тонн. В легендах индейцев навахо метеоритпревратился в духа огня, сошедшего с неба на Землю.
“Небесный металл” поддается толькохолодной обработке – расплавить его почти невозможно. И все же существуеторужие из метеоритов! Это кинжал сзолотой рукояткой, найденный при раскопках шумерского города Ура. Кинжал был изготовлен предположительно в 3100году до н.э. Есть предметы и более позднего времени. Это две сабли и наконечникпики индийского властителя и две шпаги: русского царя Александра I иромантического героя Южной Америки С.Боливара.
Самая настоящая и самая давноизвестная железная руда, безусловно, знакома и вам. Все, кто видел железо,помнит и то, как выглядит ржавчина.Стоит не защитить любой железный гвоздик или винтик от влаги и они моментальнопокрываются ржавым налетом: на ихповерхности образуется рыхлый слой гидроксида железа, — это часть одна из самыхраспространенных его руд.
На месторождениях железа частовозникают мощные зоны “проржавелых руд и пород”. Уральские горняки придумали имметкое прозвище – “ железные шляпы “. С такой шляпы начинается часто разработкаместорождений. И лишь “сняв шляпу”, можно добраться до первичных руд.Известное Бакальское месторождение на Урале как раз такая вот “ лимонитоваяжелезная шляпа “ на сидеритовых рудах.Рыхлый землистый, ржаво-рыжий лимонит называют еще бурым железняком . Но в отличие от ржавчины на гвозде лимонит в природе образуется нетолько на готовом железе. Само название “лимонит ” хотя оно относится к охряно–желтому минералу, к лимону никакого отношения не имеет, апроисходит от слова “леймон”, что по гречески означает “мокрый луг”,“болото”. Оттого и лимонитовые руды нередко называют болотными, озерными,луговыми, а то еще и бобовыми.
Именно в болотах, озерах и на морскоммелководье возникают необычные на вид лимонитовые руды. Лимонит таких руд ивправду напоминает не то бобы, не то мелкие птичьи яйца или коконы каких-то неведомых бабочек. Как же возникаютдиковинные формы?
Ученые установили, что гидроксидыприносятся в водоемы поверхностными водами в виде коллоидных растворов. Морскаявода – это, по существу, слабый раствор электролитов: она насыщена парами хлора и щелочных металлов.Коллоиды в ней “ свертываются”, и вот тут–то и происходит зарождениехлопьев и шаров ржавчины. Вспомните, если вы варили клейстерили кисель: чуть зазеваешься – и вся кастрюлька полна комков. Вот такой “кастрюлькой” с комками и оказался морской бассейн, в котором сформировались руды Кергенскогоместорождения. Примерно так же выглядит и руда знаменитого железорудногоместорождения в Эльзасе – Лотарингии. В водах болот и пресных озерэлектролитов нет. Электрохимические реакции здесь не протекают. Их роль выполняют бактерии: они свертывают,скатывают “бобовины ” гель гидроксидов. Крупных месторождений железные “окатыши ” из озер и болот не образуют, но зато именно такие руды верой иправдой служили не одну сотню лет нашим предкам.
В Чехии и Словакии природа создаласловно выставку произведений абстрактной скульптуры из лимонита, гетита и гидротетитаэкстракласса. Здесь в местечке Затуняк,“железная шляпа” сопровождается развитием пустоток, пещерок, трещин, в которых гидроксиды могутсвободно и с полной фантазией кристализоваться.
Каких только форм не образует здесь гетит!И гигантские гроздья почек, словнопокрытые черным лаком и грандиозные сростки сосулек, какое-то фантастическое соединение органа с глыбойсосулек мартовского льда и блестящие “шишки” гетита, достигающие размерадетского плеча!
Еще больше чем бурых гидроксидов в природе красных руд железа.Красный железняк – гематит – в числе немногих других минералов входит впочетную азбуку минералогии. В 325 году до н.э. друг и ученик АристотеляТеофраст в своей книге “ О камнях” так пишет о гематите: “Гематит напоминаетзапекшуюся кровь”. Иссиня – вишневая окраска гематита в темных местах почти черная. Здесь минерал отливает металлом,но сквозь черноту глухо просвечивает краснота, пробивается наружу краснымимазками и налетами. Известно, что в древности гематиту, похожему назапекшуюся кровь, приписывалась способность заживлять кровоточащие раны.Знаменитый медик античности, соратник Плиния Диоскур писал о целебных свойствах камней, применяемых в медицине, таких как янтарь, лазурит, нефрит, малахит и гематит. Порошок гематитаиздревле использовался и для еще одного важного дела – для полировки золотых исеребряных изделий.
Самое оригинальное образованиягематита – это, конечно, железные руды. Тонкие, темно – красные, слегкаизогнутые “лепестки ” раскрываются, как у живой махровой розы. Вудивительных уникальных созданияхсверкающий мир кристаллов близок миру лепестков и тычинок! Наверное, выслышали и еще об одном важном и интересном минерале железа – магнитномжелезняке, магнетите. Магнетит содержит более 72% железа, но самое интересное внем – его природный магнетизм, свойство по которому, собственно, и былоткрыт этот минерал. Как сообщает римский ученый Плиний, магнетит был назван вчесть греческого пастуха Магнеса. Магнес однажды пас свое стадо, и вдруг егопосох с железным наконечником и его подбитые гвоздями сандалии притянула к себегора… Гора сложенная сплошным серымкамнем.
Минерал магнетит дал в свою очередьназвание магниту, магнитному полю и всему загадочному и интересному явлениюмагнетизма, которое пристально изучается со времен Аристотеля по сей день.
Магнитные свойства магнетитаиспользуются и сегодня – прежде всего для поиска месторождений. Именногигантская магнитная аномалия способствовала открытию грандиозногоместорождения в районе Курска, которое так и названо Курская магнитнаяаномалия.
Сидерит, или железный шпат –карбонат железа. По-гречески “сидерос”, или “зидейрос”, что значит “железо”. По внешнему облику это самыйантиметаллический минерал железа.
Случается, сплошной сидерит слагаетцелую гору. Такая гора известна в Альпах, в Штирии, на территории Австрии.Разрабатывают ее не одну сотню лет. И сейчас вся она, от подножия до вершинысловно лестница великанов, поднимается уступами на 800 м. Каждая ступенькавысотой 1,5 – 2 м, а всего их больше 40!
Рассказывают, что когда–то в давние времена, железной руды здесь не было, а вгоре брали только белый камень. Как–топошли мужики за камнем, чтобы дом построить. И вдруг видят в ста шагахмаленького – премаленького человека, одетого ну точно как настоящий горняк: и сшироким кожанным поясом и со всемгорняцким инструментом – кайлом, ломом ипрочим. Да это же Горный Дух по имени Винциг! “Винциг” – значит“крошка”. Стал Винциг долбить кайлом породу. Ударит по белому камню и как птички разлетаются в стороны красные осколки. Мужики рты пораскрывали отудивления .
Да так и не успели закрыть: прямо перед нимивырос огромный Горный Дух! “Чего вам тут надо?” – говорит. –“Что вы тутроете”?
“Камень”, — отвечают. – “Домишкопостроить надо”.
Рассмеялся выросший до небес Винциг– “На что вам простой камень? А золота не хотите? Или железа? Выбирайте-касами: золото на год или железо на века?” “Железа! ” Железа! На века железа! – закричали изо всех сил мужики,стараясь перекричать друг друга. “Ну тогда так: где я ударю, там и ройте, ижелезо не кончится никогда !”
Не обманул людей Горный Дух – и посей день работает рудник Эрцберг в Штирийских Альпах!
Т.Здорин,кандидат геолого-минералогических наук.
Начало железного векаРусское название элемента N 26 связано, повидимому, с санскритским корнем “жель”, означающим“блестеть”, “пылать”. В земной коре содержится 5,1% железа. Так как этотэлемент довольно легко вступает в реакции, мы почти никогда не встречаем его вчистом виде: окислы и сульфиды железа – основа его минералов. Те железныепредметы, которые нас окружают, изготовлены из стали или чугуна – сплава железас углеродом. Распространенность и относительная простота извлечения из рудсделали железо доступным уже в древности: железный век пришел на сменубронзовому во II тысячелетии до н.э. Вте времена и еще много веков спустя железо получали так называемым сыродутным методом. Сыродутные печиустраивали прямо на земле, обычно на склонах оврагов и канав. Они имели видтрубы. Эту трубу заполняли древесным углем и железной рудой. Уголь зажигали,и ветер, дувший в склон оврага, поддерживал горение угля. Железная рудавосстанавливалась, и получалась мягкая крица – железо с включением шлака.Такое железо называлось сварочным: в нем содержалось немного углерода и примесей, перешедших из руды. Крицуковали. Куски шлака отваливались и под молотом оставалось железо, пронизанное шлаковыминитями. Из него отковывали различные орудия .
Век сварочного железа был долгим, однако, людям древности и раннегосредневековья было знакомо и другое железо: булатные сабли, толедские клинки,миланские доспехи, а может быть, и мечРоланда, разрубавший по преданию, не только латы, но и мечи противников.Дамасскую сталь делали еще во времена Аристотеля ( IV век до н.э. ) но технология ее производства, такжекак процесс изготовления булатных клинков держался в секрете.
От домницы к домне
Сыродутный процесс во многомзависел от погоды: нужно было, чтобы ветер задувал в “трубу” стремлениеизбавиться от капризов погоды привело к созданию мехов, которыми раздувалиогонь в сыродутном горне. С появлением мехов отпала надобность устраиватьсыродутные горны на склонах. Появились печи нового типа – так называемыеволчьи ямы, которые выкапывались в земле и домницы, которые возвышались над землей. Их делали из камней,скрепленных глиной. В отверстие у основания домницы вставляли трубку мехов иначинали раздувать печь. Уголь сгорал, а в горне печи оставалась уже знакомаянам крица. Обычно, чтобы вытащить ее на- ружу, выламывали несколько камней внижней части печи. Затем их опять закладывали на место, заполняли печь углеми рудой и все начиналось сначала.
Само слово “домница” происходит отславянского слова “дмути”, “дуть”. От этого же слова происходят слова“надменный” (надутый) “дым”. По-английски доменная печь называется, как и по-русски дутьевой – blast furnace. А вофранцузском и немецком языках эти печи получили название высоких (Hochenпо-немецки и haut fourneau по-французски).
К XIV – XV векам доменные печи,производившие чугун из которого лили ужене только ядра, но и сами пушки.
Подлинный переворот от домницы к домнепроизошел в 80-х годах XVIII века, когдаодному из демидовских приказчиков пришла в голову мысль подавать дутье вдоменную печь не через одно сопло, а через два, расположив их по обеим сторонамгорна. Лиха беда начало! Число сопел, или фурм, росло, дутье становилось всеболее равномерным, увеличивался диаметр горна, повышалась производительностьпечей.
Еще два открытия сильно повлияли наразвитие доменного производства. Долгие годы топливом доменных печей былдревесный уголь. Существовала целая отрасль промышленности, занимавшаясявыжиганием угля из дерева. В результате леса в Англии вырубили до такойстепени, что был издан специальный указ королевы, запрещающий уничтожать лесради нужд черной металлургии. После этого английская металлургия стала быстрохиреть. Британия была вынуждена ввозить чугун из–за границы, главным образомиз России. Так продолжалось до середины XVIII века, когда Абрахам Дебри нашелспособ получения кокса из каменного угля, запасы которого в Англии очень велики. Кокс стал основнымтопливом для доменных печей.
С изобретением кокса связана легенда о Дади Дадли, которыйякобы изобрел коксование еще в XVI веке, задолго до Дебри. Но фабрикантыдревесного угля испугались за свои доходы и, сговорившись, убили изобретателя.
В 1829 году Дж. Нилсон на заводеКлейд (Шотландия) впервые применил вдувание в домны нагретого воздуха. Этонововведение повысило производительность печей и резко снизило расход топлива.
Последнее значительноеусовершенствование доменного производства произошло уже в наши дни. Суть его –замена части кокса дешевым природным газом .
Центры металлургии.Несмотря на трудности, варка железабыла для наших предков делом обыкновенным. В этом убедились археологи, когда велираскопки в Старой Рязани. Из 19–ти раскопанных жилищ горожан в 16–ти быливстречены следы домашней варки железа – в горшке, в обыкновенно печи.
Но наряду с таким же дедовскимспособом получение металла существовало и специализированное, крупное производство.Одну из наиболее совершенных домниц XIII века удалось раскопать близ Бердичева,в Раковетском городище. Она была даже совершеннее городских домниц XVIII века:шлак у нее непрерывно стекал по восьми канальцам в специальные гнезда.
А в Почевском городище, наюго-восточной границе Курского княжества, удалось обнаружить форменныйметаллургический квартал – пространство площадью 10 000 кв. м было сплошьзавалено остатками домниц, шлаком и крицами. В наше время расцвет чернойметаллургии сопровождался появлением на карте страны Магнитогорска, Рудного,Электростали. Возникновение производства железа на Руси также сопровождалосьвозникновением соответствующих названий – Устюжна Желнзнопольска (от Железногополя –местности неподалеку от Новгорода, где добывали болотную железную руду), Керчь ( в XI веке Керчев – от того же корня что и крица), Бронницы ( бронейназывали кольчугу)
Химия железа (Fe)1.<span Times New Roman"">
N 26обладает значительной химической активностью, он образует множество соединений,проявляя обычно валентности 2+; 3+ .2.<span Times New Roman"">
3.<span Times New Roman"">
4.<span Times New Roman"">
Железо — жизненно важный элемент, в крови человека 14,5% ее веса приходится на долюгемоглобина- красного пигмента эритроцитов, в центре молекулы которогонаходится атом железа.Магнитные лекарстваВ 1835г. “Журнал мануфактур иторговли”, сообщая о товарах, присланных из Вены в Петербург, упоминает металлические намагниченные бруски как средство от зубной и головной боли. Бруски рекомендовалось носить нашее. “Этот способ лечения ныне в моде, — сообщалось в журнале, и, по отзывам врачей, заслуживающим вероятия,помогает весьма многим.”
В древности и в середине векамагнит употребляли не только как наружное, но и как внутреннее. Тален считалмагнит слабительным, Авиценна лечил им ипохондриков, Парацельс приготовлял“магнитную манну”, Агрикола — магнитную соль, магнитное масло и даже магнитнуюэссенцию.
Убит из-за железаВ 1735 году вогул Степан Чумпиннашел у горы Благодать большой кусок магнитного железняка и показал его горномутехнику И.Ярцеву. После осмотра месторождения Ярцев помчался с докладом в Екатеринбург. Эта поездка была самым настоящим бегством – по следу Ярцева скакали вооруженные стражники некоронованногокороля Урала Демидова, который, не допускал и мысли, что новые богатства минуютего. Ярцеву удалось уйти от погони. Первооткрыватели рудника получиливознаграждение от Горной канцелярии, но вскоре Степан Чумпин был убит. Убийцаостался непойманым.
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">Использованная литература:
Популярная библиотека химическихэлементов. “Наука” М. 1972 г.