Залізна руда

Залізо з небес

Золото, мідь і місячне - біле срібло самі блиснули людині з надр Землі. Залізо тисячоліттями було знайоме людям лише в небесному облич. Темні, ніздрюваті шматки каменю, схожі на метал, падаючи прямо з неба, не плавилися земним вогнем. Червоні смуги небесного вогню, розсікаючий небосхил, зводячи їх на землю. "Бі-ні-пет" - "небесний" - одне з перший імен заліза. Так називається цей метал на мові коптів - народу жив в Єгипті. "Зідерос''-''зоряний''- назвали його древні греки. ''Небесної міддю''вважали залізо шумери .''

Яркат''- скрапленого з неба - ще одне нині забуте ім'я цього металу, дане йому в давнину вірменськими металургами.

Ідея небесного заліза дуже довго володіла умами. Згадаймо, що серед богів Олімпу особливою повагою користувався кульгавий коваль Гефест, падаючи на острів Лемнос, зламав ногу. Слідом за ним впала з неба і його чудова ковадло. Та сама на, якій бог - коваль кував божественні обладунки, зброя і прикраса богам і героям Еллади. Гефест навчив ковальського ремесла всіх жителів Лемнуса, і вони стали найкращими у Греції ковалями ...

Цей вічний сюжет - "небесні" ковальські інструменти, боги - ковалі - з'являється в міфах та легендах багатьох народів. У старовинній Іпатіївському літописі, що відбила язичницькі вірування древніх слов'ян, розповідається, що в царствоніе бога Сварога "впали з неба кліщі, почали кувати зброю, а до того билися камінням і палицями ". Збереглися "Божественні" ковалі і в християнських легендах слов'ян. Це Косьма і Деміан, а то й єдино славний богатир Косьмодемьян. Сильним і хоробрим був Косьмодемьян: сам викував чарівні кліщі, сам схопив ними страшного ворога змія прямо за мову, не розтуляючи кліщів, підтяг його Косьмодемьян до залізного плуга, запріг чудовисько і зорав землю! У великого народу - хлібороба орачем ставав і "небесний коваль".

У стародавньому світі цей рідкісний небесний метал цінувався дуже високо, і найпочесніше за віком виріб -- це не зброя, не знаряддя праці, а ... намисто з проковують платівок метеоритного заліза. Цим бусам не менше 6 тис. років. Їх знайшли в Єгипті, у поселеннях раннього мідного віку. А носили ці буси в ті часи, коли в Єгипті ще не було фараонів, - в IV - III тисячоліттях до н.е., а й в епоху великих династій, в часах самих прославлених фараонів Древнього Єгипту, залізо залишалося дорогоцінним металом. Зберігся папірус одного з фараонів з проханням, що звернена до правителя хетів - народу жив в Малій Азії -- поміняти золото, якого в Єгипті "стільки, скільки піску в пустелі", на залізо.

Хетти першими відкрили секрет одержання заліза. Звідси залізо надходило в інші країни. Ось перед нами лист на глиняній табличці, написаної більше 3 тис. років тому. Написав його хітіті цар Рамзесу II. У листі він повідомляє, що вислав цілий корабель, завантажений "чистим залізом" і ще подарунок - залізний меч. Залізо з металу дорогоцінних виробів перетворився на метал війни. На стіні усипальниці Рамзеса III можна побачити цілу батальну сцену. Воїни б'ються списами й мечами.

Але в одних зброю пофарбовано помаранчевою фарбою, а в інших - блакитний. Це "небесний метал" - залізо, нове досягнення військової техніки того часу. Саме за царювання Рамзеса II в Єгипті освоювалася виплавка заліза.

Учені припускають, що саме країни Малої Азії, де проживали племена хетів і халібдов, були місцем виникнення чорної металургії. Хетти записували все найважливіше на глиняних табличках. Збереглися хетські таблички чотирьох тисячолітньої давнини з географічними описами місць видобутку різних металів та їх руд. Про залозі і там сказано, що відбувається воно ... з неба.

З країн Малої Азії "таємниці" виготовлення заліза поширилися в Єгипет, Асирію і Палестину. До Європи залізо прийшло з Малої Азії.

Багато разів згадується залізо у гомерівському епосі. Наприклад, в "Іліаді" написано, що на похоронах Патрокла, його друг Ахілл влаштував змагання у похоронного багаття в пам'ять героя. Серед призів згадані шматок золота і шматок заліза, якого хліборобові повинно вистачити на п'ять років.

Історики вважають, що лише до VII століття до н.е. залізо широко поширилося по всій Європі, витісняючи бронзу. А приблизно з 1000 року н.е. в Європі почався залізний вік.

Заліза на нашій планеті дуже багато. Але як же тоді сталося, що так довго тривав кам'яний вік? І змінився він не "залізною", а мідним, а потім бронзовим. Чому? Виявляється, вгадати залізо в його мінералах зовсім не просто. Ну, звичайно в самородному залозі, як і в самородному золоті або самородної міді, обличчя металу в наявності. Самородне залізо на свіжому зламі блищить, як срібло або платина, йому властиві сріблясто - сірий колір, Ковкість. Висока щільність - тягар відчувається навіть у самих маленьких його уламках: маса самородної заліза підкреслює його приналежність до класу самородні металів на відміну від самородків благородних металів легко окисляються з поверхні і завжди одягнені в чорно-буре сорочку. Їх справжній колір можна побачити лише на зламі. Відрізняється залізо і сильними магнітні властивості: стрілка компаса відразу "оживає" в його присутності. Однак самородної заліза на Землі дуже мало, майже завжди це не руда, а й справді "коштовний" по рідкості мінерал. І дійсно мали рацію наші далекі предки, назвавши його небесним і зоряним: серед знахідок самородної заліза переважають метеорити.

Переважають? Є, але зустрічається ще рідше, ніж унікальні гості з космосу. Там, де на поверхню виливаються найбільш важкі, підкіркові шари земної речовини, утворюються базальти, тонкозернисті породи, складені головним чином силікатами заліза і магнію. У проміжках між кристалами цих мінералів і зустрічаються дрібні зернятка самородної заліза. На відміну від метеоритного його називають телуричними. А мінерал земної самородної заліза названий аваруа. Найчастіше всього його зернята не мають правильної форми, це вкраплення округлих крапель. Іноді в порожнинах порід помітні дрібні кристали або "зволікання" -- бісероподобние освіти заліза. Лише поблизу міста Кассель в Німеччині і в містечку Уіфак на острові біля західного берега Гренландії зустрінуті значні скупчення самородної заліза. У родовищі Гренландії маса заліза досягає кількох тонн. Це єдине в світі родовище самородної заліза. Базальт тут вивергався на поверхню через поклади кам'яного вугілля.

Коли ви тримаєте в руках осколочок метеорита, навіть такого який вважається суцільно залізним, фактично ви бачите в ньому суміш двох мінералів: менш нікелістий - камастіт, утворив сросток пластіночек, а більш нікелістий - текіт, заповнив все "віконечка" між пластинками камастіта.

Прошліфовав будь-яку поверхню метеорита і протруїти її кислотою, ви обов'язково побачите красивий геометричний орнамент з косопересекающіхся смужок - камастіта на тлі більш світлого теніта. Вперше ці візерунки побачив і вивчив вчений Акоіс Відманштетт , так вони і називаються "відманштеттови фігури". Сталося це після того, як 22 травня 1808 поблизу містечка Штаннрн впав залізний метеорит.

Адже ще в освіченому XVIII столітті вчені мужі настільки втратили віру в можливість падіння метеоритів, що навіть прибрали їх з музеїв, щоб не ганьби перед публікою. Яка ж переконаність знадобилася чудовому мандрівникові і вченому-натуралістові П.С. Палласу і вченому - хіміку Е. Хладні, щоб наважитися сповістити про космічному походження величезного 600 - кілограмового метеорита. Цей величезний метеорит був знайдений в 1749 році на горі Темір, між Красноярському і Минусинская. П.С. Паллас в 1775 році привіз його з Сибіру. "Палласово заліза" було першим детально вивченим метеоритом, знову переконався вчений світ у нерозривному зв'язку Землі та космосу.

Метеорит П. С. Палласа був одним з найбільш великих. Але найбільший відомий залізний метеорит впав у Мексиці. Сумарна маса його уламків - 100 з гаком тонн! Але і це не межа. На весь світ відома Чортова долина в Арізоні - кратер діаметром 12 тис. метрів і глибиною майже 200 м. Підраховано, що маса що впав сюди метеорита була близько 10 млн тонн. У легендах індіанців навахо метеорит перетворився на духу вогню, зійшов з неба на Землю.

"Небесний метал" піддається тільки холодній обробці - розплавити його майже неможливо. І все ж існує зброя з метеоритів! Це кинджал із золотою рукояткою, знайдений при розкопках шумерського міста Ура. Кинджал був виготовлений приблизно у 3100 році до н.е. Є предмети і більш пізнього часу. Це дві шаблі і наконечник піки індійського володаря і дві шпаги: російського царя Олександра I і романтичного героя Південної Америки С. Болівара.

Найсправжнісінька і сама давно відома залізна руда, безумовно, знайома і вам. Усі, хто бачив залізо, пам'ятає і те, як виглядає іржа. Варто не захистити будь-який залізний гвоздик або гвинтик від вологи і вони вмить покриваються іржавим нальотом: на їх поверхні утворюється пухкий шар гідроксиду заліза, - це частина одна із самих поширених його руд.

На родовищах заліза часто виникають потужні зони "проржавіла руд і порід". Уральські гірники придумали їм влучне прізвисько - "залізні капелюхи". З такою капелюхи часто починається розробка родовищ. І лише "знявши капелюх", можна дістатися до первинних руд. Відоме Бакальське родовище на Уралі як раз така ось "лімонітовая залізна капелюх "на сідерітових рудах. Пухкий землистий, іржаво-рудий лимони називають ще бурим залізняком. Але на відміну від іржі на цвяху лимона в природі утворюється не тільки на готовому залозі. Сама назва "лимон" хоча воно відноситься до охряно-жовтого мінералу, до лимону ніякого відношення не має , А походить від слова "Леймон", що грецькою означає "мокрий луг", "Болото". Тому й лімонітовие руди нерідко називають болотними, озерними, лучними, а то ще й бобовими.

Саме в болотах, озерах і на морському мілководді виникають незвичайні на вигляд лімонітовие руди. Лімонія таких руд і справді нагадує не те боби, не то дрібні пташині яйця або кокони якихось невідомих метеликів. Як же виникають дивовижних форм?

Вчені встановили, що гідроксіди приносяться у водойми поверхневими водами у вигляді колоїдних розчинів. Морська вода - це, по суті, слабкий розчин електролітів: вона насичена парами хлору і лужних металів. Колоїди в ній "згортаються", і ось тут-то і відбувається зародження пластівців і куль іржі. Згадайте, якщо ви варили клейстер або кисіль: трохи зазівається - і вся каструлька повна грудок. Ось такий "каструльку" з грудками і виявився морський басейн, в якому сформувалися руди Кергенского родовища. Приблизно так само виглядає і руда знаменитого залізорудного родовища в Ельзасі - Лотарингії. У водах боліт і прісних озер електролітів немає. Електрохімічні реакції тут не протікають . Їх роль виконують бактерії: вони згортають, скачують "бобовіни" гель гідроксидів. Великих родовищ залізні "окатиші" з озер і боліт НЕ утворюють, але зате саме такі руди вірою і правдою служили не одну сотню років нашим предкам.

У Чехії і Словаччині природа створила наче виставку творів абстрактної скульптури з лімоніта, Гетит і гідротетіта екстра-класу. Тут в містечку Затуняк, "залізна капелюх" супроводжується розвитком пустоток, пещер, тріщин, в яких гідроксіди можуть вільно і з повною фантазією крісталізоваться.

Яких тільки форм не утворює тут Гетит! І гігантські грона нирок, немов покриті чорним лаком і грандіозні зростки бурульок, якесь фантастичне з'єднання органу з глибою бурульок березневого льоду і блискучі "шишки" Гетит, що досягають розміру дитячого плеча!

Ще більше ніж бурих гідроксидів в природі червоних руд заліза. Червоний залізняк - гематит - в числі небагатьох інших мінералів входить в почесну абетку мінералогії. В 325 році до н.е. один і учень Аристотеля Теофраст у своїй книзі "Про каміння" так пише про гематит: "Гематит нагадує запечена кров". Синювато - вишнева забарвлення гематиту в темних місцях майже чорна. Тут мінерал відливає металом, але крізь чорноту глухо просвічує почервоніння, пробивається назовні червоними мазками і нальотами. Відомо, що в давнину гематиту, схожому на запечена кров, приписувалася здатність загоювати кровоточать рани. Знаменитий медик античності, соратник Плінія Діоскури писав про цілющі властивості каменів, застосовуваних у медицині, таких як янтар, лазурит, нефрит, малахіт і гематит. Порошок гематиту здавна використовувався і для ще однієї важливої справи - Для полірування золотих і срібних виробів.

Найоригінальніша освіти гематиту - це, звичайно, залізні руди. Тонкі, темно - червоні, злегка вигнуті "пелюстки" розкриваються, як у живої махрової троянди. У дивовижних унікальних створіння блискучий світ кристалів близький світу пелюсток і тичинок ! Напевно, ви чули і ще про один важливий і цікавий мінералі заліза -- магнітному залізняку, магнетит. Магнетит містить більше 72% заліза, але саме цікаве в ньому - його природний магнетизм, властивість за яким, власне , І був відкритий цей мінерал. Як повідомляє римський вчений Пліній, магнетит був названий на честь грецького пастуха Магнесом. Магнесом одного разу пас своє стадо, і раптом його палицю із залізним наконечником і його підбиті цвяхами сандалі притягнула до себе гора ... Гора складена суцільним сірим каменем.

Мінерал магнетит дав у свою чергу назва магніту, магнітного поля і всьому загадковому і цікавого явища магнетизму, яке пильно вивчається з часів Аристотеля до цього день.

Магнітні властивості магнетиту використовуються й сьогодні - перш за все для пошуку родовищ. Саме гігантська магнітна аномалія сприяла відкриттю грандіозного родовища в районі Курська, яке так і названо Курська магнітна аномалія.

Сидерит, або залізний шпат -- карбонат заліза. По-грецькому "сідерос", або "зідейрос", що означає "залізо". За зовнішнім виглядом це самий антіметалліческій мінерал заліза.

Трапляється, суцільний сидерит складає цілу гору. Така гора відома в Альпах, у Штирії, на території Австрії. Розробляють її не одну сотню років. І зараз вся вона, від підніжжя до вершини ніби сходи велетнів, піднімається уступами на 800 м. Кожна сходинка висотою 1,5 - 2 м, а всього їх більше 40!

Розповідають, що колись у давні часи, залізної руди тут не було, а в горі брали тільки білий камінь. Якось пішли мужики за каменем, щоб будинок побудувати. І раптом бачать у ста кроки маленького - премаленького людини, одягненого ну точно як справжній гірник: і з широким шкіряні поясом і з усім гірницьких інструментом - кайлом, ломом і іншим. Та це ж Гірський Дух на ім'я Вінціг! "Вінціг" - значить "Крихітка". Став Вінціг довбати кайлом породу. Ударить по білому каменю і як пташки розлітаються в сторони червоні осколки. Мужики роти пороззявляли від подиву .

Та так і не встигли закрити: прямо перед ними виріс величезний Гірський Дух! "Чого вам тут треба?" - Каже. - "Що ви тут копаєте"?

"Камінь", - відповідають. - "Демешко побудувати треба ".

розсміявся що виріс до небес Вінціг - "На що вам простий камінь? А золота не хочете? Або заліза? Вибирайте-ка самі: золото на рік або залізо на століття? "" Заліза! "Заліза! На століття заліза! - Закричали з усіх сил мужики, намагаючись перекричати один одного. "Ну тоді так: де я вдарю, там і копайте, і залізо не скінчиться ніколи!"

Не обдурив людей Гірський Дух - і до цього дня працює рудник Ерцберг в Штирійські Альпах!

Початок залізного віку

Російська назва елемента N 26 пов'язано, очевидно, з санскрітскій коренем "жель", що означає "блищати", "Палати". У земній корі міститься 5,1% заліза. Так як цей елемент досить легко вступає в реакції, ми майже ніколи не зустрічаємо його в чистому вигляді: оксиди і сульфіди заліза - основа його мінералів. Ті залізні предмети, які нас оточують, виготовлені із сталі або чавуну - сплаву заліза з вуглецем. Поширеність і відносна простота вилучення з руд зробили залізо доступним вже в давні часи: залізний вік прийшов на зміну бронзовому в II тисячолітті до н.е. У ті часи і ще багато століть потому залізо отримували так званим сиродутним методом. Сиродутние п?? чи влаштовували прямо на землі, зазвичай на схилах ярів та канав. Вони мали вигляд труби. Цю трубу заповнювали деревним вугіллям і залізною рудою. Вугілля запалювали, і вітер, що дув у схил яру, підтримував горіння вугілля. Залізна руда відновлювалася, і виходила м'яка криця - залізо з включенням шлаку. Таке залізо називалося зварювальним: у ньому містилося трохи вуглецю і домішок, які перейшли з руди. Крицю кували. Шматки шлаку відвалювалися і під молотом залишалося залізо, пронизане шлаковими нитками. З нього отковивалі різні знаряддя.

Століття зварювального заліза був довгим, однак, людям старовини і раннього середньовіччя було знайоме й інше залізо: булатні шаблі, Толедські клинки, міланські обладунки, а може бути, і меч Роланда, розрубує за переказами, не тільки лати, а й мечі супротивників. Дамаська сталь робили ще за часів Аристотеля (IV століття до н.е.) але технологія її виробництва, також як процес виготовлення булатні клинків тримався в секреті.

Від домниці до домні

Сиродутний процес багато в чому залежав від погоди: потрібно було, щоб вітер задував в "трубу" прагнення позбавитися від примх погоди призвело до створення хутра, якими роздмухували вогонь в сиродутном горні. З появою хутра відпала потреба влаштовувати сиродутние горна на схилах. З'явилися печі нового типу - так звані вовчі ями, які викопувалися в землі і домниці, які піднімалися над землею. Їх робили з каменів, скріплених глиною. В отвір у підстави домниці вставляли трубку хутра і починали роздмухувати піч. Вугілля було спалене, а в горні печі залишалася вже знайома нам криця. Звичайно, щоб витягнути її на-ружу, виламували кілька каменів в нижній частині печі. Потім їх знову закладали на місце, заповнювали піч вугіллям та рудою і все починалося спочатку.

Саме слово "Домниця" походить від слов'янського слова "дмуть", "дути". Від цього ж слова походять слова "Пихатий" (надутий) "дим". По-англійськи доменна піч називається, як і по-русски дутьевих - blast furnace. А по французькою та німецькою мовами ці печі одержали назву високих (Hochen по-німецьки і haut fourneau по-французьки).

До XIV - XV століть доменні печі, виробляли чавун з якого лили вже не тільки ядра, але й самі гармати.

Справжній переворот від домниці до домні стався в 80-х роках XVIII століття, коли одному з Демидівський прикажчиків прийшла в голову думка подавати дуття в доменну піч не через одне сопло, а через два, розташувавши їх по обидва боки горна. Лиха біда початок! Число сопел, або фурм, росло, дуття ставало все більш рівномірним, збільшувався діаметр горна, підвищувалася продуктивність печей.

Ще два відкриття сильно вплинули на розвиток доменного виробництва. Довгі роки паливом доменних печей був деревне вугілля. Існувала ціла галузь промисловості, яка займалася випалюванням вугілля з дерева. У результаті лісу в Англії вирубали до такої ступеня, що був виданий спеціальний указ королеви, що забороняє знищувати ліс ради потреб чорної металургії. Після цього англійська металургія стала швидко хиріти. Британія була змушена ввозити чавун з-за кордону, головним чином з Росії. Так тривало до середини XVIII століття, коли Абрахам Дебрі знайшов спосіб отримання коксу з кам'яного вугілля, запаси якого в Англії дуже великі. Кокс став основним паливом для доменних печей.

З винаходом коксу пов'язана легенда про Даді Дадлі, який нібито винайшов коксування ще в XVI столітті, задовго до Нетрі. Але фабриканти деревного вугілля злякалися за свої доходи і, змовившись, вбили винахідника.

У 1829 році Дж. Нілсон на заводі Клейд (Шотландія) вперше застосував вдування в домни нагрітого повітря. Це нововведення підвищило продуктивність печей і різко знизило витрата палива.

Останнє значне вдосконалення доменного виробництва відбулося вже в наші дні. Суть його -- заміна частини коксу дешевим природним газом.

Центри металургії.

Незважаючи на труднощі, варіння заліза була для наших предків справою звичайним. У цьому переконалися археологи, коли вели розкопки в Старій Рязані. З 19-ти розкопаних жител городян у 16-ти були зустрінуті сліди домашньої варіння заліза - в горщику, в звичайно печі.

Але поряд з таким же дідівським способом отримання металу існувало і спеціалізоване, велике виробництво. Одну з найбільш досконалих домниці XIII століття вдалося розкопати поблизу Бердичева, в Раковетском городище. Вона була навіть досконаліше міських домниці XVIII століття: шлак у неї безперервно стікав по восьми канальцям в спеціальні гнізда.

А в Почевском городище, на південно-східному кордоні Курського князівства, вдалося виявити формений металургійний квартал - простір площею 10 000 кв. м було суцільно завалено залишками домниці, шлаком і криця. У наш час розквіт чорної металургії супроводжувався появою на карті країни Магнітогорська, Рудного, Електросталі. Виникнення виробництва заліза на Русі також супроводжувалося виникненням відповідних назв - Устюжна Желнзнопольска (від Залізного поля-місцевості неподалік від Новгорода, де добували болотяну залізну руду) , Керч (в XI столітті Керч - від того ж кореня що і криця), Бронниці (бронею називали кольчугу)

Хімія заліза (Fe)

Елемент N 26 має значною хімічною активністю, він утворює безліч з'єднань, виявляючи звичайно валентності 2 +; 3 +.

Існують солі залізної кислоти H2FeO4, але у вільному стані ця кислота не отримана, так само як і її ангідрид - FeO3.

Природне залізо складається з чотирьох стабільних ізотопів з масовими числами 54, 56, 57 і 58.

Залізо - життєво важливий елемент, в крові людини 14,5% її ваги припадає на частку гемоглобіну - червоного пігменту еритроцитів, в центрі молекули якого знаходиться атом заліза.

Магнітні ліки

У 1835г. "Журнал мануфактур і торгівлі ", повідомляючи про товари, надісланих з Відня в Петербург, згадує металеві намагнічені бруски як засіб від зубного і головного болю. Бруски рекомендувалося носити на шиї. "Цей спосіб лікування нині в моді, -- повідомлялося в журналі, і, за відгуками лікарів, що заслуговують на ймовірний, допомагає дуже багатьом. "

У стародавні часи і в середині століття магніт вживали не тільки як зовнішній, але і як внутрішнє. Тален вважав магніт проносних, Авіценна лікував їм іпохондриків, Парацельс приготовляв "Магнітну манну", Агрікола - магнітну сіль, магнітне масло і навіть магнітну есенцію.

Убитий через заліза

У 1735 вогулів Степан Чумпін знайшов у гори Благодать великий шматок магнітного залізняку і показав його гірському техніку І. Ярцеву. Після огляду родовища Ярцев помчав з доповіддю в Єкатеринбург. Ця поїздка була справжнім втечею - по сліду Ярцева скакали збройні стражники некоронованого короля Уралу Демидова, який, не допускав і думки, що нові багатства минають його. Ярцеву вдалося втекти від погоні. Першовідкривачі рудника отримали винагороду від Гірської канцелярії, але незабаром Степан Чумпін був убитий. Вбивця залишився непойманим.

Список літератури

Популярна бібліотека хімічних елементів. "Наука" М. 1972