Айронсанд - Ironsand

Железный песок из Феникс, Аризона, притянутый к магниту

Айронсанд, также известный как железо-песок или железный песок, это тип песок с высокой концентрацией утюг. Обычно это темно-серый или черноватый цвет.

Он состоит в основном из магнетит, Fe3О4, а также содержит небольшое количество титана, кремнезема, марганца, кальция и ванадия.[1]

Ironsand имеет тенденцию нагреваться от прямого Солнечный лучик, вызывая температуры достаточно высокий, чтобы вызвать легкие ожоги. Таким образом, он представляет опасность в Новая Зеландия на популярных пляжах для серфинга на западном побережье, таких как Пиха.[2]

Вхождение

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 местах песок может содержать в основном кварц, в то время как в других песок может быть сделан в основном из вулканическая порода такие 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, расширяется река или 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 проводилось промывкой в шлюзовые ящики (метод похож на промывка золота но в большем масштабе). Разделение шлюзом 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 быть плавил в различные формы железа, но сыпучая, зернистая природа руды была невозможна для обработки обычными методами производства железа или стали. Таким образом, были разработаны инновационные методы плавки руды. Однако зерна магнетита часто содержат другие металл примеси, такие как хром, мышьяк, или титан.[7] Из-за характера песка горные работы редко бывали стационарными, а часто перемещались с места на место.[8]

Азия

Китай

Дональд Б. Вагнер, специалист 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.[9] Из-за войн, вторжений, голода, недоверия к правительству, перенаселения, роста опиум эпидемия, столкновения между различными щипцы Среди горняков существует очень мало информации об этой отрасли между XI и XIX веками, пока не прибыл европейский шахтер по имени Феликс Тегенгрен и не 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.[10][11] 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).[12]

Однако в современную эпоху утюги и россыпь добывается вдоль юго-восточного побережья Китая и использовался для выплавки стали.[13][14] Типичный состав этого железного песка - 48,88% металлического железа, 25,84% кремнезема, 0,232% фосфора и 0,052% серы.[15]

Индонезия

В Индонезии железный песок преобладает на южном побережье Остров Ява.

Япония

Горное дело не практиковалось в Япония до 7-8 веков. До этого все металлы ввозились в Японию из Китая и Кореи.[16] Депозиты Железный В Японии было мало, поэтому примерно в 8 веке технология производства железа развивалась с использованием железа и песка в качестве сырья. Из-за рыхлого характера песка его было трудно плавить в обычном цветущий, или использовать в доменная печь сделать чугун, поэтому японцы создали цветок с открытым верхом, названный 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 взрывами из мехи. Вместо кирпича или камня татара была сделана из глины, чтобы ее можно было просто разбить, чтобы извлечь металлический налет. Этот метод позволял выплавлять намного большие объемы руды, чем другие виды плавки с использованием кокса.

Железный песок в Японии бывает двух видов. Маса железный песок смешан с кварц песок, который смывается с гранит горы. Магнетит в песке содержит мало примесей или других оксидов металлов. Маса утюг и песок использовался для изготовления кованое железо и сталь, используется во всем, от инструментов до посуды. Железный песок широко использовался в Японии для производства железа, особенно для традиционных Японские мечи.[17]

Акоме железный песок смешан с песком, сделанным из вулканическая порода называется диорит. Магнетит в песке часто содержит более 5% оксид титана, что снижает температуру плавления. В акоме утюг и песок используется в татаре для изготовления чугуна, который затем используется для изготовления изделий из чугун (набеган). При производстве стали акоме был добавлен к татаре на начальной стадии плавки, действуя как связующее и катализатор для производства стали, после чего маса Утюги и песок заливали на последующих этапах.[18][19] При выплавке для получения чугуна 1000 фунтов песка (~ 450 кг или 120 кг). канме ) обычно давали 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.[20]

Европа

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 в 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% оксид марганца, 0,8% кремнезема и оксид алюминия, и следовые количества хром. Его также можно найти в Ривер Ди, в Абердиншир, Шотландия, содержащий 85,3% оксида железа, 9,5% диоксида титана, 1,0% мышьяк и 1,5% кремнезема и оксида алюминия.[21]

Новая Зеландия

Айронсанд широко распространен на западном побережье Новая Зеландия с Северный остров.[22] 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 Эпоха плейстоцена, и образуется из-за океанической эрозии вулканической породы, которую волны выносят на берег, образуя дюны черных пляжей. Магнетит смешан с песком из андезит и риолит.[23] Песчаная смесь обычно содержит от 5 до 40% магнетита.[24]

В Новой Зеландии были ограниченные запасы железной руды, но залежи железа и песка были огромными. Некоторые ранние поселенцы использовали его для производства стали и чугуна, но этот материал нельзя было переплавлять в обычных блюменях или доменных печах.[25] 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 образовывать твердые, хрупкие карбиды в стали. В 1939 г. была сформирована комиссия для изучения свойств руды и разработки способа ее плавки в промышленных масштабах. Комиссия определила, что спекание превращая песок в более крупные куски или окатыши, проблемы плавления песка в доменной печи могут быть устранены.[26] Однако в то время Вторая мировая война началось, и, таким образом, дальнейшее развитие было приостановлено и возобновилось только в конце 1960-х годов, когда была произведена первая продукция стали в 1969 году.[27]

Айронсанд добывается из россыпи в северной части Вайкато. 1,2 млн тонн используется Новая Зеландия Сталь создать сталь, в уникальном производственном процессе. Майнинг на Тахароа производит до 4 млн тонн на экспорт. Предыдущая шахта существовала в Waipipi в Южном Таранаки. Предложение от Iron Ore NZ Ltd. для дальнейших утюгов и добыча от побережья Таранаки столкнулся с сопротивлением со стороны некоторых Маори и другие в 2005 году после Противоречие между берегом и дном Новой Зеландии.[28] Большое количество его поставляется в Китай и Японию, но к 2011 году единственный завод в Новой Зеландии производил 650 000 метрических тонн стали и железа в год.[29] Новая Зеландия - единственная страна, которая использует чугун и промышленную плавку.[30] Типичный состав магнетита 82%. оксид железа, 8% оксид титана и 8% кремнезем; 0.015% сера, и 0,015% фосфор. При 100% -ной концентрации магнетита это имеет максимальный потенциал для получения ~ 58% металлического железа, хотя титан невозможно извлечь современными методами.[31]

Соединенные Штаты

Айронсанд широко распространен в США, особенно в районе Нью-Йорк, Южная Калифорния, Новая Англия, а Великие озера, где он часто смешивается с песком из полевого шпата, а иногда и с яркими зернами гранат. Магнетит из этих мест часто содержит большое количество хрома и титана.[32] В 19 веке железный песок иногда использовался в качестве промокательного песка для бетонных и каменных работ или, реже, в качестве сырья для производства стали; один кузнец в Коннектикут использовал это для изготовления Пруток.[33]

История

Согласно OED онлайн-запись для железо, Джедидия Морс (1761–1826), пишущий на Американская универсальная география (новое издание, 1796 г. (2 тома)), заявил, что Джаред Элиот (1685-1763) изобрел песчаник, или изготовление утюг из черный песок, в 1761 г.[34]Однако японские мастера использовали железо-песок, известный как "тамахагане ", в изготовление мечей минимум 1200 лет. Изготовление песка в "татара «Плавильные печи из кирпича и глины до сих пор используются японскими мастерами.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Темплтон, Флер (24 сентября 2011 г.). «Химический состав железных песков - чугун и сталь». Энциклопедия Новой Зеландии Te Ara. В архиве из оригинала 19 января 2012 г.. Получено 4 января 2013.
  2. ^ "Летний отдых на пляже Пиха, Новая Зеландия - Фото и идея путешествия Новая Зеландия". Снимки Новой Зеландии. 2013. Архивировано с оригинал 5 мая 2013 г.. Получено 4 января 2013. Пляж состоит из черного железного песка, который летом может быть чрезмерно горячим. Прогулка по воде или в обуви защитит ваши ноги от ожогов.
  3. ^ Случайные моря и конструкция морских сооружений: третье издание Йошими Года - World Scientific Publishing 2010 Страница 604
  4. ^ Минералогия Нью-Йорка Автор: Льюис Калеб Бек - Принтер Thurloe Weed, 1842 г. Стр. 22
  5. ^ Наука и цивилизация в Китае: Том 5 Джозеф Нидхэм - Страница 343-347
  6. ^ Dabieshan: Традиционные китайские методы производства железа, применявшиеся в Южном Хэнани в двадцатом веке, Дональд Б. Вагнер - Curzon Press 1985, стр. 31-32
  7. ^ Графика и текст в производстве технических знаний в Китае Франческа Брей, Вера Дорофеева-Лихтманн, Жорж Метиллье - Koninklijke Brill Nv 2007 Страница 616
  8. ^ Dabieshan: Традиционные китайские методы производства железа, применявшиеся в Южном Хэнани в двадцатом веке, Дональд Б. Вагнер - Curzon Press 1985, стр. 31-32
  9. ^ Dabieshan: Традиционные китайские методы производства железа, применявшиеся в Южном Хэнани в двадцатом веке, Дональд Б. Вагнер - Curzon Press 1985, стр. 31-32
  10. ^ Графика и текст в производстве технических знаний в Китае Франческа Брей, Вера Дорофеева-Лихтманн, Жорж Метиллье - Koninklijke Brill Nv 2007 Страница 616
  11. ^ Китайцы в Америке: история от Золотой горы до нового тысячелетия Сьюзи Лан Кассель - Altamira Press 2002, стр. 43-46
  12. ^ Наука и цивилизация в Китае: Том 5 Джозеф Нидхэм - Страница 343-347
  13. ^ Китайцы в Америке: история от Золотой горы до нового тысячелетия Сьюзи Лан Кассель - Altamira Press 2002, стр. 43-46
  14. ^ Наука и цивилизация в Китае: Том 5 Джозеф Нидхэм - Страница 343-347
  15. ^ Dabieshan: Традиционные китайские методы производства железа, применявшиеся в Южном Хэнани в двадцатом веке, Дональд Б. Вагнер - Curzon Press 1985, стр. 31-32
  16. ^ Горнодобывающая промышленность Японии за последние двадцать пять лет, 1867-1892 гг. Цунасиро Вада - Директор Горного бюро Министерства сельского хозяйства и торговли Японии, 1893 г. Page 1
  17. ^ «Метод производства татарского железа». Hitachi Metals. В архиве с оригинала 31 марта 2015 г.. Получено 20 января 2015.
  18. ^ http://www.hitachi-metals.co.jp/e/tatara/nnp0103.htm
  19. ^ Тем не менее железный век: железо и сталь в современном мире Вацлав Смил - Elsevier 2016 Стр. 6
  20. ^ Горнодобывающая промышленность Японии за последние двадцать пять лет, 1867-1892 гг. Цунасиро Вада - Директор Горного бюро Министерства сельского хозяйства и торговли Японии, 1893 г. Стр. 235
  21. ^ Cyclopædia: Or, Универсальный словарь искусств, наук и литературы Авраам Рис - А. Страхан Страница 1816 Минералогия Железо-иридий
  22. ^ Темплтон, Флер (15 июня 2010 г.). «1. Железо - богатый ресурс - железо и сталь». Энциклопедия Новой Зеландии Te Ara. В архиве из оригинала 5 ноября 2012 г.. Получено 4 января 2013.
  23. ^ Ежегодник полезных ископаемых - Отчеты по областям: Международный обзор: 2011 г., Том 3 Департаментом внутренних дел, Геологическая служба - Геологическая служба США, 2013 г., стр. 13-48
  24. ^ Новозеландский научный журнал, том 22Департаментом науки и исследований 1979 г. Стр. 8
  25. ^ Справочник по горному делу Новой Зеландии Новой Зеландии. Департамент шахт, П. Гэлвин - Джон Маккей, 1906 г., стр. 494-495
  26. ^ DSIR: заставить науку работать для Новой Зеландии: темы из истории Департамента научных и промышленных исследований, 1926-1992 гг. Росс Гэлбрит - Издательство Университета Виктории, 1998 г., стр.182
  27. ^ DSIR: заставить науку работать для Новой Зеландии: темы из истории Департамента научных и промышленных исследований, 1926-1992 гг. Росс Гэлбрит - Издательство Университета Виктории, 1998 г., стр.170--200
  28. ^ "Что такое разработка морского дна?". Киви против добычи полезных ископаемых. В архиве из оригинала 2 февраля 2013 г.. Получено 19 января 2013.
  29. ^ Ежегодник полезных ископаемых - Отчеты по областям: Международный обзор: 2011 г., Том 3 Департаментом внутренних дел, Геологическая служба - Геологическая служба США, 2013 г., стр. 13-48
  30. ^ https://nzhistory.govt.nz/steel-production-begins-at-glenbrook
  31. ^ Справочник по горному делу Новой Зеландии Новой Зеландии. Департамент шахт, П. Гэлвин - Джон Маккей, 1906, страница 486-487.
  32. ^ Минералогия Нью-Йорка Автор: Льюис Калеб Бек - Принтер Thurloe Weed, 1842 г. Стр. 22
  33. ^ Документы Ассамблеи штата Нью-Йорк, том 4 от Нью-Йорка (штат). Законодательная власть. Сборка - E. Coswell Printing 1838, стр. 136
  34. ^ "железный песок". Оксфордский словарь английского языка, первое издание (онлайн-версия). 1909. Получено 16 декабря 2013.

внешняя ссылка