Ironsand - Ironsand

Železný písek z Phoenix, Arizona, přitahovaný magnetem

Ironsand, také známý jako železný písek nebo železný písek, je typ písek se silnými koncentracemi žehlička. Je obvykle tmavě šedé nebo načernalé barvy.

Skládá se hlavně z magnetit, Fe3Ó4a také obsahuje malé množství titanu, oxidu křemičitého, manganu, vápníku a vanadu.[1]

Ironsand má tendenci se přímo zahřívat sluneční světlo způsobující teploty dostatečně vysoká, aby způsobila lehké popáleniny. Jako takový tvoří nebezpečí v Nový Zéland na populárních surfovacích plážích na západním pobřeží, jako je Piha.[2]

Výskyt

Ironsand se nachází po celém světě. Přestože železné minerální složení železného písku je většinou magnetitové, písek se obvykle mísí s jinými druhy písku, který se vyplavuje po řece nebo na břeh z hornatých nebo podmořských ložisek.[3] Přesné složení pískové směsi se může drasticky lišit i ve stejné zeměpisné oblasti. V některých oblastech může písek obsahovat hlavně křemen zatímco v jiných může být písek vyroben primárně z vulkanická hornina jako čedič, v závislosti na druzích minerálů podél vodní cesty. Železo je obvykle zachyceno cestou z lůžek, žil nebo vměstků magnetitu, které mohou pocházet z velké vzdálenosti od pískových usazenin, a je smýváno po proudu nebo podél proudů se zbytkem písku.[4] Protože je těžší než ostatní písky, často se ukládá v oblastech, kde voda zažívá náhlou změnu směru nebo rychlosti, jako je rozšíření řeky nebo kde vlny odlivu a proudění proti břehu.[5]

Železný písek je smíchán s ostatními písky jako malá zrna černého nebo tmavě modrého magnetitu. Písek používaný k těžbě měl obvykle kdekoli od 19% magnetitu až po 2%. Železo a písek bylo obvykle nutné oddělit od pískové směsi. Protože magnetit je obvykle těžší než křemen, živce nebo jiné minerály, dělení se obvykle provádělo promýváním stavidla (metoda podobná rýžování zlata ale ve větším měřítku). Separací stavidla se obvykle získaly koncentrace magnetitu v rozmezí od 30 do 50%, v závislosti na typu písku a použité metodě. Na počátku 20. století byl vyvinut proces magnetické separace, který mohl produkovat koncentrace až 70%.[6] Jakmile se zkoncentrují, mohou to být magnetitová zrna tavené do různých forem železa, ale sypká, zrnitá povaha rudy nemohla být zpracována běžnými způsoby výroby železa nebo oceli. Tak byly vyvinuty inovativní metody tavení rudy. Magnetitová zrna však často obsahují jiná kov nečistoty, jako např chrom, arsen nebo titan.[7] Vzhledem k povaze písku byly těžební operace zřídka stacionární, ale často se stěhovaly z místa na místo.[8]

Asie

Čína

Donald B Wagner, expert na staročínskou metalurgii, konstatuje, že pokusy vysledovat historii železa a železa v Číně končí nepřesvědčivými výsledky. Jeden zdroj může naznačovat jeho použití již v dynastii Tchang (~ 700--900 n.l.), zatímco jiné se zdají v rozporu s touto interpretací.[9] Kvůli válkám, invazím, hladomorům, nedůvěře k vládě, přelidnění, vzestupu opium epidemie a střety mezi různými kleště těžařů existuje velmi málo informací o tomto odvětví mezi 11. a 19. stoletím, dokud nedorazil evropský horník Felix Tegengren, který by našel čínský průmysl v troskách. Tegengren konstatuje, že železo a zdymadla byla těžena v Henanu a Fujianu místními farmáři a tavila se při požáru dřevěného uhlí za účelem výroby nástrojů, ale to vyžadovalo hodně práce, takže to bylo velmi nákladné. Tavilo se pouze tam, kde bylo dost dřeva na oheň, a levnější ocel nebyla snadno dostupná. Materiál byl proto v Číně považován za ekonomicky nedůležitý.[10][11] Protože však těžba byla bezpečná, práce venku, praktikovali ji místní farmáři jako doplněk svého příjmu, kdekoli byla k dispozici; v 19. století se 1000 liber štěrkopísku obvykle prodávalo za ekvivalent 50 až 60 amerických dolarů (do roku 2016 směnné kurzy ~ 900--1000 dolarů nebo 700--800 eur).[12]

V moderní době však železo je rýžoviště těženo podél jihovýchodního pobřeží Číny a používá se k tavení oceli.[13][14] Typické složení tohoto železa je 48,88% kovového železa, 25,84% oxidu křemičitého, 0,232% fosforu a 0,052% síry.[15]

Indonésie

V Indonésii převládá železný písek na jižním pobřeží ostrova Ostrov Java.

Japonsko

Těžba se nepraktikovala Japonsko až do 7. nebo 8. století. Před tím byly všechny kovy dováženy do Japonska z Číny a Koreje.[16] Vklady Železná Ruda v Japonsku byly vzácné, takže kolem 8. století byla vyvinuta technologie výroby železa s použitím železa a surové suroviny. Kvůli sypké povaze písku bylo obtížné za normálních okolností cítit květenství, nebo použít v a vysoká pec dělat prasečí železo, takže Japonci vyvinuli květenství s otevřenou střechou zvané a tatara. Tatara byla postavena s nízkým tvarem podobným vaně, který připomínal horizontální vysokou pec, do níž bylo možné nalít a obsáhnout železo a roztavit ho a postupně ho tavit. Na rozdíl od jiných metod bylo dřevěné uhlí naskládáno na písek a taveno shora, aby nemohlo být rozfukováno výbuchem z měchy. Místo cihel nebo kamene byla tatara vyrobena z hlíny, aby ji bylo možné jednoduše rozbít, aby se vytáhl kovový výkvět. Tato metoda umožňovala tavení mnohem vyšších objemů rudy než u jiných druhů tavení v květu.

Železo v Japonsku má dvě podoby. Masa ironsand se nalézá smíchaný s křemen písek, který se smývá žula hory. Magnetit v písku obsahuje několik nečistot nebo jiných oxidů kovů. Masa k výrobě byl použit železo tepané železo a ocel, který se používá ve všem, od nástrojů až po nádobí. Ironsand byl značně používán v Japonsku na výrobu železa, zejména pro tradiční Japonské meče.[17]

Akome žehlička se nalézá smíchaná s pískem vyrobeným z magmatická skála volala diorit. Magnetit v písku obsahuje často více než 5% oxid titaničitý, což snižuje teplotu tavení. The akome ironsand se používá v tataru k výrobě surového železa, které se pak používá k výrobě předmětů z litina (nabegane). Při výrobě oceli akome byl přidán do tatary během počáteční fáze tavení, jako pojivo a katalyzátor pro výrobu oceli, na kterém masa během dalších fází se nalil železo.[18][19] Když se taví na surové železo, 1000 liber písku (~ 450 kilogramů nebo 120 kanme ) typicky poskytlo asi 200 liber surového železa, 20 liber oceli a 70 liber strusky. Když se tavilo na ocel, 1000 liber písku poskytlo asi 100 liber oceli, 100 liber strusky a 90 liber surového železa. Struska a surové železo, které nebyly vhodné pro použití, byly poté roztaveny za vzniku kujného železa, z čehož 1 000 liber směsi vyrobilo asi 500 liber železa.[20]

Evropa

Ironsand se v Evropě nachází na mnoha místech, i když k tavení se zřídka používal. Často se vyskytuje ve spojení s vulkanickými nebo čedičovými písky. Například se nachází v Tenerife, Španělsko, kde magnetitová zrna obsahují velmi vysoké množství titanu a dalších nečistot. Typické složení je 79,2% oxidu železitého, 14,6% oxidu titaničitého, 1,6% oxid manganičitý, 0,8% oxidu křemičitého a oxid hlinitý a stopová množství chrom. Rovněž se nachází v Řeka Dee, v Aberdeenshire, Skotsko, obsahující 85,3% oxidu železitého, 9,5% oxidu titaničitého, 1,0% arsen a 1,5% oxidu křemičitého a oxidu hlinitého.[21]

Nový Zéland

Ironsand se hojně vyskytuje na západním pobřeží ostrova Nový Zéland je Severní ostrov.[22] Písek tvoří velkou část černo-písečných pláží na Severním ostrově a také okolní mořské dno. Magnetit v písku obsahuje poměrně velké množství titanu a někdy se mu říká titanomagnetit. Byl vyroben z vulkanických erupcí, ke kterým došlo v Pleistocene epocha, a je tvořen díky oceánské erozi vulkanické horniny, která je na břehu vyplavena vlnami a vytváří duny černých pláží. Magnetit je smíchán s pískem vyrobeným z andezit a ryolit.[23] Písková směs obvykle obsahuje 5 až 40% magnetitu.[24]

Nový Zéland měl omezené zásoby železné rudy, ale zásoby železa a železa byly obrovské. Někteří raní osadníci ho používali k výrobě oceli a surového železa, ale materiál nebylo možné tavit v běžných květináčích nebo vysokých pecích.[25] Na konci 19. a na počátku 20. století se vytvořilo několik hutních společností, které však nebyly schopny zpracovat rudu s žádným ekonomickým úspěchem kvůli písčité povaze a vysokému obsahu titanu, který měl tendenci vytvářet v oceli tvrdé a křehké karbidy. V roce 1939 byla vytvořena komise, která studovala vlastnosti rudy a navrhla způsob jejího tavení v průmyslovém měřítku. Komise to stanovila do slinování písek na větší kusy nebo pelety, mohly by být odstraněny problémy s tavením písku ve vysoké peci.[26] V té době však Druhá světová válka začal, a tak byl další vývoj pozastaven a obnovil se až koncem šedesátých let, přičemž první výroba oceli byla zahájena v roce 1969.[27]

Ironsand je rýžoviště těžené z Waikato North Head. 1,2 milionu tun spotřebuje Novozélandská ocel vytvořit ocel v jedinečném výrobním procesu. Těžba v Taharoa produkuje až 4 miliony tun na export. Předchozí důl existoval v Waipipi v Jižní Taranaki. Návrh od Iron Ore NZ Ltd. pro další železo hornictví u pobřeží Taranaki čelil odporu některých Māori a další v roce 2005 v návaznosti na Kontroverze pobřeží Nového Zélandu a mořského dna.[28] Velké množství se přepravuje do Číny a Japonska, ale do roku 2011 jediný novozélandský výrobní závod produkoval 650 000 tun oceli a železa ročně.[29] Nový Zéland je jedinou zemí, která používá železo k průmyslovému tavení.[30] Typické složení magnetitu je 82% oxid železa, 8% oxid titaničitý a 8% oxid křemičitý; 0.015% síra a 0,015% fosfor. Ve 100% koncentracích magnetitu to mělo maximální potenciál k výtěžku ~ 58% kovového železa, ačkoli titan je nevratný moderními technikami.[31]

Spojené státy

Ironsand se hojně vyskytuje v USA, zejména v oblasti New York, Jižní Kalifornie, Nová Anglie a Velká jezera, kde je často mísen s živcovým pískem a někdy s jasnými zrnky granát. Magnetit z těchto oblastí často obsahuje velké množství chromu a titanu.[32] V 19. století byl železo někdy používáno jako pískový písek pro betonové a zednické práce, nebo vzácněji jako surovina pro výrobu oceli; dovnitř jeden kovář Connecticut použil to k výrobě barová zásoba.[33]

Dějiny

Podle OED online vstup pro písková žehlička, Jedidiah Morse (1761–1826), píše Americká univerzální geografie (nové vydání, 1796 (2 obj.)), uvedl, že Jared Eliot (1685-1763) vynalezl pískové železo nebo výrobu žehlička z černý písek, v roce 1761.[34]Japonští řemeslníci však používali pískové železo, známé jako „tamahagane ", v výroba mečů po dobu nejméně 1200 let. Výroba písku v "tatara „huty vyrobené z cihel a hlíny dodnes praktikují japonští řemeslníci.

Viz také

Reference

  1. ^ Templeton, Fleur (24. září 2011). "Chemické složení ironsands - železo a ocel". Encyklopedie Te Ara Nového Zélandu. Archivováno z původního dne 19. ledna 2012. Citováno 4. ledna 2013.
  2. ^ "Summer Beach Vacation Piha Beach New Zealand - Photo & Travel Idea New Zealand". Fotografie Nového Zélandu. 2013. Archivovány od originál dne 5. května 2013. Citováno 4. ledna 2013. Pláž je tvořena černým železným pískem, který se v létě může příliš zahřát a procházky ve vodě nebo v botách ochrání vaše nohy před spálením.
  3. ^ Náhodné moře a návrh námořních struktur: třetí vydání Yoshimi Goda - Světové vědecké vydávání 2010 Strana 604
  4. ^ Mineralogie New Yorku Lewis Caleb Beck - Thurloe Weed Printer 1842 Strana 22
  5. ^ Věda a civilizace v Číně: Svazek 5 napsal Joseph Needham - strana 343--347
  6. ^ Dabieshan: Tradiční čínské techniky výroby železa praktikované v Jižním Henanu ve dvacátém století Donaldem B Wagnerem - Curzon Press 1985 Strana 31--32
  7. ^ Grafika a text při výrobě technických znalostí v Číně autor: Francesca Bray, Vera Dorofeeva-Lichtmann, Georges Métailié - Koninklijke Brill Nv 2007, strana 616
  8. ^ Dabieshan: Tradiční čínské techniky výroby železa praktikované v Jižním Henanu ve dvacátém století Donaldem B Wagnerem - Curzon Press 1985 Strana 31--32
  9. ^ Dabieshan: Tradiční čínské techniky výroby železa praktikované v Jižním Henanu ve dvacátém století Donaldem B Wagnerem - Curzon Press 1985 Strana 31--32
  10. ^ Grafika a text při výrobě technických znalostí v Číně autor: Francesca Bray, Vera Dorofeeva-Lichtmann, Georges Métailié - Koninklijke Brill Nv 2007, strana 616
  11. ^ The Chinese in America: A History from Gold Mountain to the New Millennium autor: Susie Lan Cassel - Altamira Press 2002, strana 43--46
  12. ^ Věda a civilizace v Číně: Svazek 5 napsal Joseph Needham - strana 343--347
  13. ^ The Chinese in America: A History from Gold Mountain to the New Millennium autor: Susie Lan Cassel - Altamira Press 2002, strana 43--46
  14. ^ Věda a civilizace v Číně: Svazek 5 napsal Joseph Needham - strana 343--347
  15. ^ Dabieshan: Tradiční čínské techniky výroby železa praktikované v Jižním Henanu ve dvacátém století Donaldem B Wagnerem - Curzon Press 1985 Strana 31--32
  16. ^ Těžební průmysl v Japonsku během posledních dvaceti pěti let, 1867-1892 Tsunashirō Wada - ředitel těžebního úřadu, ministerstvo zemědělství a obchodu, Japonsko 1893 Strana 1
  17. ^ „Metoda výroby železa Tatara“. Hitachi Metals. Archivováno z původního dne 31. března 2015. Citováno 20. ledna 2015.
  18. ^ http://www.hitachi-metals.co.jp/e/tatara/nnp0103.htm
  19. ^ Stále doba železná: Železo a ocel v moderním světě Václav Smil - Elsevier 2016 Strana 6
  20. ^ Těžební průmysl v Japonsku během posledních dvaceti pěti let, 1867-1892 Tsunashirō Wada - ředitel těžebního úřadu, ministerstvo zemědělství a obchodu Japonsko 1893 strana 235
  21. ^ Cyclopædia: Nebo Univerzální slovník umění, věd a literatury autor Abraham Rees - A. Strahan 1816 Page Mineralogie Iron-Iridium
  22. ^ Templeton, Fleur (15. června 2010). „1. Železo - bohatý zdroj - železo a ocel“. Encyklopedie Te Ara Nového Zélandu. Archivováno z původního dne 5. listopadu 2012. Citováno 4. ledna 2013.
  23. ^ Ročenka minerálů - oblastní zprávy: mezinárodní recenze: 2011, svazek 3 podle ministerstva vnitra, geologická služba - USGS 2013 strana 13-48
  24. ^ New Zealand Journal of Science, svazek 22Oddělení pro vědu a výzkum 1979 Strana 8
  25. ^ Příručka těžby Nového Zélandu od Nového Zélandu. Mines Dept, P. Galvin - John Mackay 1906 strana 494-495
  26. ^ DSIR: Zajištění vědecké práce pro Nový Zéland: Témata z historie katedry vědeckého a průmyslového výzkumu, 1926--1992 Ross Galbreath - Victoria University Press 1998, strana 182
  27. ^ DSIR: Zajištění vědecké práce pro Nový Zéland: Témata z historie katedry vědeckého a průmyslového výzkumu, 1926--1992 Ross Galbreath - Victoria University Press 1998, strana 170-200
  28. ^ „Co je těžba mořského dna?“. Kiwi proti těžbě mořského dna. Archivováno z původního dne 2. února 2013. Citováno 19. ledna 2013.
  29. ^ Ročenka minerálů - oblastní zprávy: mezinárodní recenze: 2011, svazek 3 podle ministerstva vnitra, geologická služba - USGS 2013 strana 13-48
  30. ^ https://nzhistory.govt.nz/steel-production-begins-at-glenbrook
  31. ^ Příručka těžby Nového Zélandu od Nového Zélandu. Mines Dept, P. Galvin - John Mackay 1906 strana 486--487
  32. ^ Mineralogie New Yorku Lewis Caleb Beck - Thurloe Weed Printer 1842 Strana 22
  33. ^ Dokumenty Shromáždění státu New York, svazek 4 New York (stát). Legislativa. Sestava - E. Coswell Printing 1838 Strana 136
  34. ^ "písek". Oxford English Dictionary First Edition (online verze). 1909. Citováno 16. prosince 2013.

externí odkazy