Mineral tersebut mengandung zat besi. Zat besi adalah salah satu mineral terpenting yang dibutuhkan untuk kesehatan kita. Peran biologis zat besi

Mengajukan pertanyaan - mengapa bijih besi dibutuhkan, menjadi jelas bahwa tanpanya seseorang tidak akan mencapai puncak perkembangan peradaban modern. Perkakas dan senjata, suku cadang mesin dan peralatan mesin - semua ini dapat dibuat dari bijih besi. Saat ini tidak ada satu pun sektor perekonomian nasional yang dapat hidup tanpa baja atau besi tuang.

Besi merupakan salah satu unsur kimia yang tersebar luas di kerak bumi. Unsur ini praktis tidak pernah ditemukan dalam bentuk murninya di kerak bumi, melainkan ditemukan dalam bentuk senyawa (oksida, karbonat, garam, dan lain-lain). Senyawa mineral yang mengandung sejumlah besar unsur ini disebut bijih besi. Penggunaan bijih yang mengandung ≥ 55% besi untuk industri dapat dibenarkan secara ekonomi. Bahan bijih dengan kandungan logam lebih rendah harus melalui pengayaan awal. Metode pengayaan untuk penambangan bijih besi terus ditingkatkan. Oleh karena itu, saat ini kebutuhan jumlah besi dalam bijih besi (miskin) terus menurun. Bijih terdiri dari senyawa unsur pembentuk bijih, pengotor mineral dan batuan sisa.

• bijih yang terbentuk di bawah pengaruh suhu tinggi disebut magmatik;
• terbentuk sebagai hasil sedimentasi di dasar laut purba - eksogen;
• di bawah pengaruh tekanan dan suhu ekstrim - metamorfogenik.

Asal usul batuan menentukan kondisi penambangan dan bentuk kandungan besi di dalamnya.

Ciri utama bijih besi adalah keberadaannya yang tersebar luas dan cadangan yang sangat signifikan di kerak bumi.

Senyawa mineral utama yang mengandung zat besi adalah:

• hematit adalah sumber besi yang paling berharga, karena mengandung sekitar 68-72% unsur dan sedikit pengotor berbahaya; endapan hematit disebut bijih besi merah;
• magnetit - sifat utama bijih besi jenis ini adalah sifat magnetis. Selain hematit, ia memiliki kandungan besi sebesar 72,5%, serta kandungan sulfur yang tinggi. Membentuk endapan - bijih besi magnetis;
• sekelompok oksida logam hidrat yang secara kolektif disebut bijih besi coklat. Bijih ini memiliki kandungan besi yang rendah, campuran mangan dan fosfor. Ini menentukan sifat-sifat bijih besi jenis ini - reduksibilitas yang signifikan, porositas struktur;
• siderite (besi karbonat) – memiliki kandungan batuan sisa yang tinggi, logamnya sendiri mengandung sekitar 48%.

Aplikasi Bijih Besi

Bijih besi digunakan untuk melebur besi cor, besi cor baja dan baja. Namun, sebelum bijih besi digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan, bijih besi tersebut mengalami pengayaan di pabrik penambangan dan pengolahan. Hal ini berlaku untuk bahan bijih yang buruk, kandungan besinya di bawah 25-26%. Beberapa metode untuk pemanfaatan bijih kadar rendah telah dikembangkan:

• metode magnetik, melibatkan penggunaan perbedaan permeabilitas magnetik komponen bijih;
• metode flotasi, menggunakan koefisien keterbasahan partikel bijih yang berbeda;
• metode pembilasan, menghilangkan kotoran kosong dengan semburan cairan di bawah tekanan tinggi;
• metode gravitasi, menggunakan suspensi khusus untuk menghilangkan batuan sisa.

Sebagai hasil benefisiasi, diperoleh konsentrat yang mengandung logam hingga 66-69% dari bijih besi.

Bagaimana dan di mana bijih besi dan konsentratnya digunakan:

• bijih digunakan dalam produksi tanur tinggi untuk peleburan besi cor;
• untuk memproduksi baja secara langsung, melewati tahap besi tuang;
• untuk produksi ferroalloy.

Hasilnya, profil dan lembaran dibuat dari baja dan besi cor yang dihasilkan, dari mana produk yang diperlukan kemudian dibuat.

Bahan baku bijih besi (IROR) adalah jenis bahan baku metalurgi utama yang digunakan dalam metalurgi besi untuk produksi besi tuang, besi tereduksi langsung (DRI) dan besi briket panas (HBI).

Manusia mulai membuat dan menggunakan produk besi pada Zaman Besi, sekitar empat ribu tahun yang lalu. Saat ini, bijih besi adalah salah satu mineral yang paling umum. Mungkin hanya batu bara dan bahan bangunan yang diekstraksi dari kedalaman dalam jumlah besar. Lebih dari 90% bijih besi digunakan dalam metalurgi besi untuk memproduksi besi dan baja.

Besi tuang adalah paduan besi dengan karbon (2-4%), biasanya rapuh dan mengandung pengotor silikon, mangan, belerang, fosfor, dan terkadang elemen paduan - kromium, nikel, vanadium, aluminium, dll. Besi cor diperoleh dari bijih besi dalam oven tanur sembur Sebagian besar besi cor (lebih dari 85%) diolah menjadi baja (besi cor batas), sebagian kecil digunakan untuk pembuatan coran berbentuk (besi cor pengecoran).

Baja adalah paduan besi dan karbon yang dapat ditempa (dan bahan tambahan paduan), produk akhir utama dari pengolahan bijih besi. Baja memiliki kekuatan tinggi, ketangguhan, kemampuan untuk dengan mudah berubah bentuk selama perlakuan tekanan panas dan dingin, dan memperoleh sifat-sifat yang diperlukan tergantung pada komposisi kimia dan metode perlakuan panas: tahan panas, tahan abrasi, tahan korosi. Hal ini menjadikan baja sebagai material struktural yang paling penting.

Produk metalurgi besi digunakan di semua bidang produksi industri, tetapi terutama di bidang teknik mesin dan konstruksi modal.

Bijih besi merupakan bahan mentah untuk produksi logam besi. Dalam pertambangan, bijih besi yang diekstraksi dari tanah biasanya disebut sebagai “bijih mentah”.

Bahan baku bijih besi (IROR) adalah jenis bahan baku metalurgi yang digunakan dalam metalurgi besi untuk produksi pig iron dan produk logam (DRI dan HBI), serta dalam jumlah kecil dalam peleburan baja. Bahan baku bijih besi dibagi menjadi dua jenis yaitu bahan baku siap pakai (diaglomerasi) dan bahan baku belum siap (tidak diaglomerasi). Bijih besi olahan merupakan bahan mentah yang siap digunakan dalam tanur sembur untuk produksi besi tuang. Bijih besi yang belum diolah merupakan bahan baku untuk produksi bahan baku yang diaglomerasi. Bijih besi yang belum diolah adalah konsentrat, tanur tiup dan bijih sinter. Konsentrat ini diproduksi terutama melalui pemisahan magnetis dari bijih besi yang dihancurkan dengan kandungan besi rendah. Ekstraksi besi ke dalam konsentrat rata-rata sekitar 80%, kandungan besi dalam konsentrat 60-65%.

Bijih sinter (bijih besi halus) dihasilkan dari bijih kaya dengan kandungan besi tinggi sebagai hasil penghancuran, penyaringan, desliming, ukuran -10 mm.

Tungku sembur (bijih kental) juga diproduksi dari bijih kaya, ukuran potongan -70+10 mm. Bahan baku bijih besi untuk proses tanur sembur mengalami aglomerasi dan aglomerasi. Sinter diperoleh dari bijih sinter dan konsentrat, dan hanya konsentrat yang digunakan untuk produksi pelet.

Pelet dihasilkan dari konsentrat bijih besi dengan penambahan batu kapur sebagai hasil peletisasian campuran (butiran dengan diameter 1 cm) dan pembakaran selanjutnya.

Besi briket panas bukan bijih besi, karena sebenarnya ini sudah merupakan produk pengolahan metalurgi. Campuran bijih sinter, siderit, batu kapur dan limbah industri yang mengandung besi dengan kandungan besi yang tinggi (kerak, dll) digunakan sebagai bahan baku produksi sinter. Campuran tersebut juga mengalami peletisasi dan sintering.

Nilai metalurgi bijih besi dan konsentratnya ditentukan oleh kandungan komponen bermanfaat (Fe), serta bermanfaat (Mn, Ni, Cr, V, Ti), merugikan (S, P, As, Zn, Pb, Cu , K, Na) dan pengotor pembentuk terak (Si, Ca, Mg, Al). Pengotor yang berguna adalah unsur paduan alami baja yang meningkatkan sifat-sifatnya. Pengotor berbahaya memperburuk sifat logam (belerang dan tembaga membuat logam menjadi rapuh merah, fosfor - rapuh dingin, arsenik dan tembaga mengurangi kemampuan las), atau mempersulit proses peleburan besi tuang (seng merusak lapisan tahan api tungku. , serpihan timbal, kalium dan natrium menyebabkan terbentuknya endapan di saluran gas) .

Kandungan sulfur dalam bijih komersial tidak boleh melebihi 0,15%. Dalam bijih dan konsentrat yang digunakan untuk produksi sinter dan pelet, kandungan belerang yang diizinkan bisa mencapai 0,6%, karena selama sintering dan pemanggangan pelet, tingkat penghilangan belerang mencapai 60-90%. Kandungan fosfor maksimum pada bijih, sinter dan pelet adalah 0,07-0,15%. Saat melebur pig iron konvensional, keberadaan (tidak lebih dari) As 0,05-0,1%, Zn 0,1-0,2%, Cu hingga 0,2% di bagian bijih besi dari muatan tanur sembur diperbolehkan. Pengotor pembentuk terak dibedakan menjadi basa (Ca, Mg) dan asam (Si, Al). Bijih dan konsentrat dengan rasio oksida basa dan asam yang lebih tinggi lebih disukai, karena masukan fluks mentah selama pemrosesan metalurgi berikutnya berkurang.

Formasi mineral alami yang mengandung besi dan senyawanya dalam volume sedemikian rupa sehingga ekstraksi besi secara industri disarankan. Meskipun besi termasuk dalam komposisi semua batuan dalam jumlah yang lebih besar atau lebih kecil, nama bijih besi hanya mengacu pada akumulasi senyawa besi yang darinya besi logam dapat diperoleh dalam jumlah besar dan dengan manfaat ekonomis.

Jenis bijih besi industri berikut ini dibedakan:

• Titanium-magnetit dan ilmenit-titanomagnetit pada batuan mafik dan ultrabasa;
• Apatite-magnetite dalam karbonatit;
• Magnetit dan magnetit-magnetit dalam skarn;
• Magnetit-hematit dalam kuarsit besi;
• Martit dan martit-hidrohematit (bijih kaya yang terbentuk dari kuarsit besi);
• Goethite-hydrogoethite dalam kerak pelapukan.

Ada tiga jenis produk bijih besi yang digunakan dalam metalurgi besi: bijih besi terpisah (bijih rapuh yang diperkaya dengan metode pemisahan), bijih sinter (disinter, diaglomerasi dengan perlakuan panas) dan pelet (massa yang mengandung besi mentah dengan penambahan fluks (biasanya batu kapur); dibentuk menjadi bola-bola dengan diameter sekitar 1-2 cm).

X komposisi kimia

Dilihat dari komposisi kimianya, bijih besi adalah oksida, hidrat oksida, dan garam karbon dioksida dari oksida besi, yang terdapat di alam dalam bentuk berbagai mineral bijih, yang terpenting adalah magnetit, atau bijih besi magnet; goethite, atau kilap besi (bijih besi merah); limonit, atau bijih besi coklat, yang meliputi bijih rawa dan danau; terakhir, siderit, atau bijih besi spar (iron spar), dan ragamnya spherosiderite. Biasanya, setiap akumulasi mineral bijih tersebut merupakan campurannya, terkadang sangat dekat, dengan mineral lain yang tidak mengandung besi, seperti tanah liat, batu kapur, atau bahkan dengan komponen batuan beku kristalin. Kadang-kadang beberapa mineral ini terdapat bersama-sama dalam endapan yang sama, meskipun dalam kebanyakan kasus salah satu mineral dominan, dan mineral lainnya terkait secara genetis dengannya.

Bijih besi yang kaya

Bijih besi yang kaya memiliki kandungan besi lebih dari 57%, silika kurang dari 8...10%, sulfur dan fosfor kurang dari 0,15%. Ini adalah produk pengayaan alami kuarsit mengandung besi, yang tercipta melalui pencucian kuarsa dan dekomposisi silikat selama proses pelapukan atau metamorfosis jangka panjang. Bijih besi kadar rendah dapat mengandung minimal 26% zat besi.

Ada dua tipe morfologi utama endapan bijih besi yang kaya: datar dan linier. Yang berbentuk datar terletak di bagian atas lapisan kuarsit mengandung besi yang menukik tajam dalam bentuk area yang signifikan dengan dasar seperti kantong dan termasuk dalam kerak pelapukan yang khas. Endapan linier mewakili badan bijih kaya bijih berbentuk baji yang jatuh ke kedalaman di zona patahan, patah, hancur, dan bengkok selama proses metamorfosis. Bijih tersebut dicirikan oleh kandungan besi yang tinggi (54...69%) dan kandungan sulfur dan fosfor yang rendah. Contoh paling khas dari endapan metamorf bijih kaya adalah endapan Pervomaiskoe dan Zheltovodskoe di bagian utara Krivbass. Bijih besi yang kaya digunakan untuk peleburan baja dalam tungku terbuka, produksi konverter, atau untuk reduksi besi langsung (besi briket panas).

Cadangan

Cadangan terbukti bijih besi dunia berjumlah sekitar 160 miliar ton, yang mengandung sekitar 80 miliar ton besi murni. Menurut Survei Geologi AS, cadangan bijih besi di Rusia dan Brasil masing-masing menyumbang 18% dari cadangan besi dunia. Sumber daya dunia dan cadangan bijih besi pada 01/01/2010:

Produsen bahan baku bijih besi terbesar pada tahun 2010

Menurut A.S. Survei Geologi, produksi bijih besi global pada tahun 2009 sebesar 2,3 miliar ton (meningkat 3,6% dibandingkan tahun 2008).

Bijih besi mulai ditambang oleh manusia berabad-abad yang lalu. Meski begitu, manfaat penggunaan zat besi menjadi jelas.

Menemukan formasi mineral yang mengandung besi cukup mudah, karena unsur ini membentuk sekitar lima persen kerak bumi. Secara keseluruhan, besi merupakan unsur paling melimpah keempat di alam.

Tidak mungkin menemukannya dalam bentuk murni, besi ditemukan dalam jumlah tertentu di banyak jenis batuan. Bijih besi memiliki kandungan besi tertinggi, ekstraksi logam yang paling menguntungkan secara ekonomi. Jumlah zat besi yang dikandungnya tergantung pada asalnya, proporsi normalnya adalah sekitar 15%.

Komposisi kimia

Sifat-sifat bijih besi, nilai dan karakteristiknya secara langsung bergantung pada komposisi kimianya. Bijih besi mungkin mengandung besi dan kotoran lainnya dalam jumlah yang bervariasi. Tergantung pada ini, ada beberapa jenis:

• sangat kaya bila kandungan besi dalam bijih melebihi 65%;
• kaya, persentase zat besi bervariasi dari 60% hingga 65%;
• rata-rata, dari 45% ke atas;
• buruk, yang persentase unsur bermanfaatnya tidak melebihi 45%.

Semakin banyak produk sampingan dalam bijih besi, semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk memprosesnya, dan semakin kurang efisien produksi produk jadinya.

Komposisi suatu batuan dapat berupa gabungan berbagai mineral, batuan sisa dan hasil samping lainnya, yang perbandingannya bergantung pada endapannya.

Bijih magnetik dibedakan oleh fakta bahwa mereka didasarkan pada oksida yang memiliki sifat magnetik, tetapi ketika dipanaskan dengan kuat, mereka akan hilang. Jumlah batuan jenis ini di alam terbatas, namun kandungan besi di dalamnya bisa sama baiknya dengan bijih besi merah. Secara eksternal, tampak seperti kristal hitam-biru padat.

Bijih besi spar adalah batuan bijih yang berbahan dasar siderit. Seringkali mengandung sejumlah besar tanah liat. Batuan jenis ini relatif sulit ditemukan di alam, ditambah dengan kandungan besinya yang rendah sehingga jarang dimanfaatkan. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk mengklasifikasikannya sebagai bijih jenis industri.

Selain oksida, alam mengandung bijih lain yang berbahan dasar silikat dan karbonat. Jumlah kandungan besi dalam suatu batuan sangat penting untuk keperluan industri, namun yang juga penting adalah adanya unsur samping yang bermanfaat seperti nikel, magnesium, dan molibdenum.

Aplikasi

Ruang lingkup penerapan bijih besi hampir seluruhnya terbatas pada metalurgi. Ini digunakan terutama untuk peleburan besi cor, yang ditambang menggunakan tungku perapian terbuka atau konverter. Saat ini, besi cor digunakan di berbagai bidang aktivitas manusia, termasuk di sebagian besar jenis produksi industri.

Berbagai paduan berbahan dasar besi juga digunakan - baja adalah yang paling banyak digunakan karena kekuatan dan sifat anti korosinya.

Besi cor, baja dan berbagai paduan besi lainnya digunakan dalam:

1. Teknik mesin, untuk produksi berbagai mesin dan perangkat.
2. Industri otomotif, untuk pembuatan mesin, housing, rangka, serta komponen dan suku cadang lainnya.
3. Industri militer dan rudal, dalam produksi peralatan khusus, senjata dan rudal.
4. Konstruksi, sebagai elemen penguat atau konstruksi struktur penahan beban.
5. Industri ringan dan makanan, sebagai wadah, jalur produksi, berbagai unit dan perangkat.
6. Industri pertambangan, sebagai mesin dan peralatan khusus.

Deposit bijih besi

Cadangan bijih besi dunia terbatas baik jumlah maupun lokasinya. Wilayah akumulasi cadangan bijih disebut deposit. Saat ini, deposit bijih besi dibagi menjadi:

1. endogen. Mereka dicirikan oleh lokasi khusus di kerak bumi, biasanya dalam bentuk bijih titanomagnetit. Bentuk dan letak inklusi tersebut bermacam-macam, dapat berupa lensa, lapisan yang terletak pada kerak bumi berupa endapan, endapan vulkanik, berupa berbagai urat dan bentuk tidak beraturan lainnya.
2. Eksogen. Jenis ini meliputi endapan bijih besi coklat dan batuan sedimen lainnya.
3. Metamorfogenik. Yang termasuk endapan kuarsit.

Deposit bijih tersebut dapat ditemukan di seluruh planet kita. Jumlah simpanan terbesar terkonsentrasi di wilayah republik pasca-Soviet. Terutama Ukraina, Rusia dan Kazakhstan.

Negara-negara seperti Brazil, Kanada, Australia, Amerika Serikat, India dan Afrika Selatan memiliki cadangan besi yang besar. Pada saat yang sama, hampir setiap negara di dunia memiliki simpanan yang dikembangkan sendiri, jika terjadi kekurangan, trah tersebut diimpor dari negara lain.

Penerimaan bijih besi

Seperti yang disebutkan, ada beberapa jenis bijih. Yang kaya bisa diolah langsung setelah diekstraksi dari kerak bumi, yang lain perlu diperkaya. Selain proses benefisiasi, pengolahan bijih meliputi beberapa tahapan seperti penyortiran, penghancuran, pemisahan dan aglomerasi.

Saat ini ada beberapa metode utama pengayaan:

1. Pembilasan.

Ini digunakan untuk membersihkan bijih dari produk samping berupa tanah liat atau pasir, yang dicuci menggunakan pancaran air bertekanan tinggi. Operasi ini memungkinkan peningkatan jumlah kandungan besi dalam bijih kadar rendah sekitar 5%. Oleh karena itu, ini hanya digunakan dalam kombinasi dengan jenis pengayaan lainnya.

1. Pembersihan gravitasi.

Hal ini dilakukan dengan menggunakan jenis suspensi khusus, yang kepadatannya melebihi kepadatan batuan sisa, tetapi lebih rendah dari kepadatan besi. Di bawah pengaruh gaya gravitasi, produk sampingan naik ke atas, dan besi jatuh ke dasar suspensi.

1. Pemisahan magnetik.

Metode benefisiasi yang paling umum, yang didasarkan pada tingkat persepsi yang berbeda oleh komponen bijih terhadap pengaruh gaya magnet. Pemisahan tersebut dapat dilakukan dengan batuan kering, batuan basah, atau kombinasi alternatif dari kedua keadaannya.

Untuk mengolah campuran kering dan basah, digunakan drum khusus dengan elektromagnet.

1. Pengapungan.

Untuk metode ini, bijih yang dihancurkan berupa debu dicelupkan ke dalam air dengan penambahan bahan khusus (reagen flotasi) dan udara. Di bawah pengaruh reagen, besi bergabung dengan gelembung udara dan naik ke permukaan air, sedangkan batuan sisa tenggelam ke dasar. Komponen yang mengandung besi terkumpul dari permukaan dalam bentuk busa.

Produk pertama yang terbuat dari besi dan paduannya ditemukan selama penggalian dan berasal dari sekitar milenium ke-4 SM. Artinya, bahkan orang Mesir dan Sumeria kuno menggunakan endapan meteorit dari zat ini untuk membuat perhiasan dan barang-barang rumah tangga, serta senjata.

Saat ini, berbagai jenis senyawa besi, serta logam murni, adalah zat yang paling umum dan digunakan. Bukan tanpa alasan abad ke-20 dianggap besi. Memang, sebelum munculnya dan meluasnya penggunaan plastik dan bahan-bahan terkait, senyawa inilah yang sangat penting bagi manusia. Apa unsur ini dan zat apa yang terbentuk, akan kita bahas dalam artikel ini.

Unsur kimia besi

Jika kita memperhatikan struktur atom, maka pertama-tama kita harus menunjukkan lokasinya dalam tabel periodik.

1. Nomor seri - 26.
2. Periode ini merupakan periode besar keempat.
3. Grup delapan, subgrup sekunder.
4. Berat atom - 55.847.
5. Struktur kulit elektron terluar dilambangkan dengan rumus 3d 6 4s 2.
6. - Fe.
7. Namanya besi, bacaan di rumusnya “ferrum”.
8. Di alam, terdapat empat isotop stabil unsur tersebut dengan nomor massa 54, 56, 57, 58.

Unsur kimia besi juga memiliki sekitar 20 isotop berbeda yang tidak stabil. Kemungkinan keadaan oksidasi yang dapat ditunjukkan oleh atom tertentu:

Tidak hanya unsur itu sendiri yang penting, tetapi juga berbagai senyawa dan paduannya.

Properti fisik

Sebagai zat sederhana, besi memiliki sifat metalisme yang nyata. Artinya, ini adalah logam berwarna putih keperakan dengan warna abu-abu, yang memiliki tingkat kelenturan dan keuletan yang tinggi serta titik leleh dan titik didih yang tinggi. Jika kita melihat ciri-cirinya lebih detail, maka:

• titik leleh - 1539 0 C;
• titik didih - 2862 0 C;
• aktivitas - rata-rata;
• sifat tahan api - tinggi;
• menunjukkan sifat magnetik yang nyata.

Tergantung pada kondisi dan temperatur yang berbeda, ada beberapa modifikasi bentuk besi. Sifat fisiknya berbeda karena kisi kristalnya berbeda.

Semua modifikasi memiliki jenis kisi kristal yang berbeda dan juga berbeda dalam sifat magnetiknya.

Sifat kimia

Seperti disebutkan di atas, zat besi sederhana menunjukkan aktivitas kimia rata-rata. Namun, dalam keadaan terdispersi halus, ia dapat terbakar secara spontan di udara, dan dalam oksigen murni, logam itu sendiri terbakar.

Kemampuan korosinya tinggi, sehingga paduan zat ini dilapisi dengan senyawa paduan. Besi dapat berinteraksi dengan:

• asam;
• oksigen (termasuk udara);
• abu-abu;
• halogen;
• saat dipanaskan - dengan nitrogen, fosfor, karbon dan silikon;
• dengan garam dari logam yang kurang aktif, mereduksinya menjadi zat sederhana;
• dengan uap air panas;
• dengan garam besi dalam keadaan oksidasi +3.

Jelasnya, dengan menunjukkan aktivitas seperti itu, logam tersebut mampu membentuk berbagai senyawa, beragam dan bersifat polar. Inilah yang terjadi. Besi dan senyawanya sangat beragam dan digunakan dalam berbagai cabang ilmu pengetahuan, teknologi, dan aktivitas industri manusia.

Distribusi di alam

Senyawa alami besi cukup sering ditemukan, karena merupakan unsur paling melimpah kedua di planet kita setelah aluminium. Pada saat yang sama, logam ini sangat jarang ditemukan dalam bentuk murni, sebagai bagian dari meteorit, yang menunjukkan akumulasi besar di ruang angkasa. Sebagian besar terkandung dalam bijih, batuan dan mineral.

Jika kita berbicara tentang persentase unsur yang dimaksud di alam, kita dapat memberikan angka-angka berikut.

1. Inti dari planet kebumian - 90%.
2. Di kerak bumi - 5%.
3. Di mantel bumi - 12%.
4. Di inti bumi - 86%.
5. Di air sungai - 2 mg/l.
6. Di laut dan samudera - 0,02 mg/l.

Senyawa besi yang paling umum membentuk mineral berikut:

• magnetit;
• bijih besi limonit atau coklat;
• vivianit;
• pirhotit;
• pirit;
• siderit;
• marcasite;
• lellingitis;
• salah pilih;
• mylanterite dan lain-lain.

Daftarnya masih panjang, karena memang banyak sekali. Selain itu, berbagai paduan yang dibuat oleh manusia tersebar luas. Ini juga merupakan senyawa besi yang tanpanya sulit membayangkan kehidupan manusia modern. Ini mencakup dua tipe utama:

• besi cor;
• menjadi.

Besi juga merupakan bahan tambahan yang berharga dalam banyak paduan nikel.

Senyawa besi(II).

Ini termasuk unsur yang bilangan oksidasi unsur pembentuknya adalah +2. Jumlahnya cukup banyak, karena antara lain:

• oksida;
• hidroksida;
• senyawa biner;
• garam kompleks;
• senyawa kompleks.

Rumus senyawa kimia di mana besi menunjukkan bilangan oksidasi yang ditunjukkan bersifat individual untuk setiap kelas. Mari kita lihat yang paling penting dan umum.

1. Besi(II) oksida. Bubuk hitam, tidak larut dalam air. Sifat koneksinya mendasar. Ia dapat teroksidasi dengan cepat, namun juga dapat direduksi menjadi zat sederhana dengan mudah. Larut dalam asam, membentuk garam yang sesuai. Rumusnya adalah FeO.
2. Besi(II) hidroksida. Ini adalah endapan amorf putih. Terbentuk dari reaksi garam dengan basa (basa). Ia menunjukkan sifat basa yang lemah dan mampu dengan cepat teroksidasi di udara menjadi senyawa besi +3. Rumusnya adalah Fe(OH)2.
3. Garam suatu unsur dalam keadaan oksidasi tertentu. Biasanya, larutannya berwarna hijau pucat, teroksidasi dengan baik bahkan di udara, memperoleh dan berubah menjadi garam besi 3. Mereka larut dalam air. Contoh senyawa : FeCL 2, FeSO 4, Fe(NO 3) 2.

   

   Di antara zat-zat yang disebutkan, beberapa senyawa memiliki kepentingan praktis. Pertama, (II). Ini adalah pemasok utama ion ke tubuh penderita anemia. Ketika penyakit seperti itu didiagnosis pada pasien, ia diberi resep obat kompleks berdasarkan senyawa yang dimaksud. Ini adalah bagaimana kekurangan zat besi dalam tubuh diisi kembali.

   Kedua, besi (II) sulfat bersama dengan tembaga digunakan untuk memusnahkan hama pertanian pada tanaman. Metode ini telah terbukti efektif selama beberapa dekade, sehingga sangat dihargai oleh para tukang kebun dan tukang kebun.

   Garam Mora

   Ini adalah senyawa yang merupakan hidrat kristal dari besi amonium sulfat. Rumusnya ditulis sebagai FeSO 4 *(NH 4) 2 SO 4 *6H 2 O. Salah satu senyawa besi (II) yang banyak digunakan dalam praktek. Area utama penggunaan manusia adalah sebagai berikut.

   1. Farmasi.
   2. Penelitian ilmiah dan analisis titrimetri laboratorium (untuk mengetahui kandungan kromium, kalium permanganat, vanadium).
   3. Obat - sebagai suplemen makanan jika tubuh pasien kekurangan zat besi.
   4. Untuk impregnasi produk kayu, karena garam Mohr melindungi dari proses pembusukan.

   Ada area lain di mana zat ini digunakan. Ia menerima namanya untuk menghormati ahli kimia Jerman yang pertama kali menemukan sifat-sifat yang diwujudkan.

   Zat dengan bilangan oksidasi besi (III)

   Sifat-sifat senyawa besi, yang menunjukkan bilangan oksidasi +3, agak berbeda dari yang dibahas di atas. Dengan demikian, sifat oksida dan hidroksida yang bersangkutan tidak lagi bersifat basa, tetapi bersifat amfoter. Mari kita beri gambaran tentang zat utamanya.

   
   

   Di antara contoh-contoh yang diberikan, dari sudut pandang praktis, kristal hidrat seperti FeCL 3* 6H 2 O, atau besi heksahidrat (III) klorida, adalah penting. Ini digunakan dalam pengobatan untuk menghentikan pendarahan dan mengisi kembali ion besi dalam tubuh jika terjadi anemia.

   Besi (III) sulfat sembilanhidrat digunakan untuk memurnikan air minum karena berperilaku sebagai koagulan.

   Senyawa besi(VI).

   Rumus senyawa kimia besi yang mempunyai bilangan oksidasi khusus +6 dapat ditulis sebagai berikut:

   • K 2 FeO 4 ;
   • Na 2 FeO 4 ;
   • MgFeO 4 dan lain-lain.

   Semuanya memiliki nama yang sama - ferrat - dan memiliki sifat serupa (zat pereduksi kuat). Mereka juga mampu mendisinfeksi dan memiliki efek bakterisidal. Hal ini memungkinkan mereka untuk digunakan untuk mengolah air minum dalam skala industri.

   Koneksi yang kompleks

   Zat khusus sangat penting dalam kimia analitik dan seterusnya. Yang terbentuk dalam larutan garam berair. Ini adalah senyawa besi kompleks. Yang paling populer dan banyak dipelajari adalah sebagai berikut.

   1. Kalium heksasianoferat (II) K 4 . Nama lain senyawa tersebut adalah garam darah kuning. Digunakan untuk penentuan kualitatif ion besi Fe 3+ dalam larutan. Sebagai hasil dari pemaparan, larutan memperoleh warna biru cerah yang indah, karena kompleks lain terbentuk - biru Prusia KFe 3+. Sejak zaman kuno telah digunakan sebagai
   2. Kalium heksasianoferrat (III) K 3 . Nama lainnya adalah garam darah merah. Digunakan sebagai reagen berkualitas tinggi untuk penentuan ion besi Fe 2+. Akibatnya terbentuk endapan biru yang disebut Turnboole blue. Juga digunakan sebagai pewarna kain.

   

   Besi dalam bahan organik

   Besi dan senyawanya, seperti telah kita lihat, mempunyai arti praktis yang besar dalam kehidupan ekonomi manusia. Namun selain itu, peran biologisnya dalam tubuh juga tidak kalah besarnya, begitu pula sebaliknya.

   Ada satu protein yang sangat penting yang mengandung unsur ini. Ini adalah hemoglobin. Berkat itu oksigen diangkut dan terjadi pertukaran gas yang seragam dan tepat waktu. Oleh karena itu, peran zat besi dalam proses vital - respirasi - sangatlah besar.

   

   Secara total, tubuh manusia mengandung sekitar 4 gram zat besi yang harus selalu diisi ulang melalui makanan yang dikonsumsi.

Bijih besi adalah batuan yang mengandung besi, yang ekstraksi besinya layak secara ekonomi. Ada banyak sekali mineral yang mengandung zat besi, tetapi dalam banyak kasus, kandungan zat besi di dalamnya rendah, atau mineral itu sendiri terdapat di alam dalam jumlah kecil.
Mineral terpenting yang mengandung zat besi dapat dibagi menjadi empat kelompok berikut tergantung pada komposisi kimianya: 1) oksida besi; 2) besi karbonat; 3) besi silikon dan 4) senyawa besi belerang. Nama dan daftar mineral tersebut disajikan pada tabel. 7.

magnetit. Rumus kimia magnetit (bijih besi magnet) adalah Fe3O4. Ini mengandung 72,4% Fe dan 27,6% O2. Warnanya gelap, dari abu-abu menjadi hitam; mineral tersebut memiliki sifat magnetis. Sistem kubik, tipe simetri hexooctahedral, kekerasan 5,5-6; mengalahkan berat 4.9-5.2. Porsi mineral ini dalam total produksi bijih besi kecil. Namun, di beberapa daerah metalurgi, misalnya di Ural atau Swedia, bijih magnetit lebih dominan.
Dalam kondisi alami, magnetit, dengan tetap mempertahankan struktur kristalnya, teroksidasi sampai tingkat tertentu. Kandungan oksigen pada bijih besi magnet dalam hal ini tidak lagi sepenuhnya sesuai dengan rumus Fe3O4 atau FeO*Fe2O3.
Biasanya, dalam bijih yang dibentuk oleh bijih besi magnetik, selain magnetit, terdapat produk pelapukannya - semi-martit dan martit. Menurut klasifikasi yang dianut oleh akademisi. MA. Pavlov. Bijih besi magnetis mencakup bijih yang rasio Fetotal/FeO-nya kurang dari 3,5 (bukan 2,333 pada bijih besi magnetis yang tidak teroksidasi). Bijih dengan rasio Fetotal/FeO lebih dari 3,5 dan kurang dari 7 diklasifikasikan sebagai semi-martit, dan terakhir, bijih dengan rasio Fetotal/FeO lebih dari 7 diklasifikasikan sebagai martit. Sokolov, dengan mengambil angka yang sama, menggunakan rasio Fetotal/FeFeO dan bukan rasio Fetotal/FeO. Dengan demikian, klasifikasi bijih magnetit di atas bersifat kondisional.
Bijih besi. Oksida besi murni secara kimia mengandung 70% Fe dan 30% O2. Dua modifikasi polimorfik oksida besi diketahui di alam - a-Fe2O3 stabil (sistem trigonal) dan y-Fe2O3 tidak stabil (sistem kubik), yang memiliki sifat magnetik tinggi dan disebut maghemite.
Hematit diwakili oleh modifikasi pertama. Warna jenis kristal hematit adalah hitam pekat hingga abu-abu baja. Berat jenis hematit adalah 5,0-5,3, kekerasan 5,5-6. Hematit membentuk dasar dari deposit bijih besi terpenting di dunia. Berhubungan dengan batuan dari periode geologi yang berbeda, bijih ini tersebar luas dalam berbagai bentuk. Banyak dari spesies ini diberi nama berdasarkan ciri khasnya; seperti batu besi merah, batu besi merah oolitik, mika besi, kepala kaca merah, dll.
Bijih besi berwarna coklat. Untuk waktu yang lama diyakini bahwa oksida besi membentuk senyawa kimia berikut dengan air: turyite - 2Fe2O3*H2O (66,31% Fe dan 5,3% air hidrat); goethite - Fe2O3*H2O (62,92% Fe dan 10,1% air hidrat); limonit - 2Fe2O3*3H2O (59,88% Fe dan 14,43% air hidrat); xaitoonderite-Fe2O3*2H2O (57,14% Fe dan 18,36% mode hidrasi); limnit - Fe2O3*3H2O (52,3% Fe dan 25,3% air hidrat).
Baru-baru ini, dari hasil penelitian sinar-X, diketahui bahwa oksida besi dengan air membentuk satu senyawa kimia dengan perbandingan Fe2O3:H2O = 1:1, yang memiliki kisi kristal tertentu. Terlebih lagi jenis besi hidroksida yang kaya air pada dasarnya adalah hidrogel, dan bukan senyawa dengan komposisi tertentu. Biasanya mengandung air yang teradsorpsi dalam jumlah yang bervariasi.
Dalam buku teks mineralogi modern, rumus goetit sering digambarkan sebagai HFeO2 (mengingat bahwa Fe dalam goetit berasosiasi dengan hidroksil), dan rumus limonit (semua besi hidroksida yang Fe2O3:H2O > 1) adalah HFeO2*aq ( aqua dalam bahasa latin adalah air). Turyite, menurut studi sinar-X dan termal, ternyata merupakan campuran goetit dan limonit dengan hidrohematit dan, oleh karena itu, bukan merupakan mineral independen.
Sistem goethite adalah jenis simetri belah ketupat, belah ketupat-piramidal.
Warna limonit dan goetit coklat tua sampai hitam. Kekerasan goethite adalah 4,5-5,5, limonit 4-1; berat jenis goethite adalah 4,0-4,4, limonit - berkisar antara 3,3 hingga 4,0.
Berdasarkan kondisi fisik dan penampakannya, bijih besi coklat ada banyak jenisnya: bijih kepala kaca coklat, bijih besi coklat biasa, bijih rawa dan danau, dan lain-lain.
Karbonat. Perwakilan terpenting dari kelompok ini adalah mineral yang disebut siderite, iron spar, atau spar ironstone; komposisinya ditentukan dengan rumus FeCO3 (48,3% Fe dan 37,9% CO2). Dari pengotor isomorfik, mangan dan magnesium karbonat paling sering terdapat. Sistem siderit adalah trigonal. Warna siderit dalam keadaan segar adalah putih kekuningan, keabu-abuan, kadang-kadang dengan semburat hijau atau kecoklatan. Kekerasan siderit adalah 3,5-4,5; berat jenis 3.9.
Selama pelapukan, siderit teroksidasi membentuk limonit dan goetit.
Silikat besi. Besi silikat termasuk sebagai pengotor dalam komposisi beberapa bijih besi. Besi silikat mengandung banyak mineral, misalnya golongan klorit, salah satu perwakilannya adalah kamosit (perkiraan rumus 4FeO*Al2O3*3SiO2*4H2O). Kandungan FeO pada silikat ini berkisar antara 34,3 hingga 42,5%.
Di antara mineral golongan lain yang mengandung besi silikat, perlu disebutkan nontronit, yang komposisinya ditentukan dengan rumus: m (Mg3 [OH]2) p ((Fe, Al)2 2) nH2O, almandine - Fe3Al23; dan andradit Ca3Fe23.
Senyawa besi belerang. Salah satu mineral yang mewakili golongan ini adalah pirit (sulfur pirit, pirit besi) FeS2, mengandung 46,7% Fe dan 53,4% S. Karena kandungan sulfurnya yang tinggi, mineral yang mengandung senyawa besi sulfur tidak dimanfaatkan sebagai bijih besi. Bijih pirit atau pirit ditambang dalam jumlah besar untuk menghasilkan asam sulfat, dan bijih tersebut dipanggang di udara. Selama pemanggangan, sebagian besar belerang dihilangkan, residu padatnya sebagian besar berupa oksida besi dan disebut abu pirit. Setelah sintering, abu ini dapat digunakan dalam peleburan tanur sembur.
Marcasite merupakan variasi polimorfik FeS2 dan memiliki sistem ortorombik (pirit memiliki sistem kubik).