Железо и его содержание в земной коре, рудах и породах

Железо ²⁶Fe – один из самых распространенных в природе химических элементов, содержание железа в земной коре составляет 5,1 вес. %. Состоит из четырех стабильных изотопов – ²⁶Fe⁵⁴, ²⁶Fe⁵⁶, ²⁶Fe⁵⁷ и ²⁶Fe⁵⁸, содержание изотопов железа в природной смеси составляет 5,84, 91,68, 2,17 и 0,31% соответственно. В земной коре оно встречается изредка в свободном состоянии в виде так называемого самородного железа. Различается самородное железо космического происхождения – метеорное и земного происхождения – теллурическое. Содержание элементарного железа в этих его разновидностях различное: в отличие от метеорного, в котором имеется значительное содержание примесей никеля и кобальта, теллурическое железо является почти чистым железом с незначительными примесями: содержание никеля до 0,6% (иногда до 2%), содержание кобальта до 0,3%, содержание меди до 0,4% и платины до 0,1%.

Железо входит в состав многих минералов, из которых слагаются месторождения железных руд. Важнейшие рудные минералы железа: магнетит (магнитный железняк) Fe³O⁴ – содержание железа до 72,4%; гематит (железный блеск, красный железняк) Fe²O³ – содержание железа до 70%; гетит HFeO² и гидрогетит (лимонит) HFeO²·aq – содержание железа около 62%; сидерит FeCO³ – содержание железа 48,2%. Рудные минералы железа не являются чистыми соединениями и характеризуются различным содержанием примесей – полезных марганец Mn, хром Cr, никель Ni, титан Ti, ванадий V, кобальт Co – и вредных сера S, фосфор P и др.

Железные руды разделяются на следующие промышленные типы:

1. Бурые железняки – главный минерал гидрогетит, содержание железа в них 55-30% и меньше.

2. Красные железняки – главный минерал гематит, содержание железа в них 51-66% при небольшом содержании вредных примесей – серы и фосфора.

3. Магнитные железняки, или контактово-соматические руды – главный минерал магнетит, содержание железа в богатых рудах колеблется от 50 до 65%.

4. Сидеритовые, или карбонатные, осадочные руды (шпатовые железняки) с содержанием железа в среднем 30-35%.

5. Силикатные осалочные железные руды, содержание железа 25-40%.

Определение содержания железа без разрушения и деформации пробы

Для определения содержания железа наиболее приемлемым представляется один из вариантов рентгеноспектрального анализа – рентгенофлуоресцентный анализ. Наиболее совершенные отечественные приборы для реализации указанного метода определения содержания железа – рентгенофлуоресцентные кристалл-дифракционные сканирующие спектрометры серии «Спектроскан Макс» позволяют определять содержание железа от 0,3 ppm (мг/кг, г/т) в различных средах.

Рентгенофлуоресцентный анализ как метод определения содержания железа имеет ряд достоинств, а именно:

• он не разрушает и не деформирует пробу;
  
• не требует пробоподготовки или предъявляет к ней минимальные требования;
  
• не нуждается во взвешивании или ином измерении количества пробы

Приборы рентгенофлуоресцентного анализа – спектрометры серии «Спектроскан Макс» – с помощью специально разработанной программы МФП (метод фундаментальных параметров) позволяют осуществлять количественный анализ содержания железа и других металлов без калибровки и стандартных образцов. Кроме того, наличие упрощенной пробоподачи (в модели «Спектроскан Макс GV» – автоматической на 16 образцов) делает эти приборы высокопроизводительными современными аналитическими инструментами для определения содержания железа и других металлов в различных средах.

Многообразны аналитические задачи определения содержания железа в различных средах – анализ природных минеральных и питьевых, промышленных и коммунальных сточных вод на содержание железа и других металлов; определение содержания железа и других металлов в почвах, промышленных выбросах, воздухе рабочей зоны; анализ углеродистых и легированных сталей; анализ моторных масел на содержание металлов с целью определения износа двигателей и др. Для удобства пользования и повышения производительности спектрометры «Спектроскан Макс» по желанию потребителя могут снабжаться сертифицированными методиками выполнения указанных измерений.