Почва богата железной рудой

Железные руды: классификация, ценность, способы добычи и применение

Железные руды – это залегающие в земле полезные ископаемые, имеющие в своём составе железо в количестве достаточном для их добычи и промышленного освоения. Производимый из этих руд металл, является металлургической основой современной цивилизации. Используется он повсеместно в любом направлении человеческой деятельности: от освоения космоса, до изготовления обычных предметов повседневного пользования.

Классификация

Железные руды классифицируются по целому ряду признаков.

Прежде всего, наиболее важным фактором в экономическом отношении является процентное содержание железа. Поэтому руды подразделяются на ряд типов:

Богатые – содержание полезного минерала превышает 50%.
Обычные руды имеют в своём составе 25 — 50% железа.
Небогатое железом сырьё не располагает значительным количеством железа. Его в них не более 25%. Именно поэтому такие руды и носят название бедных.

Что касается химического состава, то в основном это – разнообразные соединения железа с кислородом, водой и углеродом, встречающиеся в природе в виде:

бурых железняков – лимонитов,
магнитных железняков – магнетитов,
красных железняков – гематитов,
шпатовых железняков – сидеритов.

Железосодержащие месторождения обычно располагают следующими видами руд:

Апатит-магнетитовыми, содержащиеся в карбонатитах.
Гётит-гидрогётитовыми, размещающиеся в корах выветривания.
Магнетитовыми и магмо-магнетитовыми в среде скарнов.
Магнетит-гематитовыми, находящиеся среди железных кварцитов.
Мартитовыми и мартит-гидрогематитовыми – особо богатые минералом руды в железных кварцитах.
Титано-магнетитовыми, а также ильменит-титаномагнетитовыми, размещающееся в базитах и ультра-базитах.

Для полноты картины необходимо также отметить, что залежи этого вида полезных ископаемых образуются в результате:

высокотемпературного воздействия – магматогенные месторождения;
выветривания пород гор и осадочных отложений – экзогенные;
осадочной деятельности, подвергшейся в дальнейшем значительному воздействию давления и температуры.

Факторы, определяющие ценность руд

Рентабельность разработки каждого конкретного месторождения объясняется целым набором условий:

Количественный и качественный состав основного минерала, то есть опять же концентрация железа в руде. Понятно, что чем она выше, тем лучше. Этот фактор оказывает решающее влияние на выход конечного продукта и сам процесс плавки. Именно он повышает производительность оборудования и не требует дополнительных затрат на обогащение.

Что касается запасов месторождения, то необходимый минимум для окупаемости вложенных средств, по расчётам экономистов, составляет 600 млн. тонн. Меньшие размеры не покрывают затрат на создание необходимой инфраструктуры: производственных мощностей, инженерных сетей, дорог, жилья, общественных сооружения.

Также, большое значение имеет остальной состав руды – то есть пустая порода, способная в зависимости от своих качеств увеличивать или уменьшать выход шлака.
Очень важную роль играет наличие примесей. Если полезные из них улучшают качество выплавленного металла, то от вредных компонентов нужно избавляться сложными технологическими методами или нейтрализовать их неблагоприятное воздействие.
Физико-металлургические свойства руды, тоже необходимо учитывать. Обогатимость, прочность, размягчаемость, размеры кусков, влажность – всё это факторы, определяющие потенциальную ценность месторождений железных руд.
Кроме того, имеет значение и способность исходного материала восстанавливаться – отдавать кислород, что существенно ускоряет процесс выплавки.
Одним из условий, определяющих экономическую целесообразность разработки, является глубина залегания рудного тела и место его расположения в зависимости от удалённости от развитых экономических районов. Преодоление этих проблем требует прокладки дорог, обеспечения месторождения людскими и энергетическими ресурсами.

Способы добычи

Способ добычи определяется в зависимости от индивидуального характера залегания рудного дела. Решающим обстоятельством конечно же выступает глубина.

Открытый

Как обычно, если полезные ископаемые расположены не далеко от поверхности земли (порядка 300 метров) и есть возможности для проведения большого объёма работ по вскрытию и перемещению грунта, то прибегают к созданию карьера. Мощными экскаваторами перемещают породы в отвалы, а дойдя до нижних слоев залежей, проводят окончательный анализ месторождения на процент содержания железа.

Окончательное решение принимает экспертная комиссия. В случае положительного результата, массы изъятой породы направляются на металлургические предприятия для дальнейшей переработки.

Закрытый

Хотя значительная масса железной руды добывается карьерным способом, но иногда приходится прибегать к строительству глубоких шахт. Происходит это в том случае, если искомые слои полезного ископаемого находятся на глубине порядка одного километра. Сам процесс заключается в прокладке вертикального ствола, от которого в дальнейшем ответвляются горизонтальные штреки.

При всех своих недостатках (дороговизна строительства и опасность эксплуатации), данный способ наиболее эффективен.

Также кроме этих двух способов в последнее время находит применение метод скважинной гидродобычи. Суть его заключается в том, что внутрь пробуренной скважины подаётся под значительным давлением вода. В результате чего, размытая струёй порода перемещается наверх.

Технология обогащения

Подготовительный процесс

Предварительным этапом обогащения железных руд является дробление и измельчение. Цель этих операций – получить массу нужной величины кусков и частиц, а также отделить пустую породу. Обычно для этого применяется грохочение (просеивание) и классификация (разделение водным потоком частиц по крупности) исходного материала.

Основной процесс

Непосредственно процесс обогащения может включать в себя один из следующих методов:

Сухая, мокрая или комбинированная магнитная сепарация. В основу процесса заложена различная магнитная проницаемость химических веществ. В случае мокрой сепарации специальные электромагнитные барабаны забирают минералы, насыщенные ферромагнитами из пульпы. Сухой метод заключается в снятии магнитной фракции из подаваемой шихты, вращающейся лентой.
Использование суспензий средней плотности между железом и пустой породой, даёт возможность применять гравитационную сепарацию.
Флотационный метод основан на использовании специального реагента, позволяющего формировать воздушно-жидкостную металлическую пену, которая затем снимается и направляется на дальнейшую переработку.
Самым простым способам обогащения является промывка. Сама по себе она малоэффективна, поэтому применяется совместно с другими методами. Но в случае загрязнённости исходной породы глиной или песком, без неё не обойтись.

После процесса обогащения концентрат подвергают агломерации и отправляют на доменную, а затем при необходимости, и кислородно-конверторную плавку. Отходы производства могут быть использованы для извлечения редких или цветных металлов, иногда их употребляют при изготовлении песка и щебня.

Вспомогательный процесс

В ходе технологии обогащения часто приходится прибегать к вспомогательным процессам, обеспечивающим удаление ненужных фракций: пыли, шлама, влаги. Сгущение, спекание, фильтрование, сушка дают возможность получить концентрат необходимой готовности для последующего использования.

Продукты переработки

Основная цель добычи железной руды заключается в производстве из неё чёрных металлов, получаемых в процессе выплавки.

Сталь

Всем известная сталь – это соединение железа (до 45%), углерода (до 2,14%) и целого ряда других химических элементов. Марганца, кремния, азота, серы, кислорода, фосфора. При необходимости в её состав добавляют хром для повышения жаростойкости, или никель – для вязкости и улучшения антикоррозийных свойств.

В зависимости от содержания углерода C и легирующих добавок, стали подразделяются:

на низко-, средне- и высокоуглеродистые;
на низко-, средне- и высоколегированные.

По своему назначению стали бывают: жаропрочные, инструментальные, конструкционные, криогенные и нержавеющие.

Возникает вполне резонный вопрос, каким же образом получают столь широкий ассортимент продукции?

Прежде всего, из агломерата под воздействием воздуха в доменных печах выплавляется чугун (более подробно речь об этом пойдёт в следующем разделе статьи).

А уж потом из чугуна путём переработки, заключающейся в уменьшении содержания углерода, и кроме него – серы и фосфора (значительное количество которых ухудшает механические свойства стали, повышая её ломкость и хрупкость), производят конечную продукцию – сталь. Осуществляются эти процессы производства стали конверторным (Бессмеровским или Томасовским), Мартеновским или электротермическим методами. В зависимости от теплофизического состояния исходного материала (расплавленное или твёрдое) и потребности выплавки некоторых сортов стали, способы производства могут варьироваться, иногда дополняя друг друга.

Чугун

Чугун представляет собой высокоуглеродистый (выше 2,14%) сплав железа. Именно благодаря этому он отличается повышенной хрупкостью. Производят его путём плавки переработанной руды в доменных печах при температуре порядка 1200 0 C.

В зависимости от своего состава и технологии получения, различают светлый (белый), серый, ковкий, высокопрочный и передельный чугун. Впрочем, последний используется лишь как промежуточный материал для производства стали.

Ферросплав

Одно из направлений современной металлургии заключается в получении ферросплавов – соединений железа с хромом, никелем, марганцем, титаном и некоторыми другими материалами, содержащими железо в незначительных количествах. Ценность данных материалов заключается в упрощении и дешевизне легирования, проводимого с их помощью, а также употреблении в качестве средств раскисления (удаления кислорода) при выплавке металлов.

Современная металлургия располагает тремя способами получения ферросплавов:

Алюминотермический.
Силикотермический.
Углевосстановительный.

Реализуются они с помощью плавильных горнов или электропечей.

Месторождения в России и мире

Российская Федерация располагает значительными залежами железных руд. Крупнейшими месторождениями на территории нашей страны являются:

Курская магнитная аномалия. По утверждениям экспертов – это четверть мировых запасов железной руды, оцениваемой в 200 млрд. тонн, из которых 30 млрд. уже имеют высокую степень обогащения.
Бакчарское месторождение в Томской области – второе по величине в России, обладающее наличием в составе руды ванадия и кобальта.
Также имеются значительные запасы железных руд в виде красного железняка на территории Мурманской области. Это – Оленигорское и Ковдорское месторождения.
Керченский полуостров Крыма богат бурыми железняками, которые требуют дальнейшего освоения.
Значительные залежи железа в Сибири находятся в районе города Кемерово и на Алтае.
Дальневосточный регион располагает месторождениями в Амурской области, республике Саха (Якутия) и на территории Хабаровского края.

Из крупнейших зарубежных месторождений можно выделить:

Кирунавара – Швеция.
Область Лотарингии – Франция.
Криворожский бассейн на Украине.
Нижняя Саксония в Германии.
Ньюфаундленское и Лабрадорское месторождения в Канаде.
Прибрежный район озера Верхнее в США.
Порт Маяри – Куба.
Эль-Пао и Серро-Боливар – Венесуэлла.
Итабира, Итабирита, Каражас в Бразилии.
Город Конакри (Гвинея) является местом крупнейших залежей железной руды в Африке.
Так называемый «железный пояс» Индии. Штаты: Бихар и Орисса.
Айрон-Монарк, Айрон-Ноб, Маунт-Голдсуэрти, Маунт-Том-Прайс, Маунт-Нырмен, Кокату и Хамерсли в Австралии.

Мировые запасы

Топ мировых лидеров по запасам железных руд возглавляют:

Россия – 18%.
Бразилия – 17%.
Австралия – 14%.
Украина – 11%.
Китай – 9%.

Общемировые запасы этого вида природного сырья оцениваются в 800 млрд. тонн, причём четыре пятых в его составе – руда низкого и среднего качества.

Источник

Железная руда — месторождения, добыча, свойства, обогащение

Как известно Россия весьма богата на природные ресурсы и активно осваивает их добычу. Именно на ее территории расположены самые крупные в мире железорудные месторождения. Изготавливаемый из нее металл, как известно, важен не только для производственных целей, но и повседневных нужд. Разберем более детально, как же осуществляется добыча железной руды в России.

Классификация

Различаются следующие промышленные типы железных руд:

Титано-магнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые в базитах и ультрабазитах
Апатит-магнетитовые в карбонатитах
Магнетитовые и магно-магнетитовые в скарнах
Магнетит-гематитовые в железных кварцитах
Мартитовые и мартит-гидрогематитовые (богатые руды, образуются по железным кварцитам)
Гётит-гидрогётитовые в корах выветривания.

Существует четыре основных вида железорудной продукции, использующиеся в чёрной металлургии:

сепарированная железная руда (обогащённая методом сепарации рассыпчатая руда),
агломерат,
окатыши,
железорудные брикеты.

Химический состав

По химическому составу железные руды представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнетит (магнитный железняк), гематит (железный блеск или красный железняк); лимонит (бурый железняк, к которому относятся болотные и озерные руды), сидерит (шпатоватый железняк или железный шпат, и его разновидность — сферосидерит). Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.

Богатая железная руда

Богатая железная руда имеет содержание железа свыше 57 %, а кремнезёма менее 8—10 %, серы и фосфора менее 0,15 %. Представляет собой продукт природного обогащения железистых кварцитов, созданных за счёт выщелачивания кварца и разложения силикатов при процессах длительного выветривания или метаморфоза. Бедные железные руды могут содержать минимум 26 % железа.

Выделяют два главных морфологических типа залежей богатой железной руды: плоскоподобные и линейные. Плоскоподобные залегают на вершинах крутопадающих пластов железистых кварцитов в виде значительных по площади с карманоподобной подошвой и относятся к типовым корам выветривания. Линейные залежи представляют падающие в глубину клиноподобные рудные тела богатых руд в зонах разломов, трещиноватостей, дробления, изгибов в процессе метаморфоза. Руды характеризуются высоким содержанием железа (54—69 %) и низким содержанием серы и фосфора. Наиболее характерным примером метаморфозных месторождений богатых руд могут быть Первомайское и Жёлтоводское месторождения в северной части Кривбасса.

Богатые железные руды идут на выплавку чугуна в доменных печах, который затем переделывают в сталь в мартеновском, конвертерном или электросталеплавильном производстве. Небольшая часть добываемых богатых железных руд используется в качестве красителей и утяжелителей для буровых глинистых растворов. Отдельно выделяют процессы прямого восстановления железа, одним из продуктом которого является горячебрикетированное железо. Бедные и средние по содержанию железа руды в целях промышленного использования должны предварительно пройти через процесс обогащения.

Почему руда так важна?

Человек научился получать из земли различные блага для своего существования еще с древнейших времен. Возделывание земли позволяет ему вырастить пищу, а добыча полезных ископаемых из ее недр и их обработка – сырье и топливо для самых различных целей.

Именно с тех пор как человек начал добывать железо, в его развитии начался совершенно новый этап. Сегодня жизнь без металла уже нельзя себе представить – настолько он укрепился во всех ее сферах. До начала ХХ века наибольший объем добычи металлических руд отводился именно железной.

Несмотря на тот факт, что железо содержится во многих горных породах, добываются только наиболее экономически целесообразные, которые содержат наибольшее количество металлов и по своим качествам подходят для обработки.

Промышленные типы месторождений

Главные промышленные типы железорудных месторождений

Месторождения железистых кварцитов и богатых руд, образовавшихся по ним

Имеют метаморфогенное происхождение. Руда представлена железистыми кварцитами, или джеспилитами, магнетитовыми, гематит-магнетитовыми и гематит-мартитовыми (в зоне окисления). Бассейны Курской магнитной аномалии (КМА, Россия) и Криворожский (Украина), район озера Верхнего (англ.) (США и Канада), железорудная провинция Хамерсли (Австралия), район Минас-Жерайс (Бразилия).

Пластовые осадочные месторождения. Имеют хемогенное происхождение, образовались за счет выпадения железа из коллоидных растворов. Это оолитовые, или бобовые, железные руды, представленные преимущественно гетитом и гидрогетитом. Лотарингский бассейн (Франция), Керченский бассейн, Лисаковское и др. (бывший СССР).
Скарновые железорудные месторождения. Сарбайское, Соколовское, Качарское, гора Благодать, Магнитогорское, Таштагольское.
Комплексные титаномагнетитовые месторождения. Происхождение магматическое, месторождения приурочены к крупным докембрийским интрузивам. Рудные минералы — магнетит, титаномагнетит. Качканарское, Кусинское месторождения, месторождения Канады, Норвегии.

Второстепенные промышленные типы железорудных месторождений

Комплексные карбонатитовые апатит-магнетитовые месторождения. Ковдорское.
Железорудные магно-магнетитовые месторождения. Коршуновское, Рудногорское, Нерюндинское.
Железорудные сидеритовые месторождения. Бакальское, Россия; Зигерлянд, Германия и др.
Железорудные и железомарганцевые оксидные пластовые месторождения в вулканогенно-осадочных толщах. Каражальское.
Железорудные пластообразные латеритные месторождения. Южный Урал; Куба и др.

Подписи к слайдам:

Образовательный портал Мой университет – www.moi-universitet.ru, факультет «Реформа образования» – www.edu-reforma.ru 2 1 3 4 5 6 П Е С О Г Л И Н А И З В Е С Т Н Я К Т О Р Ф Н Ф Ь Г Р Н И 1. Пластичное полезное ископаемое, используется в строительстве для изготовления кирпича и в гончарном деле. 2. Осадочная рыхлая горная порода, образовавшаяся из остатков морских организмов. 3. Легкое, рыхлое полезное ископаемое, образовавшееся из остатков отмерших растений на заболоченных участках земли. Используется в качестве топлива и удобрений в сельском хозяйстве. 4. Темная, горючая маслянистая жидкость из которой получают бензин, керосин, мазут, производят лаки, краски, синтетические ткани. 5. Прочная, твердая горная порода, которую человек использует в качестве строительного и отделочного материала. Состоит из полевого шпата, кварца и слюды. 6. Сыпучая осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения гранита. Используется в строительстве для изготовления цемента, бетона и при производстве стекла. c лайд №1 c лайд №1

Железорудные месторождения

Месторождения железной руды принято разделять по их происхождению. Всего в геологии принято выделять следующие их виды:

Магматогенные, сформировавшиеся вследствие высоких температурных воздействий.
Экзогенные, зародившиеся в речных долинах. На их формирование повлияли осадочные процессы и выветривания пород.
Метаморфогенные, которые были сформированы на осадочных месторождениях под воздействием различных преобразовательных процессов, высоких температур и давления.

Сегодня свыше 50 стран занимаются железодобывающей промышленностью и Россия входит в пятерку лидеров. По количеству запасов она занимает первое место и только по качеству самого железа несколько уступает.

Запасы железной руды

Всего можно выделить два способа добычи железной руды:

Открытый. Горная выработка породы под открытым небом.
Закрытый. Создание системы подземных горных выработок в виде шахт.

Суть открытого способа состоит в срезании верхнего слоя земли с целью извлечения породы при помощи специальной техники. Далее она отправляется на специальные обогатительные предприятия, а потом – электрометаллургические.

Поскольку железная руда залегает в прочной, массивной и целостной горной породе, для ее извлечения проводятся взрывные работы. Их осуществление подразумевает применение аммиачной селитры, нефти и других взрывных веществ. При этом качество добываемой породы никаких изменений не претерпевает. В результате взрывов порода она разрушается, а ее обломки транспортируют из карьера.

Если глубина залегания добываемого минерального образования ниже 500 метров, использовать карьерный способ для его добычи уже нельзя. В таком случае прибегают к строительству шахт, глубина которых, как известно, может доходить до нескольких километров. Они значительно меньше вредят окружающей среде, в отличие от карьеров, но и требуют больших затрат. Специальные комбайны машинного типа разламывают породу, после чего она транспортируется на поверхность.

Месторождения железных руд и технология добычи

По генезису существующие месторождения железных руд разделяются на:

Эндогенные. Они могут быть магматическими, представляющими собой вкрапления титаномагнетитовых руд. Также могут быть карбонатитовые вкрапления. Кроме того, существуют линзообразные, пластообразные скарново-магнетитовые залежи, вулкано-осадочные пластовые залежи, гидротермальные жильные, а также неправильной формы рудные тела.
Экзогенные. К ним в основном относят бурожелезняковые и сидеритовые осадочные пластовые месторождения, а также месторождения тюрингитовых, шамозитовых и гидрогетитовых руд.
Метаморфогенные – это месторождения железистых кварцитов.

Максимальные объемы добычи руд спровоцированы значительными запасами и приходятся на докембрийсские железистые кварциты. Меньшее распространение имеют осадочные бурожелезняковые руды.

При добыче различают богатые, и требующие обогащения руды. Отрасль, осуществляющая добычу железной руды, проводит также ее предварительную переработку: сортировку, дробление и вышеупомянутое обогащение, а также агломерация. Промышленность добычи руды именуется железорудной отраслью и является сырьевой базой для черной металлургии.

Крупнейшие месторождения железной руды в России

Большую часть российских запасов принято относить к докембрийским осадочным породам. Преимущественно это красные, бурые и магнитные железняки, различающиеся по своим характеристикам. Однако лишь 12% из них являются высококачественной породой, чье содержание железа превышает 60%.

Кроме того, геологические условия на российских месторождениях достаточно сложные, что представляет трудности при их разработке, а расположены они по всей территории РФ достаточно неравномерно. Крупнейшие из них базируются в Центральном федеральном округе. Свыше 55% всего объема добываемого в стране железа поставляют именно эти месторождения.

Карелия и Мурманская область также могут похвастаться тем, что их месторождения предоставляют 18% от всей руды, а Гусевогорское, расположенное в Свердловской области, дает 16%. Рассмотрим далее наиболее крупные месторождения Российской Федерации.

Отрасли применения

Железная руда является основным сырьем для получения чугуна. Он поступает на мартеновское или конвертерное производство, а также на восстановление железа. Из железа, как известно, производят самую различную продукцию, как впрочем, и из чугуна. В этих материалах нуждаются такие отрасли:

Машиностроение и металлообработка;
Автомобильная промышленность;
Ракетная промышленность;
Военная промышленность;
Пищевая и легкая промышленность;
Строительная отрасль;
Добыча нефти и газа и их транспортировка.

Курская магнитная аномалия

Именно в ней находится свыше половины от всего запаса железа на планете. Курская магнитная аномалия (КМА) представляет собой крупнейший в мире железорудный бассейн. Большая его часть расположена преимущественно на территории следующих областей:

Стоит отметить, что в совокупности его границы затрагивают девять регионов центральной и южной России. Активные разработки ведутся на следующих месторождениях КМА:

Запасы КМА исчисляются миллиардами тонн, что делает его самым крупным в мире месторождением. Тем не менее разведанные объемы составляют всего 30 млрд. тонн. Его же площадь превышает 160 тысяч км². Добываемая в нем руда представлена магнетитовыми кварцитами и гранитоидами.

Текстура руды, добытой в КМА, является многокомпонентной, а глубина ее залегания варьируется в пределах от 30 до 650 метров. В перспективе также открытие для разработок и новых месторождений.

Бакчарское месторождение

Это месторождение также считается одной из наиболее крупных проявлений руды в мире. Относится к Западно-сибирскому бассейну в Томской области между реками Андрома и Икса.

Представляет собой четыре железорудных пласта, налегающих друг на друга в некоторых местах. Руда залегает на глубине от 200 метров, а с северной стороны доходит и до 300 метров. При площади в 16 тысяч км² оценочный объем его запасов составляет свыше 30 миллиард тонн.

Месторождение хорошо разведано и содержит руду высокого качества. Количество железа в ней доходит до 57%, к тому же она хорошо поддается обогащению, которое может увеличить его содержание до 97%.

В добываемой железной руде встречаются компоненты таких металлов как кобальт, титан, хром и т.д. Примечательно, что данное месторождение удалось обнаружить совершенной случайным образом, в процессе проведения экспедиции по поиску нефти еще в 60-х годах.

Оленегорское месторождение

Основа его сырьевой базы изобилует железистыми кварцитами, где магнетит и гематит выступает в роли ключевых минералов. Хотя порода находится практически на самой поверхности, основное рудное тело доходит до глубины 800 метров и более, а его протяженность составляет 32 километра.

Вредных примесей в руде этого месторождения очень мало, что позволяет получить высококачественный металл. Еще одно преимущество оленегорской железной руды заключается в ее легкообогатимости. Однако содержание железа в ней составляет всего 31%.

Заключение

Важно подчеркнуть, что Россия, будучи весьма богатой на природные ресурсы, также достаточно сурова в плане климата и географии. Добыча природных ископаемых на ее территории связаны с гораздо большими затратами и рисками. Но именно благодаря этим трудностям горнодобывающее производство развивается такими активными темпами.

Источник