Отрасль черной металлургии - железорудная промышленность - занимается добычей и переработкой железной руды, чтобы затем это полезное ископаемое превратилось в чугун и сталь. Так как железо является довольно распространенным элементом, получают его только из тех горных пород, в которых его больше.
Это минеральное образование человечество научилось добывать и обрабатывать позднее всего, видимо потому, что железная руда мало похожа на металл. Сейчас же без железа и стали сложно представить себе современный мир: транспортная, строительная отрасль, сельское хозяйство и многие другие сферы не могут обойтись без металла. О том, как и во что превращается железная руда в процессе несложных химических процессов, пойдет речь далее.
Виды железных руд.
Железная руда различается по количеству содержащего в ней железа. Она бывает богатой, в которой его больше 57%, и бедной - от 26%. Бедные руды используются в промышленности только после их обогащения.
По происхождению руду делят на:
- Магматогенную - руда, получившаяся в результате действия высоких температур.
- Экзогенную - осадок в морских бассейнах.
- Метаморфогенную - образовавшуюся в результате действия высокого давления.
Железные руды также разделяют на:
- красный железняк, который является наиболее распространенной и в то же время наиболее богатой на железо рудой;
- бурый железняк;
- магнитный;
- шпатовый железняк;
- титаномагнетит;
- железистый кварцит.
Этапы металлургического производства.
Ответ на главный вопрос статьи «железная руда: что из нее делают» очень прост:из железных руд добывают сталь, чугун, сталистые чугуны и железо.
При этом металлургическое производство начинается с добычи основных компонентов для производства металлов: каменного угля, железной руды, флюсов. Затем на горно-обогатительных комбинатах добытую железную руду обогащают, избавляясь от пустых пород. На специальных заводах занимаются подготовкой коксующихся углей. В доменных цехах руда превращается в чугун, из которого затем производят сталь. А сталь, в свою очередь, превращается в готовый продукт: трубы, листовую сталь, прокат и прочее.
Производство черных металлов условно делят на две стадии, в первой из них получают чугун, во второй чугун преобразовывают в сталь.
Процесс производства чугуна.
Чугун - это сплав углерода и железа, в который также входят марганец, сера, кремний, фосфор.
Чугун производят в доменных печах, в которых железная руда восстанавливается из оксидов железа при больших температурах, при этом отделяется пустая порода. Флюсы используют для уменьшения температуры плавления пустой породы. В доменную печь загружают руду, флюсы и кокс слоями.
В нижнюю часть печи подается нагретый воздух, поддерживающий горение. Так происходит череда химических процессов, в результате которых получают расплавленный чугун и шлак.
Полученный чугун бывает разных видов:
- передельный, используемый в производстве стали;
- ферросплав, который применяют также в качестве добавок при производстве стали;
- литейный.
Производство стали.
Практически 90% всего добываемого чугуна является передельным, то есть он используется в производстве стали, которую получают в мартеновских или электрических печах, в конвекторах. При этом появляются новые методы получения стали:
- электроннолучевая плавка, которая используется для получения особо чистых металлов;
- вакуумирование стали;
- электрошлаковый переплав;
- рафинирование стали.
В стали, если сравнивать его с чугуном, меньше кремния, фосфора и серы, то есть при получении стали нужно уменьшить их количество с помощью окислительной плавки, производимой в мартеновских печах.
Мартен представляет собой печь, в которой над плавильным пространством сгорает газ, создавая необходимую температуру от 1700 до 1800°C. Раскисление проводят с помощью ферромарганца и ферросилиция, затем на заключительном этапе - при помощи ферросилиция и алюминия в сталеразливочном ковше.
Сталь более высокого качества производят в индукционных и дуговых электропечах, в которых температура выше, поэтому на выходе получают тугоплавкую сталь. На первом этапе производства стали происходит окислительный процесс с помощью воздуха, кислорода и оксида шихты, на втором - восстановительный, заключающийся в раскислении стали и удалении серы.
Продукция черной металлургии.
Подводя итог в теме "железная руда: что из нее делают", нужно перечислить четыре основных продукта черной металлургии:
- передельный чугун, который от стали отличается лишь повышенным содержанием углерода (свыше 2%);
- литейный чугун;
- стальные слитки, которые подвергают обработке давлением для получения проката, используемого, например, в железобетонных конструкциях, прокат становится трубами и другими изделиями;
- ферросплавы, которые применяются в производстве стали.
Содержание железа в промышленных рудах от 16 до 72%. Среди полезных примесей Ni, Co, Mn, W, Mo, Cr, V и др., среди вредных — S, R, Zn, Pb, As, Cu. железных руд по генезису подразделяются на , и (см. карту).
Основные железные руды
Промышленные типы железных руд классифицируются по преобладающему рудному минералу . Магнетитовые руды сложены магнетитом (иногда магнезиальным — магномагнетитом, нередко мартитизированы — превращены в гематит в процессе окисления). Они наиболее характерны для карбонатитовых, скарновых и гидротермальных месторождений . Из карбонатитовых месторождений попутно извлекают апатит и бадделеит , из скарновых — кобальтсодержащий пирит и сульфиды цветных металлов. Особую разновидность магнетитовых руд представляют комплексные (Fe-Ti-V) титаномагнетитовые руды магматических месторождений . Гематитовые руды, сложенные главным образом гематитом, в меньшей степени магнетитом, распространены в коре выветривания железистых кварцитов (мартитовые руды), в скарновых, гидротермальных и вулканогенно-осадочных рудах. Богатые гематитовые руды содержат 55-65% Fe и до 15-18% Mn. Сидеритовые руды подразделяются на кристаллические сидеритовые руды и глинистые шпатовые железняки; они часто магнезиальны (магносидериты). Встречаются в гидротермальных, осадочных и вулканогенно-осадочных месторождениях. Среднее содержание в них Fe 30-35%. После обжига сидеритовых руд, в результате удаления CO 2 , получают тонкопористые железооксидные концентраты , содержащие 1-2%, иногда до 10% Mn. В зоне окисления сидеритовые руды превращаются в бурые железняки. Силикатные железные руды сложены железистыми хлоритами ( , лептохлорит и др.), сопровождающимися гидрооксидами железа, иногда . Образуют осадочные залежи. Среднее содержание в них Fe 25-40%. Примесь серы незначительна, фосфора до 1%. Часто имеют оолитовую текстуру. В коре выветривания превращаются в бурые, иногда в красные (гидрогематитовые) железняки. Бурые железняки сложены гидрооксидами железа, чаще всего гидрогётитом. Образуют осадочные залежи (морские и континентальные) и месторождения коры выветривания. Осадочные руды часто имеют оолитовую текстуру. Среднее содержание Fe в рудах 30-35%. В бурых железняках некоторых месторождений (Бакальское в CCCP, Бильбао в Испании и др.) содержится до 1-2% Mn и более. В природно-легированных бурых железняках, образовавшихся в корах выветривания ультраосновных пород, содержится 32-48% Fe, до 1% Ni, до 2% Cr, сотые доли процента Co, V. Из таких руд без добавок выплавляются хромоникелевые чугуны и низколегированная сталь. ( , железистые ) — бедные и средние по содержанию железа (12-36%) метаморфизованные железные руды, сложенные тонкими чередующимися кварцевыми, магнетитовыми, гематитовыми, магнетит- гематитовыми и сидеритовыми прослоями, местами с примесью силикатов и карбонатов. Отличаются низким содержанием вредных примесей (S и R — сотые доли процента). Месторождения этого типа обычно обладают уникальными (свыше 10 млрд. т) или крупными (свыше 1 млрд. т) запасами руды. В коре выветривания кремнезём выносится, и возникают крупные залежи богатых гематито-мартитовых руд.
Наибольшие запасы и объёмы добычи приходятся на докембрийские железистые кварциты и образованные по ним богатые железные руды, менее распространены осадочные бурожелезняковые руды, а также скарновые, гидротермальные и карбонатитовые магнетитовые руды.
Обогащение железной руды
Различают богатые (свыше 50% Fe) и бедные (меньше 25% Fe) руды, требующие . Для качественной характеристики богатых руд важное значение имеет содержание и соотношение нерудных примесей (шлакообразующих компонентов), выражающимся коэффициентом основности и кремневым модулем. По величине коэффициент основности (отношение суммы содержаний оксидов кальция и магния к сумме оксидов кремния и ) железных руд и их концентраты подразделяются на кислые (менее 0,7), самофлюсующиеся (0,7-1,1) и основные (более 1,1). Лучшими являются самофлюсующиеся руды: кислые руды по сравнению с основными требуют введения в доменную шихту повышенного количества известняка (флюса). По кремневому модулю (отношение содержаний оксида кремния к оксиду алюминия) использование железных руд ограничивается типами руд с модулем ниже 2. К бедным рудам, требующим обогащения, относятся титаномагнетитовые, магнетитовые, а также магнетитовые кварциты с содержанием Fe магнетитового свыше 10-20%; мартитовые, гематитовые и гематитовые кварциты с содержанием Fe более 30%; сидеритовые, гидрогётитовые и гидрогётит-лептохлоритовые руды с содержанием Fe более 25%. Нижний предел содержаний Fe общего и магнетитового для каждого месторождения с учётом его масштабов , горнотехнических и экономических условий устанавливается кондициями.
Руды, требующие обогащения, подразделяются на легкообогатимые и труднообогатимые, что зависит от их минерального состава и текстурно-структурных особенностей. К легкообогатимым рудам относятся магнетитовые руды и магнетитовые кварцы , к труднообогатимым - железные руды, в которых железо связано со скрытокристаллическими и коллоидальными образованиями, в них при измельчении не удаётся раскрыть рудные минералы из-за их крайне мелких размеров и тонкого прорастания с нерудными минералами. Выбор способов обогащения определяется минеральным составом руд, их текстурно-структурными особенностями, а также характером нерудных минералов и физико-механическими свойствами руд. Магнетитовые руды обогащаются магнитным способом. Применение сухой и мокрой магнитной сепарации обеспечивает получение кондиционных концентратов даже при сравнительно низком содержании железа в исходной руде. При наличии в рудах промышленных содержаний гематита наряду с магнетитом применяется магнитно-флотационный (для тонковкрапленных руд) или магнитно-гравитационный (для крупновкрапленных руд) способы обогащения. Если в магнетитовых рудах содержится в промышленных количествах апатит или сульфиды , меди и цинка , минералы бора и другие, то для их извлечения из отходов магнитной сепарации применяется флотация . Схемы обогащения титаномагнетитовых и ильменит-титаномагнетитовых руд включают в себя многостадиальную мокрую магнитную сепарацию. С целью выделения ильменита в титановый концентрат проводится обогащение отходов мокрой магнитной сепарации флотацией или гравитационным способом с последующей магнитной сепарацией в поле высокой интенсивности.
Схемы обогащения магнетитовых кварцитов включают дробление , измельчение и магнитное обогащение в слабом поле. Обогащение окисленных железистых кварцитов может производится магнитным (в сильном поле), обжигмагнитным и флотационным способами. Для обогащения гидрогётит-лептохлоритовых оолитовых бурых железняков используется гравитационный или гравитационно-магнитный (в сильном поле) способ, ведутся также исследования по обогащению этих руд обжигмагнитным способом. Глинистые гидрогётитовые и (валунчатые) руды обогащаются промывкой . Обогащение сидеритовых руд обычно достигается обжигом. При переработке железистых кварцитов и скарново-магнетитовых руд обычно получают концентраты с содержанием Fe 62-66%; в кондиционных концентратах мокрой магнитной сепарации из апатит-магнетитовых и магномагнетитовых руд железа не менее 62-64%; для электрометаллургического передела выпускаются концентраты с содержанием Fe не ниже 69,5%, SiO 2 не более 2,5%. Концентраты гравитационного и гравитационно-магнитного обогащения оолитовых бурых железняков считаются кондиционными при содержании Fe 48-49%; по мере совершенствования методов обогащения требования к концентратам из руд повышаются.
Большая часть железных руд используется для выплавки чугуна. Небольшое количество служит природными красками (охры) и утяжелителями буровых глинистых растворов .
Запасы железной руды
По запасам железных руд (балансовым — свыше 100 млрд. т) CCCP занимает 1-е место в мире. Наиболее крупные запасы железных руд в CCCP сосредоточены на Украине, в центральных районах РСФСР, в Северном Казахстане, на Урале, в западной и восточной Сибири . Из общего количества разведанных запасов железных руд 15% — богатых, не требующих обогащения, 67% — обогащаемых по простым магнитным схемам, 18% — требующих сложных методов обогащения.
KHP , КНДР и CPB обладают значительным запасами железных руд, достаточными для развития собственной чёрной металлургии. См. также
Железная руда представляют собой особое минеральное образование, включающее железо, а также его соединения. Руду считают железной в том случае, если она содержит этот элемент в достаточных объемах для того, чтобы было экономически выгодно его извлекать.
Основной разновидностью железной руды является магнитный железняк. Он содержит почти 70% окиси и закиси железа. Эта руда имеет черный или серо-стальной цвет. на территории России добывают на Урале. Встречается он в недрах Высокая, Благодать и Качканар. На территории Швеции его находят в окрестностях Фалуня, Даннемора и Гелливара. В США - это Пенсильвания, а в Норвегии - Арендаль и Персберг.
В черной металлургии железорудную продукцию разделяют на три вида:
Сепарированную железную руду (с низким содержанием железа);
Аглоруду (со средним содержанием железа);
Окатыши (сырую железосодержащую массу).
Морфологические типы
Богатыми считаются такие залежи железной руды, которые содержат более 57% железа в своем составе. К бедным рудам относят те, в которых не менее 26% железа. Ученые разделили железную руду на два морфологических типа: линейный и плоскоподобный.
Железная руда линейного типа представляет собой рудные клиновидные тела в зонах изгибов и земных разломов. Данный тип отличается особенно большим содержанием железа (от 50 до 69%), но сера и фосфор в такой руде содержится в небольшом количестве.
Плоскоподобные залежи встречаются на вершинах пластов железистых кварцитов, которые представляют собой типовую кору выветривания.
Железная руда. Применение и добыча
Богатая железная руда применение находит для получения чугуна и в основном идет на выплавку в конвертерное и мартеновское производство или же непосредственно на восстановление железа. Небольшое количество используется как природная краска (охра) и утяжелитель глинистых
Объем мировых запасов разведанных месторождений составляют 160 млрд. тонн, а железа в них содержится около 80 млрд. тонн. Железная руда найдена на Украине, а самыми крупными запасами чистого железа обладают Россия и Бразилиия.
Объемы мировой добычи руды растут с каждым годом. В большинстве случаев железная руда добывается открытым методом, суть которого заключается в том, что всю нужную технику доставляют к месторождению, и там же строят карьер. Глубина карьера составляет в среднем около 500 м, а его диаметр зависит от особенностей найденного месторождения. После этого при помощи специального оборудования добывают железную руду, складывают на машины, приспособленные для перевозки тяжелых грузов, и доставляют из карьера на предприятия, которые занимаются переработкой.
Недостатком открытого метода является возможность добывать руду только на небольшой глубине. Если же она лежит намного глубже, приходится возводить шахты. Вначале делают ствол, напоминающий глубокий колодец с хорошо укрепленными стенками. В разные стороны от ствола отходят коридоры, так называемые штреки. Найденную в них руду взрывают, а потом ее куски поднимают на поверхность с помощью особого оборудования. Добыча железной руды таким способом эффективна, но связана с серьезной опасностью и затратами.
Существует еще другой способ, при помощи которого добывают железную руду. Его называют СГД или скважинной гидродобычей. Руда извлекается из-под земли таким образом: бурят скважину, опускают в нее трубы с гидромонитором и очень мощной водной струей дробят породу, которую потом поднимают на поверхность. Добыча железной руды этим способом безопасна, однако, к сожалению, неэффективна. Так удается добыть лишь 3% руды, а 70% добывается с помощью шахт. Однако разработка метода СГД совершенствуется, и есть большая вероятность, что в будущем этот вариант станет основным, вытеснив шахты и карьеры.
Одним из самых ценных для промышленности полезным ископаемым является железная руда. Месторождения в России данного минерала находятся в изобилии. Недаром наша страна входит в пятерку лидеров по объемам добычи этого сырья. Давайте выясним, где расположены самые богатые месторождения железной руды в России.
Роль железной руды в промышленности
Для начала выясним, какую роль играет в России, точнее, в её промышленном производстве, какими качествами она обладает.
Железная руда - это природный минерал, который в себе содержит железо в таком количестве, что его извлечение из руды является экономически эффективным и целесообразным.
Данное полезное ископаемое является основным сырьем для металлургической промышленности. Главный конечный продукт - чугун и сталь. Товарная форма последней называется прокатом. Косвенно через данную отрасль от поставок железной руды зависит машиностроение, автомобилестроение, судостроение и другие сферы народного хозяйства.
Поэтому таким важным для развития страны является каждое имеющееся месторождение железных руд в России. Экономические районы страны, особенно Восточно-Сибирский, Центрально-Черноземный, Уральский, Северный и Западно-Сибирский, во многом завязаны на переработке рудного сырья.
Главными свойствами железа, из-за которого оно нашло такое широкое распространение в промышленности, является прочность и термостойкость. Не менее важно то, что, в отличие от большинства других металлов, добыча и извлечение железа из руды возможны в больших объемах и со сравнительно малыми затратами.
Классификация железных руд
Железные руды имеют свою систему классификации.
В зависимости от химического состава руды делятся на следующие типы: оксиды, гидроксиды и углекислые соли.
Основными видами железорудных минералов являются: магнетит, лимонит, гётит, сидерит.
Месторождения железной руды в России также имеют собственную классификацию. В зависимости от способа залегания руды и её состава они делятся на несколько групп. Первостепенное значение имеют следующие из них: осадочные месторождения, скарновые, комплексные, кварцитовые.
Объемы запасов и добычи
Теперь выясним, какие объемы железной руды добывают в России.
По объему разведанных залежей железной руды в пересчете на железо РФ делит первое место с Бразилией, имея 18% от суммарного количества мировых запасов. Это объясняется тем, что именно у нас имеются крупнейшие месторождения железной руды - в России.
Если же брать в расчет не чистое железо, а всю руду с примесями, то тут по объемам запасов РФ занимает второе место на земном шаре - с 16% от мировых резервов, уступая по этому показателю только Украине.
По объемам добычи ценного минерала Россия долгое время занимает место в пятерке первых стран. Так, за 2014 год было добыто 105 млн тонн железной руды, что на 1395 млн тонн меньше, чем добывает лидер данного списка Китай, или на 45 млн тонн меньше, чем добывает четвертая в списке Индия. В то же время Россия по уровню добычи опережает следующую за ней Украину на 23 млн тонн.
На протяжении многих лет Россия находится в десятке крупнейших стран по экспорту железной руды. В 2009 году страна занимала шестое место с объемом экспорта 21,7 млн тонн, в 2013 году опустилась на девятое место, а в 2015 году поднялась на пятое. По данному показателю неизменный мировой лидер - Австралия.
Кроме того, следует сказать, что сразу два российских металлургических комбината входят в десятку мировых гигантов по производству железорудной продукции. Это «Евразхолдинг» (объем производства - 56 900 тыс. тонн/год) и «Металлоинвест» (44 700 тыс. тонн/год).
Основные месторождения
Теперь давайте определим, где расположены основные месторождения железной руды в России.
Самый крупный железорудный бассейн страны - КМА. Большими запасами руды обладает Кольский рудный район и месторождения Карелии. Богат на железную руду и Урал. Одним из крупнейших в России является Западно-Сибирский бассейн. Крупные месторождения железной руды в России расположены в Хакассии и в Алтайском крае.
С присоединением в 2014 году к России Крыма, в РФ появился ещё один крупный железорудный бассейн - Керченский.
Залежи Курской магнитной аномалии
Курская аномалия - не только самое крупное месторождение железной руды в России, но и неоспоримый мировой лидер по объему содержания железа. По количеству неочищенной руды (30 000 млн тонн) этот район уступает только одному боливийскому месторождению, запасы которого ещё уточняются специалистами.
КМА расположена на территории Курской, Орловской и Белгородской областей и имеет общую площадь в пределах 120 000 кв. км.
Основой железной руды данного региона являются магнетитовые кварциты. Именно с магнитными свойствами этого минерала связно аномальное поведение магнитной стрелки в данном районе.
Крупнейшими месторождениями КМА являются Коробковское, Новоялтинское, Михайловское, Погромецкое, Лебединское, Стойленское, Приоскольское, Яковлевское, Чернянское, Большетроицкое.
Месторождения и Карелии
Значимые месторождения железной руды в России находятся на территории Мурманской области и Республики Карелия.
Общая площадь Кольского рудного района, расположенного в пределах Мурманской области, составляет 114 900 кв. км. Нужно отметить, что добывается тут далеко не одна железная руда, но и многие другие рудные минералы - никелевые, медные, кобальтовые руды и апатиты. Среди месторождений региона следует выделить Ковдорское и Оленогорское. Основной минерал - железистый кварцит.
Крупнейшие месторождения Карелии - Аганозерское, Костомукшское, Пудожгорское. Правда, первое из них больше специализируется на добыче
Месторождения Урала
Уральские горы также богаты железной рудой. Основным районом добычи является Качканарская группа месторождений. Руда из данного региона отличается сравнительно высоким содержанием титана. Добыча производится открытым способом. Общие разведанные объемы железной руды составляют приблизительно 7000 млн тонн.
Кроме того, следует сказать, что именно на Урале расположены самые крупные металлургические комбинаты России, в частности «Магнитка» и НТМК. Но в то же время нужно отметить, что значительная часть былых запасов железных руд исчерпалась, поэтому приходится завозить их на данные предприятия также из других регионов страны.
Западно-Сибирский бассейн
Одним из крупнейших железорудных регионов России является Западно-Сибирский бассейн. Он мог бы быть крупнейшим месторождением в мире (до 393 000 млн тонн), но, по разведанным данным, пока уступает КМА и месторождению Эль-Мутун в Боливии.
Расположен бассейн преимущественно на территории Томской области и занимает площадь 260 000 кв. км. Нужно отметить, что несмотря на огромные объемы запасов руды, разведка её месторождений и добыча сопряжены с целым рядом трудностей.
Крупнейшие месторождения бассейна - Бачкарское, Чузикское, Колпашевское, Парбигское и Парабельское. Наиболее значимое и разведанное из них - первое в списке. Оно имеет площадь 1200 кв. км.
Месторождения в Хакасии
Довольно значимыми являются месторождения в Алтайском крае и Хакасии. Но если разработка первых из них ведется довольно слабо, то хакасские запасы руд добываются активно. Из конкретных месторождений следует выделить Абагазское (объем более 73 000 тыс. тонн) и Абаканское (118 400 тыс. тонн).
Для развития региона данные месторождения имеют стратегическое значение.
Керченский бассейн
Совсем недавно, в связи с присоединением Крыма, богатства России пополнились ещё и Керченским бассейном, богатым на железную руду. Он полностью расположен на территории Республики Крым, и имеет площадь более 250 кв. км. Обще запасы руд оцениваются 1800 млн тонн. Особенностью залежей руды в данном регионе является то, что они располагаются преимущественно в прогибах горных пород.
Среди основных месторождений нужно назвать Кыз-Аульское, Очерет-Бурунское, Катерлезское, Акманайское, Эльтиген-Ортельское, Новоселовское, Баксинское, Северное. Условно все эти месторождения объединены в северную и южную группу.
Другие железорудные регионы
Кроме того, в России расположено значительное количество других месторождений железной руды, которые имеют меньшее значение и объемы, чем перечисленные выше.
В крупное месторождение железных руд расположено в Кемеровской области. Его ресурсы используются для обеспечения сырьем Западно-Сибирского и Кузнецкого металлургических комбинатов.
В Восточной Сибири, кроме Хакасии, залежи железных руд имеются в Забайкалье, в Иркутском регионе и в Красноярском крае. На Дальнем Востоке - в перспективе - могут начаться крупные разработки в Якутии, Хабаровском и Приморском крае, Амурской области. Особенно богата на железо Якутия.
Впрочем, это далеко не полный перечень месторождений железной руды, которые имеются на Кроме того, не нужно забывать, что некоторые месторождения могут быть плохо разведанными, недооцененными по объемам или вообще не открытыми на данный момент.
Значение железорудной отрасли
Безусловно, добыча железной руды и последующая её переработка и экспорт имеют довольно высокое значение для экономики всей страны. Россия обладает крупнейшими запасами железных руд в мире и является одним из лидеров по их добыче и экспорту.
Мы остановились на самых важных месторождениях железной руды в России, но это далеко не полный список. Данный минерал можно найти практически в каждом экономическом районе страны. Выберите (месторождения железных руд России, кстати, полностью разведаны далеко не все) любой из них на экономической карте - и обязательно наткнетесь на такой участок.
Сегодня данная отрасль представляет очень большой интерес как перспективное направление.
Железная руда — это основное сырье для мировой металлургической промышленности. От рынка этого ископаемого в существенной мере зависит экономика разных стран, поэтому разработке рудников уделяется повышенное внимание во всем мире.
Руда: определение и особенности
Рудами называют горные породы, которые применяются для переработки и извлечения содержащихся в них металлов. Виды этих полезных ископаемых различаются по происхождению, химическому содержанию, концентрации металлов и примесей. В химическом составе руды присутствуют различные его оксиды, гидроксиды и углекислые соли железа.
Интересно! Руда востребована в хозяйстве с древних времен. Археологам удалось выяснить, что изготовление первых предметов из железа датируется II вв. до нашей эры. Впервые этот материал использовали жители Месопотамии.
Железо — распространенный в природе химический элемент. Его содержание в коре земли составляет около 4,2%. Но в чистом виде он почти не встречается, чаще всего в виде соединений — в окислах, карбонатах железа, солях и т.д. Железная руда — это соединение минералов со значительным количеством железа. В народном хозяйстве экономически обоснованным считается применение руд, содержащих более 55% этого элемента.
Что делают из руды
Железорудная промышленность — металлургическая отрасль, которая специализируется на добыче и обработке железной руды. Основное предназначение этого материала на сегодняшний день — производство чугуна и стали.
Всю продукцию, которую делают из железа, можно разделить на группы:
- Передельный чугун с повышенной концентрацией углерода (выше 2%).
- Литейный чугун.
- Сталь в слитках для изготовления проката, железобетона и стальных труб.
- Ферросплавы для выплавки стали.
Для чего нужна руда
Материал используется для выплавки чугуна и стали. Сегодня нет практически ни одной промышленной сферы, которая обходится без этих материалов.
Чугун — это сплав углерода и железа с марганцем, серой, кремнием и фосфором. Чугун производится в доменных печах, где при высоких температурах руду выделяют из оксидов железа. Практически 90% полученного чугуна является предельным и используется при выплавке стали.
Применяются различные технологии:
- электронно-лучевая выплавка для получения чистого высококачественного материала;
- вакуумная обработка;
- электро-шлаковый переплав;
- рафинирование стали (устранение вредных примесей).
Отличие стали от чугуна — минимальная концентрация примесей. Для очистки применяется окислительная выплавка в мартеновских печах.
Сталь самого высокого качества выплавляется в индукционных электрических печах с экстремально высокой температурой.
Руда отличается по концентрации содержащегося в ней элемента. Она бывает обогащенной (с концентрацией от 55%) и бедной (от 26%). Бедные руды целесообразно применять в производстве только после обогащения.
По происхождению выделяют следующие виды руд:
- Магматогенная (эндогенная) — образовавшаяся под воздействием высокой температуры;
- Поверхностная — осевшие остатки элемента на дне морских бассейнов;
- Метаморфогенная — полученная под воздействием экстремально высокого давления.
Основные соединения минералов с содержанием железа:
- Гематит (красный железняк). Самый ценный источник железа с содержанием элемента от 70% и с минимальной концентрацией вредных примесей.
- Магнетит. Химический элемент с содержанием металла от 72% отличается высокими магнитными свойствами и добывается на магнитных железняках.
- Сидерит (карбонат железа). Отмечается большое содержание пустой породы, самого железа в нем около 45-48%.
- Бурые железняки. Группа водных окислов с низким процентом железа, с примесями марганца и фосфора. Элемент с такими свойствами отличается хорошей восстанавливаемостью и пористой структурой.
Вид материала зависит от его состава и содержания дополнительных примесей. Самый распространенный красный железняк с высоким процентом железа может встречаться в разном состоянии — от очень плотного до пылевого.
Бурые железняки имеют рыхлую, слегка пористую структуру бурого или желтоватого цвета. Такой элемент часто нуждается в обогащении, при этом легко перерабатывается в руду (из него получается высококачественный чугун).
Магнитные железняки плотные и зернистые по своей структуре, выглядят как кристаллы, вкрапленные в породу. Оттенок руды — характерный черно-синий.
Как добывают руду
Добыча железной руды — это сложный технический процесс, при котором происходит погружение в земные недра с целью поиска минералов. На сегодняшний день существует два способа добычи руды: открытая и закрытая.
Открытый (карьерный способ) — распространенный и наиболее безопасный вариант по сравнению с закрытой техникой. Метод актуален для тех случаев, когда в рабочей зоне отсутствуют твердые породы, а рядом нет населенных пунктов или инженерных систем.
Сначала вырывается карьер до 350 метров глубиной, после чего со дна большими машинами собирается и вывозится железо. После добычи материал на тепловозах отправляется на заводы по изготовлению стали и чугуна.
Карьеры роются экскаваторами, но такой процесс занимает много времени. Как только машина доберется до первого пласта рудника, материал сдается на экспертизу, чтобы определить процент содержания железа и целесообразность дальнейших работ (если процент выше 55%, работы в этой местности продолжаются).
Интересно! По сравнению с закрытым способом добыча полезных ископаемых в карьерах стоит вдвое дешевле. Такая технология не требует обустройства шахт или создания тоннелей. При этом эффективность работы в открытых карьерах выше в несколько раза, а потери материала в пять раз меньше.
Закрытый способ добычи
Шахтная (закрытая) добыча руды применяется только в том случае, если планируется сохранить целостность ландшафта в той области, где ведется разработка рудных залежей. Также этот способ актуален для работ в горной местности. В этом случае создается сеть тоннелей под землей, что приводит к дополнительным расходам — строительство самой шахты и сложная транспортировка металла на поверхность. Самый главный недостаток — высокий риск для жизни рабочих, шахта может обрушиться и перекрыть доступ на поверхность.
Где добывают руду
Добыча железной руды — одна из ведущих сфер хозяйственного комплекса РФ. Но несмотря на это, доля России в мировой добыче руды составляет всего 5,6%. Мировые запасы составляют около 160 млрд. тонн. Объем чистого железа достигает 80 млрд. тонн.
Страны, богатые рудами
Распределение ископаемых по странам выглядит следующим образом:
- Россия — 18%;
- Бразилия — 18%;
- Австралия — 13%;
- Украина — 11%;
- Китай — 9%;
- Канада — 8%;
- США — 7%;
- остальные страны — 15%.
Существенные залежи железной руды отмечены в Швеции (города Фалуня и Гелливар). В Америке обнаружено большое количество руды в штате Пенсильвания. В Норвегии металл добывается в Персберге и Арендали.
Руды России
Курская магнитная аномалия — крупное месторождение железной руды в РФ и в мире, в которой объем неочищенного металла достигает 30000 млн. тонн.
Интересно! Аналитики отмечают, что масштабы добычи ископаемых на рудниках КМА сохранятся вплоть до 2020 года, в дальнейшем будет наблюдаться спад.
Площадь рудников Кольского полуострова составляет 115000 кв.км. Здесь добывается железная, никелевая, медная руды, кобальт и апатиты.
Горы Урала также входят в число самых крупных месторождений руды в РФ. Основной район разработок — Качканар. Объем рудных ископаемых составляет 7000 млн. тонн.
В меньшем объеме металл добывается в Западно-Сибирском бассейне, в Хакасии, Керченском бассейне, в Забайкальске и Иркутской области.