Полезные ископаемые железная руда где добывают
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.
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.
Характеристики
Железосодержащие минеральные образования составляют примерно 5% земной коры, что делает его четвертым по распространяемости элементом в мире.
Руда содержит множество однородных тел – минералов, а их количество и наличие самого железа служат основными критериями, определяющими ее качество. Немаловажную роль также играет количество примесей, химические, физические свойства и ряд других показателей. По содержанию железистых соединений разделяют следующие виды:
- очень богатые (железо превышает 65%);
- богатые (50%-65%);
- средние (25%-45%);
- бедные (25% и меньше).
Состав руды и прочие ее характеристики влияют на дальнейшее ее применение. В частности, она может быть использована для изготовления чугуна или стали. При этом большое количество вредных примесей осложняют процессы получения металла и увеличивают их стоимость. Некоторые же химические элементы целенаправленно извлекаются из нее.
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.
Как добывается железная руда
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.
Как происходит обогащение руды
Размеры рудных пластов могут доходить до двух метров, поэтому перед обогащением их необходимо измельчить. Далее используют следующие методы:
- Гравитационная сепарация. Чтобы разделить крупные и мелкие частицы на них оказывается механическое воздействие – дробление, вращение и т.д. Считается самым лучшим и низким по стоимости методом, поэтому получил широкое распространение.
- Магнитная сепарация. При помощи магнита происходит отделение железной руды от примесей, которые смываются водой.
- Флотация. Металлические частицы окисляются при помощи воздуха, который присоединяет их к себе. Для ее осуществления подходит только однородная и мелкоизмельченная порода.
- Комплексный способ. Когда для получения необходимого сырья недостаточно только одного из вышеперечисленных методов их комбинируют. Иногда процедура требует неоднократного повторения.
Далее полученное железорудное сырье отправляется на производство, где из них будет изготовлен металл. В чистом виде он используется достаточно редко, а вот различные его сплавы за счет индивидуальных особенностей получили повсеместное распространение.
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.
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:
- Курской;
- Орловской;
- Белгородской.
Стоит отметить, что в совокупности его границы затрагивают девять регионов центральной и южной России. Активные разработки ведутся на следующих месторождениях КМА:
- Стойленском;
- Михайловском;
- Лебединском.
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.
Железная руда стала добываться человеком много веков назад. Уже тогда стали очевидными преимущества использования железа.
Найти минеральные образования, содержащие железо, довольно легко, так как этот элемент составляет около пяти процентов земной коры. В целом, железо является четвертым по распространенности элементом в природе.
Железная руда
В чистом виде найти его невозможно, железо содержится в определенном количестве во многих типах горных пород. Наибольшее содержание железа имеет железная руда, добыча металла из которой является наиболее экономично выгодным. От ее происхождения зависит количество содержащегося в ней железа, нормальная доля которого в составе около 15%.
Химический состав
Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:
- очень богатые, когда содержание железа в рудах превышает 65%;
- богатые, процент железа в которой варьируется в диапазоне от 60% до 65%;
- средние, от 45% и выше;
- бедные, в которых процент полезных элементов не превышает 45%.
Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.
Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.
Пустая порода также может содержать железо, но ее переработка экономически не целесообразна. Наиболее часто встречающиеся минералы представляют собой оксиды, карбонаты и силикаты железа.
Следует отметить, что в составе железистых пород может содержаться огромное количество вредных веществ, среди которых можно выделить серу, мышьяк, фосфор и другие.
Типы железных руд
На сегодняшний день выделяется множество видов железных руд, характеристики и названия которых зависят от состава.
Наиболее часто в природе встречается такой вид, как красный железняк, в основе которого лежит оксид под названием гематит. Этот оксид содержит в составе количество железа, превышающее 70%, и минимальное количество побочных примесей.
Физическое состояние данного оксида может варьироваться от порошкообразного до плотного.
Бурый железняк представляет собой оксид железа с содержанием воды. Его очень часто называют лимонитом. В его составе значительно меньше железа, количество которого обычно не превышает четверти. В природе такой железняк содержится в виде рыхлой, пористой породы, со значительным содержанием марганца и фосфора. Обычно обильно насыщен влагой, имеет в качестве пустой породы глину. Из него очень часто делают чугун, несмотря на незначительную часть железа, так как он очень легко перерабатывается.
Бурый железняк
Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку. Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.
Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.
Шпатовый железняк
Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.
Отрасли применения
Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.
Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.
Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:
- Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
- Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
- Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
- Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
- Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
- Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.
Месторождения железной руды
Мировые запасы железной руды ограничены в количестве и своем местоположении. Территории скопления запасов руд называют месторождениями. На сегодняшний день месторождения железных руд делят на:
- Эндогенные. Они характеризуются особым расположением в земной коре, обычно в виде титаномагнетитовых руд. Формы и расположения таких вкраплений разнообразны, могут быть в форме линз, пластов, расположенных в земной коре в виде залежей, вулканообразовных залежей, в виде различных жил и других неправильных форм.
- Экзогенные. К этому типу относятся залежи бурых железняков и других осадочных пород.
- Метаморфогенные. К которым относятся залежи кварцитов.
Месторождения таких руд можно встретить на территории всей нашей планеты. Наибольшее количество залежей сконцентрировано на территории постсоветских республик. В особенности Украины, России и Казахстана.
Крупнейшие месторождения железных руд в России
Большие запасы железа имеют такие страны как Бразилия, Канада, Австралия, США, Индия и ЮАР. При этом практически в каждой стране на земном шаре имеются свои разрабатываемыми месторождения, в случае дефицита которых, порода импортируется из других стран.
Обогащения железных руд
Как было указано, существует несколько типов руд. Богатые можно перерабатывать непосредственно после извлечения из земной коры, другие необходимо обогатить. Кроме процесса обогащения, переработка руды включает в себя несколько этапов, таких как сортировка, дробление, сепарация и агломерация.
На сегодняшний день существует несколько основных способов обогащения:
- Промывка.
Применяется для очистки руд от побочных примесей в виде глины или песка, вымывание которых проводят с помощью струй воды под высоким давлением. Такая операция позволяет увеличить количество содержимого железа в бедной руде примерно на 5%. Поэтому его используют только в комплексе с другими типами обогащения.
- Гравитационная очистка.
Выполняется с помощью специальных типов суспензий, плотность которых превышает плотность пустой породы, но уступает плотности железа. Под воздействием гравитационных сил побочные компоненты поднимаются на верх, а железо опускается на низ суспензии.
- Магнитная сепарация.
Наиболее распространенный способ обогащения, который основывается на различном уровне восприятия компонентами руды воздействия магнитных сил. Такую сепарацию могут проводить с сухой породой, мокрой, или в поочередном сочетании двух ее состояний.
Для переработки сухой и мокрой смеси используют специальные барабаны с электромагнитами.
- Флотация.
Для этого метода раздробленную руду в виде пыли опускают в воду с добавлением специального вещества (флотационный реагент) и воздуха. Под действием реагента железо присоединяется к воздушным пузырькам и поднимается на поверхность воды, а пустая порода опускается на дно. Компоненты, содержащие железо, собираются с поверхности в виде пены.
Россия – земля, которую природа щедро одарила таким минеральным богатством как железная руда. Чтобы хотя бы примерно оценить это везение, достаточно представить роль металлических предметов в нашей жизни и перекинуть логический мостик к категориям производства.
Недаром времена, когда они только вошли в жизнь людей сотни веков назад, изменения в укладе и сознании человечества оказались настолько велики, что эпоха эта стала именоваться «железным веком».
Что такое железная руда и как она выглядит
Образования в земной коре, содержащие железо в более или менее чистом виде или его соединения с другими веществами: кислородом, серой, кремнием и др.
Рудой такие залежи называются тогда, когда добыча ценного вещества в промышленных масштабах является экономически выгодной.
Видов подобных минеральных образований очень много. Видовой лидер геологической породы – красный железняк или по-гречески гематит. Название в переводе с греческого означает «кроваво-красный», имеет химическую формулу – Fe2O3.
Оксид железа отличается сложным цветом от черного до вишневого и красного. Непрозрачный, может быть в пылевом состоянии и плотным (во втором случае обладает поверхностным блеском).
Разнообразен по форме – встречается в виде зерна, чешуек, кристаллов и даже розового бутона.
Образование железной руды
По происхождению в природе можно классифицировать полезные для человека железосодержащие минералы на несколько основных групп:
- Магматогенные образования — формируются под воздействием высоких температур.
- Экзогенные — зародились в речных долинах в результате осадков и выветривании горных пород.
- Метаморфогенные — образуются на базе старых осадочных месторождений от высокого давления и жара.
Эти группы в свою очередь делятся на многочисленные подвиды.
Виды железных руд и их характеристики
С экономической точки зрения их классифицируют прежде всего по содержанию железа:
- Высокое – более 55%. Это не природные образования, а уже промышленный полуфабрикат.
- Среднее. Пример — аглоруда. Получают из богатого железом природного сырья через механическое воздействие.
- Низкое – менее 20%. Это полученные в результате магнитного сепарирования.
Экономически немаловажно и место добычи руд:
- Линейные — залегают в местах углублений земной поверхности, самые богатые железом, с малым содержанием серы и фосфора.
- Плоскоподобные — в природе формируются на поверхности железосодержащих кварцитов.
По геологическим параметрам, помимо гематитов, широко распространены и активно используются:
- Бурый железняк (nFe2O3 + nH2O) – окись металла с участием воды на основе, обычно, лимонитов. Характерного грязно-желтоватого цвета, рыхлый, пористый. Ценного металла содержится от четверти до полсотни процентов. Немного — но вещество хорошо восстанавливается. Обогащается для дальнейшего изготовления хорошего чугуна.
- Магнитный железняк, магнетит — природный оксид железа (Fe3O4). Распространены меньше гематитовых, но зато железа в них бывает более 70%. Бывают плотными и зернистыми, в виде вкрапленных в породу кристаллов, черно-синего цвета. Изначально соединение обладает магнитными свойствами, воздействие высоких температур их нивелирует.
- Шпатовый железняк, содержащий сидерит FeCO3.
- В руде бывает большая доля глины, тогда это глинистый железняк. Редкий вид с относительно низким железо-содержанием и пустотами.
Месторождения железной руды в России
Самое крупное месторождение в мире – Курская магнитная аномалия. Природное творение настолько грандиозное, что к его осознанию шли с конца 16 века. Навигационные приборы сходили с ума от мощи электрического поля, воздействующего из-под земли на протяжении более 150 квадратных километров. Рудные запасы исчисляются миллиардным тоннажем.
В Оленегорском месторождении под Муромском разрабатываются залежи магнетитовых кварцитов.
На Кольском полуострове добывают магнетит, оливин, апатит и магнезиоферрит из Еиско-Ковдорского скопления, много рудников в Карелии на территории Костомукшского месторождения.
Одно из старейших мест добычи руды, которое можно обнаружить на карте России, расположено в Свердловской области. Оно поставляет материал с конца 18 столетия и называется Качканарская группа месторождений.
Наследие семьи предпринимателей петровской эпохи Демидовых активно преобразуется. В конце 20 века здесь стали разрабатывать Гусевогорское рудное скопление.
Запасы железной руды в мире
После грандиозного скопления под Курском самое масштабное явление среди подобных на мировой географической карте – полоса железных залежей Криворожского месторождения в Украине.
Карта месторождений железной руды в мире (для увеличения нажмите)
Далее по убыванию следует ресурс магнетитов на территории в районе шведского города Кируна – подарок вулканов, живших в древнейшие времена.
Богатства Лотарингского железорудного бассейна делят между собой три европейские страны – Франция, Люксембург и Бельгия.
В Северной Америке крупные рудники работают в Ньюфаундленде, Бель-Айленде и под Лабрадор-Сити. В Южной — места, богатые рудой, назвали Итабира и Каражас.
На северо-востоке Индии также имеются внушительные запасы руды, а на африканском континенте ее добывают в гвинейском городе Конакри.
Список распределения по странам выглядит так:
Добыча железной руды
Первый критерий способов добычи – где ведутся работы:
- На земле: когда ископаемые залегают не более, чем в полукилометре от поверхности. В этом случае экономически выгоднее (и дороже для экологии) разрыть гигантские карьеры посредством взрывных работ и специальной техники. Это открытый способ добычи.
- Под землей: большая погруженность руды в земные недра требует создания шахты. Закрытый способ добычи не так травматичен для экологической системы, но более трудоемкий и опасный для человека.
Извлеченную руду транспортируют на комбинат, где сырье измельчают для последующего обогащения. Происходит оттягивание железа из химических соединений с другими элементами.
Иногда для этого приходится пройти не один, а несколько процессов:
- Гравитационная сепарация (частицы руды из-за разной физической плотности распадаются за счет механического воздействия на материал – дробления, вибрации, вращения и отсеивания).
- Флотация (окисление равномерно измельченного сырья воздухом, присоединяющим к себе металл).
- Магнитная сепарация:
- примесь смывают потоком воды, а металл оттягивают магнитом – получается рудный концентрат;
- продукт магнитной сепарации проходит флотацию – сырье выявляет еще половину железа в чистом виде.
- Комплексный метод: использование всех указанных выше процессов, иногда и несколько раз.
Полученное в итоге горячебрикетированное железо отбывает на электрометаллургический комбинат, где принимает вид металлической заготовки стандартных форм или по индивидуальному заказу до 12 метров. А чугун отправляется в доменное производство.
Применение железной руды
Использование по прямому назначению – изготовление чугуна и стали.
А уж делают из них великое разнообразие самых разных вещей, окружающих нас: автомобили, офисная техника, трубопроводы, посуда и станки, художественная ковка и различные инструменты.
Заключение
Запасы железной руды обозначается на картах в виде равнобедренного треугольника с широким основанием черного цвета. Знак передает всю суть черной металлургии: это устойчивая основа современной производственной экономики, которую по-прежнему большинство финансистов считают истинной – в противоположность различным криптовалютным рынкам.