Где искать железную руду. Как добывают железную руду и выплавляют сталь

Как добывают железо?

Железо - важнейший химический элемент в таблице Менделеева; металл, который применяют в самых разных отраслях промышленности. Добывают его из железной руды, которая залегает в недрах земли.

Как добывают железо: способы

Существует несколько способов добычи железной руды. Выбор того или иного метода будет зависеть от месторасположения залежей, глубины залегания руды и некоторых других факторов.

Железо добывают как открытым, так и закрытым способом:

1. При выборе первого способа необходимо обеспечить подвоз всей необходимой техники непосредственно к самому месторождению. Здесь с ее помощью и будет строиться карьер. В зависимости от ширины залегания руды карьер может быть разного диаметра и до 500 метров в глубину. Этот способ добычи железной руды подходит, если полезное ископаемое находится неглубоко.
2. Более распространенным все же является закрытый способ добычи железной руды. В ходе него роются глубокие колодцы-шахты до 1000 м глубиной, в стороны от которых копаются разветвления (коридоры) - штреки. В них опускается специальное оборудование, посредством которого руда изымается из земли и поднимается на поверхность. По сравнению с открытым, закрытый способ добычи железной руды намного более опасный и затратный.

После изъятия руды из недр земли, ее грузят на специальные грузоподъемные машины, которые доставляют руду на перерабатывающие предприятия.

Переработка железной руды

Железная руда - это горная порода, в составе которой есть железо. Чтобы в дальнейшем направить железо в промышленность, его нужно добыть из породы. Для этого из каменных кусков породы выплавляют само железо, причем делают это при очень высоких температурах (до 1400-1500 градусов).

Обычно добываемая порода состоит из железа, угля и примесей. Ее загружают в доменные печи и нагревают, причем уголь сам поддерживает высокую температуру, а железо при этом приобретает жидкую консистенцию, после чего его разливают в различные формы. Шлаки при этом отделяются, а само железо остается чистым.

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.

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 – Fe 2 O 3 .

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:

1. Магматогенные образования — формируются под воздействием высоких температур.
2. Экзогенные — зародились в речных долинах в результате осадков и выветривании горных пород.
3. 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:

1. Высокое – более 55%. Это не природные образования, а уже промышленный полуфабрикат.
2. Среднее. Пример - аглоруда. Получают из богатого железом природного сырья через механическое воздействие.
3. Низкое – менее 20%. Это полученные в результате магнитного сепарирования.

Экономически немаловажно и место добычи руд:

1. Линейные — залегают в местах углублений земной поверхности, самые богатые железом, с малым содержанием серы и фосфора .
2. Плоскоподобные — в природе формируются на поверхности железосодержащих кварцитов.

По геологическим параметрам, помимо гематитов, широко распространены и активно используются:

1. Бурый железняк (nFe 2 O 3 + nH 2 O) – 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.
2. Магнитный железняк, магнетит - природный оксид железа (Fe 3 O 4). 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.
3. Шпатовый железняк, содержащий сидерит FeCO 3.
4. 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)

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:

1. 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.
2. 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:

1. Гравитационная сепарация (частицы руды из-за разной физической плотности распадаются за счет механического воздействия на материал – дробления, вибрации, вращения и отсеивания).
2. Флотация (окисление равномерно измельченного сырья воздухом, присоединяющим к себе металл).
3. 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.
4. 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.

Железная руда представляет собой минеральное образование природного характера, которое имеет в своем составе соединения железа, накопленные в таком объеме, которого достаточно для экономически выгодного его извлечения. Конечно, железо есть в составе всех горных пород. Но железными рудами называют именно те железистые соединения, которые настолько богаты этим веществом, что позволяют промышленную добычу металлического железа.

Типы железных руд и их основные характеристики

Все железные руды сильно отличаются по своему минеральному составу, наличию вредных и полезных примесей. Условиям их образования и, наконец, содержанию железа.

Основные материалы, которые относят к рудным, можно разделить на несколько групп:

• Оксиды железа, к которым относятся гематит, мартит, магнетит.
• Гидроксиды железа - гидрогетит и гетит;
• Силикаты - тюрингит и шамозит;
• Карбонаты - сидероплезит и сидерит.

В промышленных железных рудах железо содержится в различных концентрациях - от 16 до 72%. К полезным примесям, содержащимся в железных рудах, относят: Mn, Ni, Co, Mo, и пр. Есть и вредные примеси, к которым можно отнести: Zn, S, Pb, Cu и др.

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.

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.

Железная руда является основным сырьем для металлургической промышленности всего мира. Ее рынок в той или иной степени оказывает влияние на экономику разных государств. Сегодня добыча железорудных ресурсов ведется более чем в 50 странах, в числе которых находится и Российская Федерация. Она уверенно держит свои позиции в постоянной пятерке мировых лидеров. Вместе они поставляют на мировой рынок до 80% этого сырья.

Месторождения железной руды в России

По территории Российского государства железорудные ресурсы раскинуты неравномерно. Больше половины всех запасов принадлежат к докембрийским осадочным рудам. Они представлены красными, бурыми, магнитными железняками разного качества. И только 12% из них руды высокого качества, где содержание железа составляет не менее 60%. Стоит заметить, что Российское государство по запасам железной руды уступает только Бразилии. Но при этом отечественные месторождения по сравнению с зарубежными (Австралия, Индия, Бразилия) имеют более низкое качество руд и сложные геологические условия их разработки.

Крупные месторождения железной руды в России расположены в Центральном федеральном округе. На его долю приходится около 55% всей добычи сырья. Достаточно значимые месторождения разведанных запасов есть в Карелии и Мурманской области, их добыча составляет 18%. Гусевогорское месторождение Свердловской области дает почти 16% железных руд. Ведутся также разработки Куранахского и Гаринского месторождений в Амурской области, Кимканского и Костеньгинского месторождений в Еврейской АО и другие.

Курская магнитная аномалия

Возглавляют список месторождений железной руды в России карьеры Курской магнитной аномалии (КМА). Площадь ее бассейна составляет более 160 тыс. км 2 и включает территории Орловской, Белгородской, Курской, а также Воронежской областей. По запасам железа, которые исчисляется миллиардами тонн, это самый крупный бассейн мира. На сегодняшний день разведано более 30 млрд тонн богатой железной руды. Ее основная масса представлена магнетитовыми кварцитами с содержанием железа свыше 40%.

Руды КМА определяются многокомпонентной текстурой. Глубина их залегания варьируется от 30 до 650 метров. Промышленная добыча преимущественно проводится в Курской и Белгородской области, где сосредоточена значительная доля запасов руды (месторождение Стойленское, Михайловское, Лебединское и Яковлевское).

Бакчарское месторождение

Бакчарское месторождение - это наиболее исследованная часть Западно-Сибирского железорудного бассейна. Оно было открыто в 1960-е годы при разведке нефтяных залежей в Томской области и на сегодня является одним из крупнейших месторождений железной руды в России. На территории наблюдается четыре рудных пласта, которые местами сливаются в единую залежь. Образования железной руды в основном располагаются на глубине от 190 метров, но к северу погружение доходит и до 300 метров. Содержание железа в рудах местами достигает 57%. В обогащенной руде объем железа существенно прибавляет и доходит до 97%. Площадь Бакчарского месторождения составляет 16 тыс. км 2 .

Характерной особенностью богатого месторождения является присутствие попутных компонентов кобальта, титана, хрома и ванадия, что еще значительней повышает ценность руд. По предварительным оценкам геологического исследования, прогнозируемые запасы Бакчарского месторождения исчисляются почти в 110 млрд тонн. Надо отметить, что рудные горизонты этого участка сильно обводнены и это вызывает сложности в эксплуатации месторождения.

К самым крупным месторождениям железной руды в России относят и Оленегорское месторождение в Мурманской области, которое было открыто в 1932 году. Большая часть его сырьевой базы представлена железистыми кварцитами, основными минералами в которых выступают магнетит и гематит. Наличие железа в среднем составляет 31%. Руда залегает почти к самой поверхности, но рудное тело уходит на глубину более 800 метров с протяженностью 32 км. Руды этого месторождения относятся к легкообогатимым, они имеют минимальное содержание вредных примесей, что позволяет получить металл высокого качества.

По последним оценкам, запасы Оленегорского месторождения Кольского полуострова составляют 700 млн тонн железной руды. Наличие таких значительных запасов содержится в очень глубоких горизонтах, что создает необходимость в дополнительной разведке недр.

Ковдорское месторождение

В силу своей геологической истории Кольский полуостров обладает значительными залежами полезных ископаемых и вносит свой существенный вклад в экономику России. Основные месторождения железных руд в этом регионе стали разрабатывать с 1962 года, хотя открыты они были еще в довоенное время. Ковдорское железорудное месторождение является одним из крупнейших хранилищ в государстве коллекционного сырья. Здесь представлены редкие уникальные минералы, которые больше нигде не встречаются.

Ковдорские залежи разрабатываются с 1962 года, их запасы насчитывают около 650 млн тонн магнетитовых руд. Ширина рудного тела составляет 100-800 метров, а протяженность тянется более километра. Кладовые месторождения были разведаны до глубины 800 метров. Содержание железа в среднем составляет 28-30%. Помимо магнетитового концентрата из руды извлекают бадделеитовый и апатитовый концентраты.

Костомукшское месторождение

Еще одним важным регионом, где находятся месторождения железной руды в России, является Карелия. Здесь наличествует 26 месторождений и около 70 железорудных проявлений самых разных рудных формаций. Более практическое значение имеют формации железистых кварцитов, которые неплохо развиты в Западно-Карельской минерагенической зоне. Пальма первенства принадлежит Костомукшскому месторождению, которое считается самым крупным на Северо-Западе России. Запасы его руды насчитывают свыше одного млрд тонн со средним содержанием железа 32%.

Толща железистых кварцитов Костомукшского месторождения протянута полосой в 15,6 км. Она включает две залежи на глубине до 40 метров - основную и переслаивания. В основной залежи содержится до 70% всех запасов месторождения. Доминирующим рудным минералом выступает магнетит, из вредных примесей присутствует фосфор и сера. Руды Костомукшского месторождения легкообогатимые.

Также не стоит оставлять без внимания следующие железорудные месторождения: Корпангское (400 млн тонн утвержденных запасов), Пудожгорское (прогнозные ресурсы оцениваются в 302 млн тонн) и Койкарское (запасы оценены почти в 3200 тыс. тонн).

Республика Хакасия

В Хакасии располагаются одни из самых старейших месторождений железной руды в России. Ее база представлена Тейско-Балыксинским, Абакано-Анзасским и Верхнеабаканским районами.

Абагасские залежи руды на участке Кузнецкого Алатау и Минусинской котловины были обнаружены в 1933 году, но к их разработке приступили лишь 50 лет спустя. Доминирующим минералом здесь выступает магнетит, второстепенные роли отводятся пириту, гематиту и мушкетовиту. Балансовые запасы сырья насчитывают более 73 млн тонн.

Вблизи города Абаза располагается Абаканское железорудное месторождение. Его залежи представлены легкообогатимыми скарново-магнетитовыми рудами. Балансовые запасы содержат 145 млн тонн руды, средний объем железа составляет 42-45%. Месторождение было изучено до 1300 метров глубины.

Качканарские месторождения

Группа железорудных кладовых в Свердловской области известна достаточно давно, но серьезную разведку стали производить только в 30-е годы прошлого века. Она объединяет два основных месторождения: Гусевогорское и Качканарское. Залежи рудных минералов представлены магнетитом и содержат преимущественно примеси титана и ванадия. Они залегают на большой глубине и имеют очень сложную разработку.

Качканарские месторождения принадлежат к самым крупным месторождениям железной руды в России, им принадлежит 70% от добываемых руд Урала. Прогнозируемые ресурсы составляют более 12 млрд тонн руды, а разведанные запасы насчитывают 7 млрд тонн с объемом железа 16%. При обогащении руды объем железа в полученном концентрате доходит до 61%.

Бакальские месторождения

Бакальская группа железорудных залежей размещена в Саткинском районе Челябинской области. Она сосредоточена на площади в 150 км 2 и насчитывает 24 месторождения, каждое из которых располагает несколькими рудными телами. На месторождениях выделяют два типа разновидности руд: сидеритовые (с содержанием железа32 %) и бурые железняки (с содержанием железа более 50%). В разведанных и оцененных запасах лидирующая роль отводится сидеритовым рудам. Основными минералами этих месторождений являются пистомезит и сидероплезит.

На Бакальском рудном поле в эксплуатации находятся следующие карьеры: Петлинский, Центральный, Новобакальский, Сосновский, Сидеритовый, Шульдинский. Суммарный запас руды составляет один миллиард тонн. По качеству руд и по количеству железа в них Бакальское месторождение входит в число лучших месторождений железной руды в России.

Следует заметить, что железорудный промысел - один из немногих сегментов российской промышленности, который чувствует себя наиболее уверенно даже в условиях кризиса. На государственном балансе учитывается 173 железорудных месторождения. Их балансовые запасы, при сегодняшнем темпе добычи, смогут обеспечить черную металлургию более чем на 200 лет вперед.