Железные руды – основа современного производства. Добыча железной руды в россии, крупнейшие месторождения и способы добычи Как используют железную руду
Кроме широко известных нефти и газа существуют и другие не менее важные полезные ископаемые. К ним относятся руды, которые добываются для получения черных и путем переработки. Наличие рудных месторождений - это богатство любой страны.
Что такое руды?
Каждая из естественных наук по-своему отвечает на этот вопрос. Минералогия определяет руду как совокупность минералов, изучение которых необходимо для совершенствования процессов извлечения наиболее ценных из них, а химия изучает элементный состав руды, чтобы выявить качественное и количественное содержание в ней ценных металлов.
Геология рассматривает вопрос: «что такое руды?» с точки зрения целесообразности их промышленного использования, поскольку эта наука занимается изучением строения и процессов, происходящих в недрах планеты, условиями образования горных пород и минералов, разведкой новых месторождений полезных ископаемых. Они представляют собой участки на поверхности Земли, на которых вследствие геологических процессов накопилось достаточное для промышленного использования количество минеральных образований.
Образование руд
Таким образом, на вопрос: «что такое руды?» наиболее полно можно ответить так. Руда - это горная порода с промышленным содержанием в ней металлов. Только в этом случае она имеет ценность. Руды металлов образуются при остывании магмы, которая содержит их соединения. При этом они кристаллизуются, распределяясь по величине своего атомного веса. Наиболее тяжелые оседают на дно магмы и выделяются в отдельный слой. Другие минералы образуют горные породы, а оставшаяся от магмы гидротермальная жидкость растекается по пустотам. Содержащиеся в ней элементы, застывая, образуют жилы. Горные породы, разрушаясь под воздействием природных сил, откладываются на дне водоемов, образуя осадочные отложения. В зависимости от состава горных пород формируются различные руды металлов.
Железные руды
Виды этих полезных ископаемых значительно разнятся. Что такое руды, в частности, железные? Если руда содержит достаточное для промышленной переработки количество металла, она называется железной. Они различаются происхождением, химическим составом, а также содержанием металлов и примесей, которые могут быть полезными. Как правило, это сопутствующие цветные металлы, например, хром или никель, но бывают и вредные - сера или фосфор.
Химический состав представлен различными его оксидами, гидроксидами или углекислыми солями окиси железа. К разрабатываемым рудам относятся красный, бурый и магнитный железняк, а также железный блеск - они считаются самыми богатыми и содержат металла более 50 %. К бедным относят такие, в которых полезный состав меньше - 25 %.
Состав железной руды
Магнитный железняк представляет собой окись железа. Он содержит более 70 % чистого металла, однако в залежах встречается вместе с а иногда с цинковой обманкой и другими образованиями. считается самой лучшей из использующихся руд. Железный блеск тоже содержит до 70 % железа. Красный железняк - оксид железа - один из источников добычи чистого металла. А бурые аналоги имеют до 60 % содержания металла и встречаются с примесями, иногда вредными. Они представляют собой водный оксид железа и сопутствуют почти всем железным рудам. Они также удобны легкостью добычи, переработки, однако металл, получаемый из этого вида руды, невысокого качества.
По происхождению месторождения железных руд их делят на три большие группы.
- Эндогенные, или магматогенные. Их образование обусловлено геохимическими процессами, происходившими в глубинах земной коры, магматическими явлениями.
- Экзогенные, или поверхностные, месторождения создавались вследствие процессов, происходящих в приповерхностной зоне земной коры, то есть на дне озер, рек, океанов.
- Метаморфогенные месторождения формировались на достаточной глубине от поверхности земли под действием высокого давления и таких же температур.
Запасы железных руд в стране
Россия богата различными месторождениями. Самое большое в мире - это содержащая почти 50 % всех мировых запасов. В этом регионе отмечалась уже в XVIII веке, однако разработка залежей началась лишь в 30-х годах прошлого столетия. Запасы руд в этом бассейне с высоким содержанием чистого металла, они измеряются миллиардами тонн, а добыча ведется открытым или подземным методом.
Бакчарское месторождение железных руд, являющееся одним из наибольших в стране и мире, открыто в 60-х годах прошлого века. Запасы руды в нем с концентрацией чистого железа до 60 % составляют около 30 миллиардов тонн.
В Красноярском крае находится Абагасское месторождение - с магнетитовыми рудами. Открыто было оно еще в 30-х годах прошлого столетия, однако разработку его начали вести только через полвека. В Северной и Южной зонах бассейна добыча ведется открытым способом, а точное количество запасов равно 73 миллионам тонн.
Открытое еще в 1856 году, до сих пор является действующим Абаканское месторождение железных руд. Сначала разработка велась открытым способом, а с 60-х годов XX века - подземным способом на глубине до 400 метров. Содержание чистого металла в руде доходит до 48 %.
Руды никеля
Что такое руды никеля? Минеральные образования, которые используются для промышленного получения этого металла, называются никелевыми рудами. Встречаются сульфидные медно-никелевые с содержанием в них чистого металла до четырех процентов и силикатные никелевые руды, аналогичный показатель которых составляет до 2,9 %. Первый вид месторождений обычно бывает магматического типа, а силикатные руды находятся в местах коры выветривания.
Развитие никелевой промышленности в России связано с разработкой их местонахождения на Среднем Урале в середине XIX столетия. Почти 85 % сульфидных месторождений сконцентрировано в Норильском регионе. Залежи на Таймыре по богатству запасов и разнообразию минералов - самые крупные и уникальные в мире, в них находится 56 элементов таблицы Менделеева. По качеству никелевых руд Россия не уступает другим странам, преимуществом является и то, что они содержат дополнительно редкие элементы.
На Кольском полуострове сосредоточено около десяти процентов ресурсов никеля в сульфидных месторождениях, а на Среднем и Южном Урале разрабатываются силикатные залежи.
Руды России характеризуются количеством и разнообразием, необходимыми для промышленного применения. Однако в то же время они отличаются сложными природными условиями добычи, неравномерностью размещения на территории страны, несовпадением региона размещения ресурсов с плотностью населения.
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.
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
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.
По наличию прогнозируемых запасов железной руды Россия занимает лишь третье место, уступая Бразилии и Штатам. Общее количество руды в РФ оценивается примерно в 120,9 млрд тонн. Если считать по достоверности «разведданных», то наиболее точно определены запасы (категория Р1) в 92,4 млрд тонн, чуть меньше вероятность добычи в полном объеме у 16,2 млрд тонн (категория Р2) и вероятность добычи разведанной руды – 2,4 млрд тонн (категория Р3). При этом среднее содержание железа составляет 35,7%. Основная часть ресурсов сосредоточена на КМА (Курская магнитная аномалия), расположенной на европейской части России. Меньшее значение имеют месторождения, расположенные в Сибири, на Дальнем Востоке.
Распределение запасов руд по России
Доля высококачественной руды, не требующей обогащения, с количеством железа не менее 60% в России составляет почти 12,4%. В основном руды средние и бедные, с содержанием железа в пределах 16-40%. Тем не менее, большими запасами богатых руд в мире обладает только Австралия. 72% российских запасов относятся к категории рентабельных.
Сегодня в РФ насчитывается 14 крупнейших месторождений. Из них 6 находятся в районе аномалии (т.е., больше половины), что обеспечивает 88% разработки железных руд. Госбаланс РФ на своем учете имеет 198 месторождений, 19 из которых имеет забалансовые запасы. Основные места добычи железной руды, расположенные в убывающем порядке (по объему добываемых полезных ископаемых):
- месторождение Михайловское (в Курской области);
- м. Гусевгорское (в Свердловской обл.);
- м. Лебединское (в белгородской обл.);
- м. Стойленское (в Белгородской обл.);
- м. Костомукшское (Карелия);
- м. Стойло-Лебединское (в Белгородской обл.);
- м. Ковдорское (в Мурманской обл.);
- м. Рудногорское (в Иркутской обл.);
- м. Коробковское (в Белгородской обл.);
- м. Оленегорское (в Мурманской обл.);
- м. Шерегешевское (в Кемеровской обл.);
- м. Таштагольское (в Кемеровской обл.);
- м. Абаканское (Хакасия);
- м. Яковлевское (в Белгородской обл.).
В течение последнего десятилетия в РФ наблюдается рост добычи железной руды. Среднегодовой прирост составляет около 4%. Однако, есть к чему стремиться: доля российской руды в общемировой добыче - менее 5,6%. В основном вся руда в России добывается на КМА (54,6%). В Карелии и Мурманской области объем составляет 18% от общей добычи, в Свердловской области выдают «на гора» 16% руд.
Железной рудой называются природные минеральные образования, которые содержат железо в больших количествах и таких химических соединениях, что его извлечение возможно и целесообразно. Важнейшими являются: магнетит, магномагнетит, титаномагнетит, гематит, гидрогематит, гётит, гидрогётит, сидерит, железистые хлориты. Железные руды различаются по минеральному составу, содержанию железа, полезных и вредных примесей, условиям образования и промышленным свойствам.
Железные руды разделяют на богатые (более 50% железа), рядовые (50-25%) и бедные (менее 25% железа) В зависимости от химического состава их применяют для выплавки чугуна в естественном виде или после обогащения. Железные руды, использующиеся для производства стали, должны содержать определённые вещества в необходимых пропорциях. От этого зависит качество получаемого продукта. Некоторые химические элементы (помимо железа) могут извлекаться из руды и использоваться для других целей.
Месторождения железной руды разделяют по происхождению. Обычно выделяют 3 группы: магматогенные, экзогенные и метаморфогенные. Они могут подразделяться ещё на несколько групп. Магматогенные образуются в основном при воздействии на различные соединения высоких температур. Экзогенные месторождения возникли в долинах при отложении осадков и Метаморфогенные месторождения — ранее существовавшие осадочные месторождения, преобразовавшиеся в условиях высоких и температур. Наибольшее количество железной руды сосредоточено на территории России.
В состав Курской магнитной аномалии входят Приоскольское железорудное месторождение и Чернянское железорудное месторождение.
Железную руду человек начал добывать еще в конце II тысячелетия до нашей эры, уже тогда определив для себя преимущества железа по сравнению с камнем. С тех времен люди стали различать виды железных руд, хотя они еще не имели тех названий, что сегодня.
В природе железо - один из самых распространенных элементов, и в земной коре его содержится по разным данным от четырех до пяти процентов. Это четвертое место по содержанию после кислорода, кремния и алюминия.
Железо представлено не в чистом виде, оно в большем или меньшем количестве содержится в разного вида горных породах. И если по расчетам специалистов добывать железо из такой породы целесообразно и выгодно экономически, ее называют железной рудой.
За последние несколько столетий, на протяжении которых очень активно выплавляется сталь и чугун, железные руды истощаются - ведь металла требуется все больше и больше. Например, если в XVIII веке, на заре промышленной эры руды могли содержать и 65% железа, то сейчас нормальным считается содержание в руде 15 процентов элемента.
Из чего состоит железная руда.
В состав руды входит рудный и рудообразующий минералы, различные примеси и пустая порода. Соотношение этих составляющих отличается от месторождения к месторождению.
Рудный материал содержит главную массу железа, а пустая порода - это минеральные отложения, содержащие железо в очень малых количествах или не содержащие вовсе.
Оксиды, силикаты и карбонаты железа - самые часто встречающиеся рудные минералы железных руд.
Виды железной руды по содержанию железа и по местообразованию.
- С низким содержанием железа или сепарированную железную руду, ниже 20%
- Со средним содержанием железа или аглоруду
- Железосодержащая масса или окатыши - породы с высоким содержанием железа, выше 55%
Железные руды могут быть линейными - то есть залегающие в местах разломов и изгибов земной коры. Именно они наиболее богаты железом и содержат мало фосфора и серы.
Другой вид железных руд - плоскоподобные, которые содержатся на поверхности железосодержащих кварцитов.
Красные, бурые, желтые, черные железняки.
Самым распространенным видом руды является красный железняк, который образуется безводным оксидом железа гематитом, имеющим химическую формулу Fe 2 O 3 . В гематите содержится очень высокий процент железа (до 70 процентов) и мало посторонних примесей, в частности серы и фосфора.
Красные железняки могут находиться в разном физическом состоянии - от плотного до пылевого.
Бурый железняк - это водная окись железа Fe 2 O 3 *nH 2 O. Число n может изменяться в зависимости от основы, составляющей руду. Чаще всего это лимониты. Бурые железняки, в отличие от красных, содержат меньше железа - 25-50 процентов. Их структура рыхлая, пористая, а в руде много других элементов, среди которых - фосфор и марганец. В бурых железняках содержится много адсорбированной влаги, пустая же порода - глинистая. Свое название этот вид руды получил из-за характерного бурого или желтоватого цвета.
Но несмотря на довольно низкое содержание железа, из-за легкой восстановимости перерабатывать такую руду легко. Из них часто выплавляют высокачественный чугун.
Бурый железняк чаще всего нуждается в обогащении.
Магнитными рудами называют те, которые образованы магнетитом, являющимся магнитным оксидом железа Fe 3 O 4. Название подсказывает, что эти руды имеют магнитные свойства, которые утрачиваются при нагревании.
Магнитные железняки реже встречаются, чем красные. Но железа в них может содержаться даже свыше 70 процентов.
По своей структуре он может быть плотным и зернистым, может выглядеть как кристаллы, вкрапленные в породу. Цвет магнетита - черно-синий.
Еще один вид руды, который называется шпатовым железняком. Ее рудосодержащей составляющей является карбонат железа с химическим составом FeCO 3 под названием сидерит. Другое название - глинистый железняк - это если в руде содержится значительное количество глины.
Шпатовые и глинистые железняки встречаются в природе реже других руд и содержат относительно немного железа и много пустой породы. Сидериты могут преобразовываться в бурые железняки под влиянием кислорода, влаги и осадков. Поэтому залежи выглядят так: в верхних слоях это бурый железняк, а в нижних - шпатовый железняк.
