Особенности процесса по добычи руды

Состав

Элементы, из которых состоит железная руда, представлены в виде смесей с минеральными составляющими, без железа в чистом виде или металлических примесей. Они могут быть смешаны с частицами известняка, глины или других компонентов, образованных в результате извержений или других природных явлений. Чаще всего, руды встречаются в виде:

• сидерита, железного шпата;
• бурого железняка, который называют лимонитом, для него характерно озерное или болотное происхождение;
• гематита;
• магнетита.

Железные руды могут иметь вид различных соединений:

• солей;
• гидратов;
• просто окисей.

Поиск этих полезных составляющих элементов является кропотливым и трудоемким процессом. Более сложно извлечь металлические примеси из минералов.

В зависимости от количества полезных элементов, входящих в состав сырья, различают мономинеральные и полиминеральные руды.

Если мономинеральный ресурс включает в состав только один ценный минерал, то в полиминеральных ископаемых, важных составляющих металлов может быть более двух.

При наличии одного полезного минерала, железную руду называют простой, а при наличии нескольких элементов, такое сырье относят к комплексному виду

Входящие в состав комплексной руды, редкие металлические элементы, делают руду ценной и важной для извлечения и дальнейшего применения в машиностроении и приборостроении. Больше 80-ти химических элементов добывают из руды и применяют в производстве различного оборудования

По преобладанию какого-либо из минеральных элементов, руду разделяют на:

• самородную;
• фосфатную;
• карбонатную;
• сульфидную;
• силикатную;
• оксидную;
• смешанную.

Из самородных руд добывают платину и золото. Геохимический железный состав и свойства таких минералов связаны с определенными горными породами. Эта связь способствует правильности выбора территориального расположения залежей золотосодержащих и других ценных видов руд.

В зависимости от промышленной ценности железных элементов, руда может быть вкрапленной или сплошной. Последняя, по составу, имеет большее соотношение ценных минералов к примесям или является разновидностью железного соединения, а вкрапленная – включает от 20 до 60 % частиц различных форм, которые необходимо извлечь из рудных пород.

Постоянный спрос на металлические изделия, с годами, корректирует минимальный процент содержания ценных минералов в руде, которую экономически выгодно добывать. Если в середине прошлого столетия вели разработку залежей с последующей переработкой железной руды, при содержании минералов не менее 60 %, то сегодня, благодаря современному оборудованию и постоянной потребности в сырье, используют руду, с содержанием метала, на уровне 25-30 %.

Способы добычи

Все способы добычи пород можно разделить на 2 основных вида: открытый (карьеры) и закрытый (шахты). Открытый способ добычи приносит больший урон экологии, в отличие от закрытого способа. Но его применение требует небольших капитальных вложений. Руда, которая залегает неглубоко в земной коре (до 500 м), извлекается карьерным способом.

На первоначальном этапе срезается верхний слой почвы. Дальнейшие действия направлены на выемку породы с помощью ковшей специальной техники, ее погрузку на транспортеры и доставку в обогатительные комбинаты.

Железные руды Урала. Бакальское месторождение

При разработке карьеров используют технологию взрыва, для более легкой выемки породы. Взрывные работы осуществляются с использованием следующих веществ:

• аммиачная селитра;
• эмульгированная нефть.

Взрыв осуществляется за доли секунды и способен разрушить большие площади горной породы. При взрывных работах качество руды никак не страдает. Самый большой карьер не только в России, но и во всем мире расположен в Белгородской области, между Старым Осколом и городом Губкин.

Самый большой в мире карьер, добывающий руду открытым способом, находится в Белгородской области

Называется он Лебединский, его дважды заносили в книгу рекордов Гиннеса за размеры и по объемам добычи – глубина 450 м, диаметр – 5 км, по оценкам здесь залегает 14,6 млрд тонн железной руды, в сутки работают около 133 единиц машинной техники, один самосвал способен доставлять до 200 кг руды.

Примечательным фактом о данном карьере является то, что он подвергается затоплению подземными водами. Если бы не производилась их откачка, через месяц этот огромный карьер был бы полон.

Установки для разработки шахты

Однако использование карьерной разработки месторождений становится невозможным, когда уровень залегания полезной породы ниже 500 метров. В таком случае используют строительство подземных шахт. Иногда их глубина достигает нескольких километров. Под землей копаются штреки – обширные разветвления.

Машины комбайного типа врезаются шипами в горную породу, разламывая ее, затем с помощью погрузчиков она доставляется на поверхность.

Добыча руды шахтным способом довольно затратная, поскольку требует определенной инфраструктуры, а также создания безопасных условий для работы людей и техники. Частые случаи смещения земной породы и обвала шахт, их затопления и прочие катаклизмы. Поэтому этот способ не применяется в России, когда руда содержит небольшой процент железа. Хотя технологии обрабатывающей промышленности постоянно развиваются и дают возможности более продуктивного обогащения руд, содержащих железо в малых количествах.

Классификация руды

В мире существует две категории руд: черная и цветная. Вторая при этом подразделяется на металлы с высокой и невысокой плотностью, а также драгметаллы (золото, серебро, платина). Драгоценные металлы изначально добываются в форме камней, приобретая знакомый всем вид после обработки.

Ценность руды меняется в зависимости от массы в ней основного элемента. Еще классифицировать залежи можно на бедные и богатые (другое название — жирные).

Свойства также будут меняться в зависимости от имеющихся компонентов в руде. К примеру, одни могут иметь магнитные свойства, в то же время другие будут полностью инертны.

Руды черных металлов

К таким относится железо, самый популярный металл на планете. При промышленном производстве будет использоваться минерал, имеющий в составе не менее 25 % железа. При выработке минералов, содержащих меньшее количество, процесс обработки не окупит себя, как и результат не принесет никакой выгоды.

Большая часть ископаемых приходится на:

• магнитный железняк;
• красный железняк;
• железистый кварцит.

Железо залегает по всему миру. По предположительным данным экспертов, мировой запас руд черных металлов составляет примерно 800 миллиардов тонн, из них около 200 миллиардов активно добываются и перерабатываются. Цифры неточные, поэтому весьма вероятно, что в земле находятся куда большие запасы, чем можно себе представить.

Руды цветных металлов

В некоторых случаях металл руды могут обозначить как куприт, полученный от химического элемента Сu (купрум), имеющийся в группе породы. Металл очень популярен в мире, но объемы добычи не столь велики в сравнении с железом (около 0,5 % от общего количества залежей полезных ископаемых). Руда делится на шесть подтипов:

• колчеданная;
• стратиформная;
• медно-никелевая;
• гидротермальная;
• карбонатовая;
• скарновая.

Наиболее популярная и активнее добываемая — колчеданная руда, это смесь меди и железа, с небольшим количеством примесей и других элементов. За ней идет стратиформная, в виде смеси сланцев и песчаников. Остальные виды обнаруживаются очень редко и практически не используются даже в малых долях в производстве. Огромных медных залежей в природе не существует, по крайне мере из найденных, только в форме примесей. Такие породы образовывались только в результате извержения вулканов, подтверждая данную особенность.

Руды, богатые золотом

Золотая руда — природные минеральные соединения, имеющие в составе золото в таких количествах, которое делает экономически целесообразным его извлечение. Такие породы по форме и цвету очень напоминают серебро или железо. Отделить их от сплава крайне тяжело. Происходит это методом электролиза, с использованием электродов. Под воздействием электрического тока молекулы металла оседают на отрицательно заряженном катоде.

Порой золото можно обнаружить в соединении с теллуром. Еще один из металлов драгоценных руд — мальдомит (смесь с висмутом) — находят в России на Урале. Другое его название — черное золото. В Мексике или Колумбии можно обнаружить еще одну редкую руду драгоценных металлов — родий.

В России большая часть золотоносных мест находится в трех основных областях Урала — Тюменской, Челябинской, Свердловской. В меньшем объеме рудники расположены в Оренбургской области, Северо-Западном и Приволжском округах, Башкортостане. Основная масса месторождений — это золоторудные и комплексные прииски, а вот доля россыпей не превышает 17 %.

Факты добычи железной руды

В древние времена производство железа было тщательно охраняемым секретом.

Человечество знает о существовании железа в его рудах на протяжении тысячелетий. В древние времена железную руду нагревали в печи с дровами, чтобы она расплавилась и оставила шлак, содержащий железо. Этот шлак неоднократно забивали и нагревали для извлечения железа. Это железо может иметь различные формы для изготовления оружия и инструментов. Однако, прежде чем породу, содержащую железо, можно расплавить в доменной печи, его необходимо добывать или добывать изнутри поверхности земли. Добыча железной руды является очень сложной процедурой, хотя за последние несколько веков она была усовершенствована, чтобы сделать ее более эффективной и менее трудоемкой за счет использования гигантских землеройных машин.

Добыча полезных ископаемых используется для добычи железной руды

Железная руда может добываться из всех мест в мире, но чтобы быть коммерчески жизнеспособным, процент железа в этой железной руде должен составлять не менее 20%. Это потому, что более низкое содержание железа в руде сделает все деньги и усилия, приложенные для добычи руды из-под поверхности земли, большими отходами. Вот почему полезные ископаемые вблизи поверхности земли, содержащие высокий процент железа, добываются для производства железа. Большая часть добываемой в мире железной руды добывается из земной коры при открытой разработке. Это включает удаление вскрыши путем использования взрывчатых веществ для обнажения породы, содержащей железную руду. Добыча железной руды может осуществляться вручную или механизироваться в зависимости от размера шахты и запасов железной руды, подлежащих добыче. Бурение осуществляется с помощью гигантских буровых бластеров, а затем взрывчатка помещается в отверстия для удаления вскрыши. Этими взрывчатыми веществами обычно являются пороховые и желатиновые патроны. Взвешенная железная руда укладывается в штабель и загружается на большие самосвалы для перемещения в доменные печи для плавки.

Скамьи сделаны для процесса добычи железной руды

Механизированная добыча включает создание скамей, которые используются для бурения, взрывных работ и, наконец, транспортировки железной руды на дробильную установку. Длина и высота этих скамей зависят от различных факторов, таких как твердость и компактность месторождения железной руды, различия в содержании руды, требуемой производительности, производительности развернутого оборудования и так далее.

Изображения предоставлены:

Добыча железных руд в промышленных масштабах

Добывать руду человечество начало очень давно, но чаще всего это было сырье низкого качества со значительными примесями серы (осадочные породы, так называемое «болотное» железо). Масштабы разработки и выплавки постоянно увеличивались. Сегодня выстроена целая классификация различных месторождение железистых руд.

Основные типы промышленных месторождений

Все залежи руды делят на типы зависимо от происхождения породы, что в свою очередь позволяет выделить главные и второстепенные железнорудные районы.

Главные типы промышленных залежей железной руды

К ним относят следующие месторождения:

Залежи различных типов железной руды (железистые кварциты, магнитный железняк), образованной метаморфическим способом, что позволяет добывать на них очень богатые по составу руды. Обычно месторождения связаны с древнейшими процессами образования горных пород земной коры и залегают на образованиях называемых щитами.

Кристаллический щит — это формирования в виде большой изогнутой линзы. Состоит из пород, образованных еще на этапе формирования земной коры 4,5 млрд. лет назад.

Наиболее известные месторождения такого типа: Курская магнитная аномалия, Криворожский бассейн, озеро Верхнее (США/Канада), провинция Хамерсли в Австралии, и железнорудный район Минас-Жерайс в Бразилии.

Залежи пластовых осадочных пород. Эти месторождения образовались вследствие оседания богатых железом соединений, которые имеются в составе разрушенных ветром и водой минералов. Яркий образец железной руды в таких залежах – бурый железняк.

Наиболее известные и большие месторождения — это Лотарингский бассейн во Франции и Керченский на одноименном полуострове (Россия).

• Скарновые месторождения. Обычно руда имеет магматическое и метаморфическое происхождение, пласты которой после образования были смещены в момент образования гор. То есть железная руда, располагающаяся слоями на глубине, была смята в складки и перемещена на поверхность во время движения литосферных плит. Такие залежи размещаются чаще в складчатых областях в виде пластов или столбов неправильной формы. Образовались магматическим способом. Представители таких месторождений: Магнитогорское (Урал, Россия), Сарбайское (Казахстан), Айрон-Спрингс (США) и прочие.
• Титаномагнетитовые залежи руд. Их происхождение магматическое, чаще всего встречаются на выходах древних коренных пород – щитов. К ним относят бассейны и месторождения в Норвегии, Канаде, России (Качканарское, Кусинское).
• В России за 2016 год открыто около сотни месторождений полезных ископаемых

К второстепенным месторождениям относят: апатит-магнетитовые, магно-магнетитовые, сидеритовые, железомарганцевые залежи, разрабатываемые на территории России, стран Европы, Кубы и прочих.

Мировая добыча железной руды: характеристика

В мире насчитывается 98 государств, обладающих обширными месторождениями полезного ископаемого, с повышенным содержанием железа. Они отлично подходят для промышленной выработки сырья и экспорта его в зарубежные страны. Самыми крупными запасами железной руды обладает Россия, что не удивительно, учитывая геологическую структуру и размеры территории.

Здесь не только сосредоточено большое количество полезного ископаемого, но и его качественные характеристики сильно отличаются от конкурентов. Крупнейший железорудный район – Курская магнитная аномалия – считается уникальным месторождением, а по запасам сырья она не имеет аналогов в мире. Несмотря на это, главный экспортер металлов на мировой рынок – Китай.

Предполагается, что на планете содержится до 780 миллиардов тонн железорудного сырья, но на данный момент разведано всего 477 миллиардов тонн. Это огромное количество сырья, которое еще долгое время может обеспечивать человечество ценными металлическими ресурсами. Также нужно учитывать и тот факт, что потребности металлургии немного перекрываются с помощью вторичного сырья.

Запасы железной руды по странам.

Страна	Запасы (млрд тонн)	Выработка в год (млн тонн)	По содержанию железа %
Китай	9	250	9
Бразилия	7,6	185	18
Австралия	18	140	14
Россия	22,29	87	19
США	10	60	6,4
Индия	1,8	75	4
Украина	16,84	75	11
Канада	12	35	7

В Украине первенство по количеству запасов получает Криворожское месторождение. Для него характерны гематиты и магнетиты с высоким содержанием железа (55 -65%), что является сырьем высокого качества.

В США 80 % ресурсов добывается в железорудном бассейне, вблизи озера Верхнее. Большинство залежей магнетитовые, с содержанием Fe до 55%. Огромное количество добытого сырья экспортируется на мировой рынок именно отсюда. В Канаде главные месторождения располагаются на острове Ньюфаундленд и провинции Квебек. Там добываются как магнетиты, так и гематиты, содержание ценного сырья в которых достигает 57%.

Бразилия считается страной, где добывается самое качественное железорудное сырье в мире. Процентное содержание железа в минералах достигает 70%, что в природе встречается редко. Месторождения Итабири, Итабирита заполнены так называемой кусковой рудой, которая высоко ценится в мире.

Австралийская сырьевая база представлена гематитами и лемонитами (болотная руда). Это вид минералов, содержащий большое количество железа, но по качеству он уступает магнетиту. Бальная часть месторождений расположены на западном побережье страны, а самым крупным является Брокен. Месторождения Индии богаты не только гематитами, но и глиноземами, поэтому в этом полезном ископаемом встречается повышенное содержание алюминия, что отрицательно сказывается на качестве.

Методы обогащения горной породы

Прежде чем применить один из методов обогащения полученную руду необходимо измельчить, поскольку пласты могут достигать двух метров. Далее, применяется один или несколько способов обогащения:

Гравитационная сепарация

• гравитационная сепарация;
• флотация;
• магнитная сепарация;
• комплексный метод.

Гравитационная сепарация – один из лучших способов добычи. Этот способ стал широко применяться благодаря своей низкой стоимости. Гравитационную сепарацию применяют для разделения крупных и мелких частиц горной породы между собой. Применяют не только для железных, но и для оловянных, свинцовых, цинковых, платиновых и золотых руд. Необходимое оборудование состоит из виброплощадки, центробежной машины и спирали.

Метод магнитной сепарации основан на различии магнитных свойств у веществ. Благодаря этому свойству данный метод становится незаменим на производстве, когда прочие способы не дают нужного эффекта.

Магнитная сепарация

Магнитную сепарацию применяют для отделения неметаллических примесей от железной руды. В его основе простой закон физики – железо притягивается к магниту, а примеси смываются водой. Из полученного на магните сырья делают окатыши или горячебрикетированное железо.

Флотация – способ добычи руды, при котором частицы металла соединяются с пузырьками воздуха за счёт протекающей химической реакции. Для проведения флотационного разделения необходимо, чтобы полученная порода была однородной и все частицы были измельчены до одинакового размера.

Также важно учитывать качество реагентов, которые будут взаимодействовать с необходимым химическим элементом. На сегодняшний день флотация в основном используется для обновления концентратов железных руд, полученных в результате магнитной сепарации. В результате этого отработанные ранее руды дают еще 50% металла

В результате этого отработанные ранее руды дают еще 50% металла.

Довольно редко для получения необходимого сырья достаточно только одного способа разделения. Чаще всего применяют несколько способов и методик за один процесс обогащения. Суть комплексного способа заключается в измельчении, очищении спиральным классификатором от крупных примесей горных пород, обработки сырья в магнитном сепараторе. Данный распорядок повторяют несколько раз, пока не будет выработано максимум из сырья.

После обработки железной руды и получения металла в виде ГБЖ (горячебрикетированное железо), он отправляется на электрометаллургический комбинат, в котором выполняется производство металлических заготовок стандартных форм, а также нестандартных, по индивидуальному заказу. Иногда стальные заготовки могут иметь до 12 метров в длину.

Высокое качество металла обеспечивают передовые технологии его восстановления – электродуговая плавка, которая значительной мере снижает количество примесей.

После металлургического комбината сталь оправляется к конечным потребителям – машиностроительным, автомобильным предприятиям, для трубной, подшипниковой и метизной промышленности.

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.

Ежегодная добыча железных руд в мире
составляет около 2,4 млрд. тонн (на 2010 год). По добыче железных руд в мире на 2010 год лидируют:

1. Китай (около 900 млн. т);
2. Австралия (более 400 млн. т);
3. Бразилия (почти 400 млн. т).

Другими крупнейшими странами по добыче железных руд
в на-стоящее время являются: Индия, Россия, Украина, ЮАР,
США, Канада, Иран, Швеция, Казахстан,

В
енесуэла, Мексика и Мавритания.

Основными поставщиками железных руд
на мировой рынок являются Бразилия, Австралия, ЮАР, Канада, Индия, Швеция, а крупнейшими им-портёрами
— Япония, США и Западная Европа.

В мире сформировалось несколько главных «железорудных мостов»:

• Австралия → Япония и Западная Европа;
• Бразилия → Япония, США и Западная Европа;
• ЮАР → Япония и Западная Европа;
• Индия → Япония и Западная Европа.

Общее мировое производство стали
составляет около 1400 млн. тонн в год (данные на 2010 год), причём 70% стали выпускали развитые страны, однако по регио-нам мира на первое место вышла зарубежная Азия (более 57%), за ней идут зарубежная Европа (16,5%), Северная Америка (11%) и СНГ (10%). Особенно плохо развита чёрная металлургия
в странах Африки

В то же время, если развитые страны прежде всего уделяют внимание производ-ству качественных сортов стали, то развивающиеся страны — только ко-личественным показателям производства стали

Крупнейшими в мире сталелитейными странами
на 2010 год являлись:

1. Китай (около 630 млн. т);
2. Япония (около 110 млн. т);

3. США (около 80 млн. т). Материал с сайта

Наиболее высокие душевые показатели производства стали были у стран Западной Европы, а абсолютным мировым лидером по производст-ву стали на душу населения является Люксембург.

В период НТР произошёл сдвиг чёрной металлургии
развитых стран к морю и к потребителю. Возникли крупные центры металлургического производства в портовых городах: Таранто (Италия), Дюнкерк и Фос (Франция), Токио и Тиба (Япония), Чикаго, Филадельфия и Балтимор (США). И в развитых, и крупнейших развивающихся странах сохрани-ли своё значение и старые районы чёрной металлургии
, ориентирован-ные на месторождения коксующегося угля, — Рур (Германия), Донбасс (Украина), Верхняя Силезия (Польша), Пенсильвания (США), Таншань и Фушунь (Китай), Дургапур и Бокаро (Индия), железной руды — Кри-вой Рог (Украина), Лотарингия (Франция), Дулут (США), Ухань (Ки-тай) Джамшедпур (Индия) или их сочетания — Аньшань и Шэньян (Китай).

Крупнейшими экспортёрами
продукции чёрной металлургии
являют-ся Япония. Германия, Италия, Польша, Россия, Украина, Южная Корея. Основными импортёрами
— страны Западной Европы и США.

На этой странице материал по темам:

Вопросы по этому материалу:

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».

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.