Залізна руда: типи, способи видобутку, сфера застосування

Залізна руда – природне мінеральне утворення, що містить залізо та його сполуки в такому обсязі, коли промисловий витяг заліза з цих утворень економічно доцільний.

Найважливішими мінералами є:

  • магнетит,
  • магномагнетіт,
  • титаномагнетит,
  • гематит,
  • гидрогематіт,
  • гетит,
  • гідрогетит,
  • сидерит,
  • залізисті хлорити.

 Залізні руди розрізняються по мінеральному складу, вмісту заліза, корисних і шкідливих домішках, умовами утворення і промисловими властивостями.

Залежно від кількості вмісту заліза в руді, її ділять на кілька типів

  • Багата залізна руда – заліза більше ніж 60%.
  • Бідна залізна руда – заліза менше ніж 25%.

Родовища залізних руд поділяють на три головні групи

  • Ендогенні родовища: Поклади корисних копалин, джерелом мінеральних речовин яких служить магма; утворюються при відокремленних магматичних розплавах, газових і рідких мінеральних розчинів в процесі охолодження і кристалізації магми в надрах Землі.
  • Екзогенні родовища: Поклади корисних копалин, пов’язані з древніми і сучасними геохімічними процесами Землі. Утворюються на поверхні Землі в її тонкій верхній частині, що включає горизонти грунтових і частково пластових підземних вод, на дні боліт, озер, річок, морів і океанів.)
  • Метаморфогенні родовища: Родовища корисних копалин, що утворилися в процесі метаморфізму гірських порід в обстановці високого тиску і температур і знаходяться серед метаморфічних комплексів.)

Що роблять із залізної руди

  • чавун: це сплав вуглецю і заліза, в який також входять марганець, сірка, кремній, фосфор. Проводять в доменних печах, в яких залізна руда відновлюється з оксидів заліза при високих температурах, при цьому відділяється порожня порода.
  • сталь: сплав заліза з вуглецем (та іншими елементами), що містить не менше 45% заліза і в якому вміст вуглецю знаходиться в діапазоні від 0,02 до 2,14%, яку отримують в мартенівських або електричних печах, в конвекторах.

Залізна руда – важливий викопний продукт, який людство стало добувати багато століть назад. З давніх часів залізо знайшло широке застосування в побутових і інших умовах життя людського суспільства. Одне з ключових переваг і властивостей залізної руди – можливість виготовлення сталі, одержуваної в процесі її плавки.

Руда заліза може мати різні властивості, мінеральний склад, а також процентне співвідношення домішок і металів в залежності від типу і місця її розробки.

 Знайти місця видобутку залізорудних мінералів з відповідним технічним оснащенням не представляється складним завданням, оскільки залізо становить більше 5% твердих покладів земної кори по всій поверхні планети.

 Згідно Вікіпедії та інших достовірних джерел, залізна руда займає четверте місце за поширеністю серед корисних копалин, що видобуваються в навколишньому світі.

Проте, знайти цей метал в природі в чистому вигляді не представляється можливим – відшукати його можна в певних кількостях у більшості відомих типів і виду каменю (гірських порід).

 Мінерали (залізорудні) одні з найбільш вигідних в плані видобутку. Від характеру походження залізної руди залежить кількісний вміст в ній заліза.

Як виглядає руда заліза і що собою являє?

В якості ключового хімічного елемента залізо входить до складу безлічі гірських порід. Проте, далеко не кожна така порода може бути потенційним сировинним продуктом для видобутку та розробки. Доцільність розробки залізних руд, як таких, багато в чому залежить від процентного складу.

Його здобиччю щільно зайнялися більше 3 тисяч років тому, що обумовлено можливістю виготовляти на основі заліза більш якісних і міцних виробів в порівнянні з бронзою і міддю, які стали добуватися ще раніше. Уже в ті часи, майстри, які працювали з плавильної, могли точно розрізняти види залізної руди.

В даний час прийнято виділяти кілька типів сировини, придатного для подальшої виплавки корисного металу:

  • магнетіновий;
  • магнетіно-апатитового;
  • магнетіно-титановий;
  • гідрогетит-гетітовий;
  • гематиту-магнетіновий.

Багатим вважається родовище залізної руди з процентним складовим вмістом заліза 57%. Але, як уже було сказано вище, доцільними можуть бути розробки покладів, в яких руда містить 26% цього корисного металу. У складі гірських порід залізо переважає у вигляді оксидів. Решта складових є фосфор, сірка і кремнезем.

Існують таблиці залізної руди, в яких відображений її сировинної, хімічний склад і процентний вміст заліза.

 Якщо керуватися чисельними показниками більшості таких таблиць, то умовно можна розділити цінні руди за ступенем їх багатства і властивостями на 4 категорії:

  • дуже багаті – зміст основного металу більше 65%;
  • помірно багаті – середній відсоток заліза 60-65%;
  • помірні – від 45% і більше;
  • бідні – менше 45% видобутих корисних елементів в цілому.

Залежно від кількості побічних домішок, що входять до складу розроблюваного родовища заліза, потрібна більша або менша кількість енергії на переробку. Від цього багато в чому залежить ефективність виробництва готової продукції на основі заліза.

Характер походження

Велика частина відомих рудникових типів була сформована під впливом трьох основних чинників. Від них, власне, залежать особливості і характеристики руди заліза.

Магматичне формування. Магматичні склади формувалися під впливом високих температур магми або за умови високої активності стародавніх вулканів. По суті, мали місце природні процеси перемішування і переплавки гірських порід.

Цей різновид корисних копалин являє собою кристалічні мінеральні копалини з’єднання, що відрізняються високим відсотком вмісту заліза.

 Поклади магматичних копалин, як правило, можна виявити в зонах старовинної освіти гористих місцевостей. Саме в цих місцях розплавлені речовини підходили максимально близько до поверхневих шарів грунту.

Метаморфічне формування. У процесі такого формування утворюються мінерали осадового типу. Суть цього процесу зводиться до пересування окремих ділянок кори Землі при якому певні пласти, багаті певними елементами, потрапляють під породи, залегші вище.

Корисні копалини, які утворилися при черговому переміщенні, мігрують ближче до земляної поверхні.

 Залізна руда, яка утворюється в процесі метаморфічного формування, як правило, має високий процентний вміст корисних металевих з’єднань і розташовується не занадто глибоко від поверхні.

 Один з найбільш поширених прикладів – залізняк магнітний, що містить в своєму складі до 75% заліза.

Осадове формування. В даному випадку основні чинники цього типу формування рудників – природні сили природи, зокрема вітри і вода.

 Пласти породи підлягають руйнуванню і переміщенню в низини – саме тут вони накопичуються, формуючи окремі шари. В якості реагенту виступає вода, яка вилуговує вихідні матеріали. 

В ході таких процесів формуються поклади бурого залізняку, що представляє собою розсипчасту, розпушену масу з високим вмістом мінеральних домішок і процентним вмістом заліза до 35-40%.

За рахунок різної специфіки освіти метаморфічних порід сировина часто перемішується всередині пластів з магматичної породою, вапняком і глиною. В одному і тому ж родовищі, позначеному відповідним знаком на карті, виявляються різні за походженням залежки, які перемішані між собою. Місця, імовірно багаті осадовими залізними рудами в цьому випадку визначаються в ході геологічних розвідувальних заходів.

Основні властивості і типи. З якої руди отримують залізо?

До найбільш поширеного типу прийнято відносити червоний залізняк, основою якого служить гематитовий оксид. У його складі міститься мінімум побічних домішок і понад 70% заліза.

Наступний по поширеності – бурий залізняк (лимонит), що представляє собою оксид заліза, який містить у своєму складі H 2 O. Як правило, до складу лимонита входить близько чверті процентного вмісту заліза. У природі бурий залізняк можна зустріти в формі пористих, пухких порід, що містять фосфор і марганець. Як порожньої породи в руді міститься глина.

Магнітна руда заліза містить в своєму складі магнітний оксид, властивості якого губляться в умовах сильного нагріву. У природі зустрічається набагато рідше перерахованих вище порід і за процентним співвідношенням заліза в деяких випадках не поступається червоному залізняку.

Железняк шпатовий – рудна порода, яка містить сидерит з високим вмістом глини в складі. Це дуже рідкісна порода, а за рахунок малого вмісту заліза видобувають його набагато рідше, особливо якщо мова йде про промислове застосування.

Крім оксидів існують інші залізорудні типи, в основу яких входять карбонати і силікати.

Географічне розташування ключових родовищ

Всі основні родовища прийнято ділити на:

  1. Метаморфогенні – кварцитові поклади;
  2. Екзогенні – бурий залізняк і інші осадові породи;
  3. Ендогенні – переважно титаномагнетитові склади.

Подібні рудні поклади зустрічаються практично на кожному континенті.

 Велика частина залізорудних покладів знаходиться на території країн СНД, зокрема це територія Казахстану, Росії та України. Досить великі запаси залізорудних скупчень можуть похвалитися такі держави, як ПАР, Індія, США, Австралія, Канада і Бразилія.

 Існують карти родовищ залізної руди, як в світових масштабах, так і з більш детальним зазначенням покладів на території конкретної держави.

Значення залізної руди і сфери, в яких вона використовується

По перевазі всі галузі, в яких задіяні ці корисні копалини, пов’язані з металургійною сферою. Здебільшого руду заліза використовують при виплавці чавуну з використанням конверторної або мартенівської печі. У свою чергу чавун широко застосовуватись у багатьох промислових галузях.

Сьогодні вкрай популярний і активно виготовляється і інший надміцний, антикорозійний сплав – сталь, для чого також використовуються залізорудні копалини. Це найбільш популярний промисловий сплав, який славиться стійкістю до корозії і високою міцністю.

Сталеві і чавунні матеріали застосовують в наступних галузях:

  • ракетобудівна і військова промисловість, виробництво спеціальної техніки;
  • машинобудування, включаючи виготовлення верстатів і інших заводських механізмів;
  • автомобільне виробництво (виготовляються автомобільні рами, елементи двигунів, корпуси та інші механічні вузли);
  • видобувна промисловість (виробництво важкого видобувного обладнання та іншої спецтехніки);
  • будівництво – армуючі матеріали, створення несучого каркаса.

Способи видобутку

Методи і способи вилучення рудних копалин ресурсів з надр залежать від глибини, на якій залягає шуканий матеріал. У цьому контексті прийнято виділяти три основні способи:

Свердловинний метод (гидродобича) – для роботи у такий спосіб фахівці бурять свердловини, що досягають пластів порід. У утворені створи поміщаються трубчасті конструкції, через які потужним водним струменем проводиться дроблення матеріалу і її витяг. Це найменш ефективний, відсталий і застарілий метод, який в наші дні використовується досить рідко.

Шахтенний метод – використовується за умови, що пласти залягають глибше (до 900 метрів). Перш за все прорубувати шахтенні створи – від них по пласту розробляються штреки. Порода дробиться і надходить на поверхню за допомогою спеціальних транспортерів.

Кар’єрний метод – на відміну від свердловинного, вважається найбільш поширеним. Його використовують для роботи на середній глибині (до 300 метрів). Для розробки застосовуються потужні екскаватори і механізми, що дроблять породу. Після дроблення матеріал відвантажують і транспортують прямо на збагачувальний комбінат.

Як збагачуються залізорудні матеріали?

В силу існування різних типів руд за ступенем того, скільки заліза міститься в руді, менш збагачені матеріали відправляються на спеціальні комбінати, де вони піддаються сортуванню, дробленню, сепарації і агломерації.

В цілому можна виділити 4 основні методи рудного збагачення:

Флотація. Спеціально підготовлена Пиловидна маса занурюється в H 2 O з додаванням повітря і речовин, які називаються флотаційними реагентами. Звідси і назва самого процесу – флотація. Вони з’єднують частинки заліза з бульбашками повітря і піднімають їх на поверхню в пінистому вигляді. Порожні породи осідають на дні.

Магнітна сепарація. Найпоширеніший спосіб, заснований на різниці впливу магнетизму на різні складові рудної маси. Сепарація може проводитися у випадку з мокрими і сухими породами. В ході переробки використовуються барабанні механізми, оснащені потужними електромагнітними елементами.

Гравітаційне очищення. Для її проведення використовуються спеціальні суспензії з щільністю нижче щільності заліза і більша за густину порожніх порід. Природні сили гравітації виштовхують побічні складові догори, а суспензія вбирає в себе частки заліза і залишає їх знизу.

Промивання. Використовується для усунення з видобутих матеріалів пісків і глини – для їх відділення досить використовувати водний струмінь під великим напором. Процес відбувається під високим тиском і забезпечує до 5% збагачення. Це порівняно малий показник, тому цей метод завжди використовується в парі з іншими способами.

Сподобалася стаття? Поділитися з друзями:
Знай все!
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: