В общем понимании железные руды — это естественные минеральные образования, в состав которых входит железо и его соединения в таком количестве, когда промышленное получение железа из состава выгодно. Руда может называться железной, если на этот металл приходится большее количество от массы всего образования. Самый большой объем выработки приходится на магнитный железняк.
- Карьерный способ
Образование породы
Если рассматривать железо в качестве химического элемента, то оно входит в состав различных горных пород. Однако не все они используются в качестве сырья для добычи. Железной рудой принято называть лишь те минеральные образования, в которых содержится определенное количество минерала и его извлечение оправдано с экономической точки зрения. В природе железо распространено в виде соединений с различными веществами.
Впервые люди начали заниматься добычей железной руды более двух тысячелетий назад. Благодаря этому появилась возможность производить более прочные металлические изделия в сравнении с медными. В зависимости от происхождения, все минералы, содержащие железо, принято классифицировать на 3 группы:
- Метаморфогенные образования. Появились на месте старых осадочных месторождений под воздействием высокой температуры и давления.
- Экзогенные. Сформировались в долинах рек, благодаря воздействию ветра и воды на горные породы.
- Магматогенные. Были созданы в результате высокотемпературного воздействия.
Следует заметить, что эти группы делятся на большое количество подвидов.
Почему руда так важна?
Еще с давних времен человек познал способы добычи из земли различных материалов для своего существования. Занятие земледелием позволяло ему выращивать растения для пищи. Добыча материалов открывала доступ к самым разным целям. Это могло быть изготовление оружия, жилья, посуды.
С тех пор человек и приступил к добыче железных пород. После изучения его свойств и полезных функций для железа наступил абсолютно новый этап развития. В настоящее время трудно представить жизнь без металла — настолько он стал популярен во многих сферах. Примерно до начала ХХ века железу отводится основная масса добычи и обработки.
Железо находится в огромных количествах в недрах земли и горных породах. Однако разрабатываются только выгодные месторождения, содержащие наибольшее количество металлической руды.
Химический состав
Ценности и свойства руды во многом зависят от количества входящих в ее состав примесей. Именно от этого зависит ценность минерала и принимается решение о целесообразности его добычи. В соответствии с процентным содержанием посторонних веществ руду принято делить на несколько групп:
- Максимально богатая — содержание железа составляет более 65%.
- Богатая — 60−65%.
- Средняя — более 45%.
- Бедная — менее 45%.
Вполне очевидно, что при высоком содержании посторонних веществ для переработки руды требуется затратить больше энергии. Это в свою очередь негативно отражается на стоимости готовых изделий. Добываемая руда является совокупностью всевозможных минералов, посторонних примесей и пустой породы. Соотношение всех этих компонентов во многом зависит от месторождения.
В пустой породе также может содержаться железо, но ее переработка экономически невыгодна. Чаще всего в природе встречаются силикаты, оксиды и карбонаты железа. Кроме этого, порода может содержать и различные вредные примеси, например, фосфор, серу и т. д.
Виды и характеристики руды
Кроме химического состава породы, с экономической точки зрения, важное значение имеет и место, где планируется добывать железо. Самыми богатыми месторождениями являются линейные. Кроме этого, они содержат максимально чистую породу. А также в природе есть плоскоподобные месторождения, сформировавшиеся на поверхности железосодержащих кварцитов.
Чаще всего встречается красный железняк, основанный на оксиде гематита. В этом веществе наблюдается высокое содержание железа, а количество вредных примесей сравнительно невелико. Широко используется еще несколько типов породы:
- Бурый железняк. Это вещество представляет собой оксид и имеет грязно-желтый оттенок.
- Магнитный железняк. Формула вещества — Fe3O4. Встречается реже в сравнении с красным, но нередко содержит свыше 70% полезного минерала. Порода может быть плотной либо зернистой с вкраплениями комочков тёмно-синего оттенка. При добыче эта руда обладает магнитными свойствами, которые исчезают после высокотемпературной обработки.
- Глинистый железняк. Встречается сравнительно редко и, как правило, содержит мало полезного ископаемого.
- Шпатовый железняк. Эта порода содержит сидериты и встречается довольно редко. Из-за низкого содержания полезного минерала ее добыча не выглядит экономически выгодной.
В природе также нередко встречаются карбонаты и силикаты.
Запасы в стране и мире
Крупнейшее месторождение железной руды в России расположено на территории Орловской, Курской и Белгородской области. Следует заметить, что Курская магнитная аномалия является самым мощным источником железа не только в стране, но и во всем мире. Это природное творение столь грандиозно, что обнаружить его смогли еще в XVI столетии. Запас руды в месторождении исчисляется миллиардами тонн.
Бакчарское месторождение — еще один крупный железорудный бассейн в мире. Его местонахождение — междуречье рек Икса и Андорма, протекающих на территории Томской области. Оно было открыто в 60-х годах прошлого столетия во время поиска новых мест для добычи нефти. Площадь бассейна составляет около 16 тыс км2. Порода залегает на глубине 190−220 м.
В среднем добываемая руда содержит около 57% железа, а в обогащенной породе — до 97%. Специалисты оценивают запас руды более, чем в 27 миллиардов тонн. Сегодня в бассейне внедряются новые технологии, и вместо добычи карьерным способом планируется использовать скважинную.
В Красноярском крае находится Абагасское месторождение, открытие которого произошло в далеком 1933 году, однако активная разработка началась лишь в 60-х годах. Главным минералом, добываемым в этом бассейне, является магнетит. Кроме этого, встречается пирит, мушкетовит и гематит. Добыча породы ведется открытым способом, а предполагаемые запасы руды составляют более 70 миллионов тонн.
После Курской магнитной аномалии на мировой карте второе место занимает Криворожское месторождение, расположенное на территории Украины. В Западной Европе мощным источником железа является Лотарингский железорудный бассейн. Он расположен на территории Франции, Бельгии и Люксембурга. Разработка бассейна ведется с XIX столетия, и бо́льшая часть добываемой руды приходится на долю Франции. Общий запас руды предположительно составляет около 15 миллиардов тонн.
Добыча породы ведется подземным способом. По данным геологической службы Соединенных Штатов, основные месторождения железа находятся в России, Украине, Китае, Бразилии и Австралии.
Как добывают железную руду (72 фото)
Сегодня вместе с автором данного фоторепортажа мы отправляемся в Лебединский горно-обогатительный комбинат. Под катом вы узнаете как добывают железную руду и что происходит с ней после того, как она попала на завод
Прямо посередине карьера стоит гора с пустой породой, вокруг которой добыли всю руду содержащую железо. В скором времени планируется ее взорвать по частям и вывезти из карьера.
Сперва расскажу про сам карьер. Лебединский ГОК — является крупнейшим российским предприятием по добыче и обогащению железной руды и имеет самый крупный в мире карьер по добыче железной руды. Комбинат и карьер расположены в Белгородской области, между городами Старый Оскол и Губкин. Вид на карьер сверху. Он действительно огромный и разрастается с каждым днем. Глубина карьера Лебединского ГОКа — 250 м от уровня моря или 450 м – от поверхности земли (а диаметр – 4 на 5 километров), в него постоянно просачиваются подземные воды, и если бы не работа насосов, то он заполнился до самого верха за месяц. Он дважды занесен в книгу рекордов Гиннеса как крупнейший карьер по добыче негорючих полезных ископаемых.
Немного официальной информации: Лебединский ГОК входит в концерн «Металлоинвест» и является лидирующим производителем железорудной продукции в России. В 2011 году доля производства концентрата комбинатом в общем годовом объеме производства железорудного концентрата и аглоруды в России составила 21%. В карьере работает много всевозможной техники, но самая заметная конечно же многотонные самосвалы «Белаз» и «Caterpillar».
В год оба комбината входящих в компанию (Лебединский и Михайловский ГОК) производят около 40 млн. тонн железной руды в виде концентрата и аглоруды (это не объем добычи, а обогащенная уже руда, то есть отделенная от пустой породы). Таким образом выходит, что в день на двух ГОКах производится в среднем около 110 тысяч тонн обогащенной железной руды. Этот малыш за один раз перевозит до 220 тонн (!) железной руды.
Экскаватор дает сигнал и он аккуратно дает задний ход. Всего несколько ковшов и кузов гиганта заполнен. Экскаватор еще раз дает сигнал и самосвал отъезжает.
Недавно были закуплены «Белазы» грузоподъемностью 160 и 220 тонн (до сих пор грузоподъемность самосвалов в карьерах была не больше 136 тонн), и ожидается поступление экскаваторов «Хитачи» с емкостью ковша 23 куб.м. (в настоящее время максимальная емкость ковша карьерных экскаваторов составляет 12 куб.м.).
«Белаз» и «Caterpillar» чередуются. Импортный самосвал перевозит кстати всего 180 тонн. Самосвалы такой большой грузоподъемности – это новая техника, в настоящее время поступающая на ГОКи в рамках инвестпрограммы «Металлоинвеста» по повышению эффективности горно-транспортного комплекса.
Интересная фактура у камней, обратите внимание. Если не ошибаюсь слева кварцит, из такой руды добывают железо. Карьер полон не только железной руды, но и различными минералами. Они, в основном, не представляют интереса для дальнейшей переработки в промышленных масштабах. Сегодня из пустой породы получают мел, а также делают щебень для строительных целей.
Ежесуточно в карьере Лебединского ГОКа работает 133 единицы основной горной техники (30 большегрузных самосвалов, 38 экскаваторов, 20 бурстанков, 45 тяговых агрегатов).
Я конечно надеялся увидеть зрелищные взрывы, но даже если бы они проходили в этот день, мне все равно не удалось бы проникнуть на территорию карьера. Такой взрыв делают один раз в три недели. Вся техника по нормам безопасности (а ее немало) перед этим выводится из карьера.
Лебединский ГОК и Михайловский ГОК – два крупнейших комбината по добыче и переработке железной руды в России по объему выпускаемой продукции. обладает вторыми по величине в мире разведанными запасами железной руды — около 14,6 млрд тонн по международной классификации JORС, что гарантирует около 150 лет эксплуатационного периода при текущем уровне добычи. Так что жители Старого Оскола и Губкина надолго будут обеспечены работой.
Наверное заметили по предыдущим фотографиям, что погода была неважная, шел дождь, а в карьере стоял туман. Ближе к отъезду он слегка рассеялся, но все равно не сильно. Вытянул фото насколько возможно. Размеры карьера конечно впечатляют.
Железную руду загружают тут же в жд составы, в специальные усиленные вагоны, которые вывозят руду из карьера, они называются думпкары, их грузоподъемность – 105 тонн.
Геологические пласты, по которым можно изучать историю развития Земли.
Гигантские машины с высоты обзорной площадки кажутся не больше муравья.
Затем руду везут на комбинат, где происходит процесс отделения пустой породы методом магнитной сепарации: руду дробят мелко, потом отправляют на магнитный барабан (сепаратор), к которому в соответствии с законами физики все железное прилипает, а не железное – смывается водой. После этого из полученного железорудного концентрата делают окатыши и горячебрикетированное железо (ГБЖ), которое затем используется для выплавки стали. Горячебрикетированное железо (ГБЖ) — один из видов прямовосстановленного железа (ПВЖ). Материал с высоким (>90 %) содержанием железа, полученный по технологии, отличной от доменного передела. Используется в качестве сырья для производства стали. Высококачественный (с малым количеством вредных примесей) заменитель чугуна, металлолома. В отличие от чугуна, в производстве ГБЖ не используется угольный кокс. Процесс производства брикетированного железа базируется на обработке железорудного сырья (окатышей) высокими температурами, чаще всего, посредством природного газа.
Внутрь завода ГБЖ просто так не зайдешь, потому что процесс выпекания горячебрикетированных пирожков проходит при температуре около 900 градусов, а загорать в Старом Осколе у меня не входило в планах).
Лебединский ГОК — единственный производитель ГБЖ в России и СНГ. Комбинат начал производство этого вида продукции в 2001 году, запустив цех по производству ГБЖ (ЦГБЖ-1) с применением технологии HYL–III мощностью 1,0 миллион тонн в год. В 2007 году ЛГОК завершил строительство второй очереди цеха по производству ГБЖ (ЦГБЖ-2) с использованием технологии MIDREX с производственной мощностью 1,4 миллиона тонн в год. В настоящее время производственная мощность ЛГОКа составляет 2,4 миллиона тонн ГБЖ в год.
После карьера мы посетили Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК) входящий в Металлургический сегмент компании. В одном из цехов комбината производят вот такие стальные заготовки. Их длина может достигать от 4 до 12 метров, в зависимости от желания заказчиков.
Видите сноп искр? В том месте отрезается брусок стали.
Интересная машина с ковшом, называется бадьевоз, в него сливают шлак в процессе производства.
В соседнем цехе ОЭМК обтачивают и полируют стальные пруты разного диаметра, прошедшие прокат в другом цехе. Кстати, это комбинат — седьмое по величине предприятие в России по производству стали и стальной продукции.В 2011 году доля производства стали на ОЭМК составила 5 % от общего объема стали, производимой в Роcсии, доля производства проката также составила 5%.
ОЭМК применяет передовые технологии, включая технологию прямого восстановления железа и электродуговой плавки, что обеспечивает производство металла высокого качества, с уменьшенным содержанием примесей.
Основными потребителями металлопродукции ОЭМК на российском рынке являются предприятия автомобильной, машиностроительной, трубной, метизной и подшипниковой промышленности.
Металлопродукция ОЭМК экспортируется в Германию, Францию, США, Италию, Норвегию, Турцию, Египет и многие другие страны.
Комбинатом освоено производство сортового проката для изготовления изделий, используемых ведущими мировыми автомобилестроителями.
Кстати, не первый раз замечаю на подобных производствах женщин — крановщиц.
На этом заводе чуть ли не стерильная чистота, не характерная для подобных производств.
Нравятся сложенные аккуратно стальные пруты.
По требованию заказчика на каждое изделие клеится стикер.
На стикере проштамповывается номер плавки и код марки стали.
Противоположный конец может маркироваться краской, а к каждому пакету к готовыми изделиями крепятся бирки с номером контракта, страны назначения, марки стали, номера плавки, размера в миллиметрах, наименования поставщика и веса пакета.
Эти изделия — эталоны, по которым настраивается оборудование для точной прокатки.
А этот станок может просканировать изделие, и выявить микротрещины и дефекты до того, как металл попадет к заказчику.
На предприятии серьезно относятся к технике безопасности.
Вся вода, используемая в производстве очищается совсем недавно установленным суперсовременным оборудованием.
Это установка очистки сточных вод комбината. После обработки она чище, чем в реке, куда ее сбрасывают.
Вода техническая, почти дистиллированная. Как и любую техническую воду ее пить нельзя, но один раз можно попробовать, это не опасно для здоровья.
На следующий день мы поехали в Железногорск, находящийся в Курской области. Именно там находится Михайловский ГОК. На снимке — строящийся комплекс обжиговой машины №3. Здесь будут производить окатыши.
В его строительство будет инвестировано 450 млн. долларов. Предприятие будет построено и пущено в эксплуатацию в 2014 г.
Это макет комбината.
Затем мы поехали на карьер Михайловского ГОКа. Глубина карьера МГОКа — более 350 метров от поверхности земли, а его размер – 3 на 7 километров. На его территории на самом деле три карьера, это можно видеть на снимке со спутника. Один большой и два поменьше. Примерно через 3-5 лет карьер разрастется настолько, что станет одним большим единым, и возможно догонит по размерам Лебединский карьер.
В карьере задействовано 49 самосвалов, 54 тяговых агрегата, 21 тепловоз, 72 экскаватора, 17 буровых станков, 28 бульдозеров и 7 автогрейдеров. В остальном добыча руды на МГОКе не отличается от ЛГОКа.
В этот раз нам все-таки удалось попасть на комбинат, где железнорудный концентрат превращают в конечный продукт — окатыши.. Окатыши — комочки измельчённого рудного концентрата. Полуфабрикат металлургического производства железа. Является продуктом обогащения железосодержащих руд специальными концентрирующими способами. Используется в доменном производстве для получения чугуна.
Для производства окатышей используют железорудный концентрат. Для удаления минеральных примесей исходную (сырую) руду мелко измельчают и обогащают различными способами. Процесс изготовления окатышей часто называют «окомкование». Шихта, то есть смесь тонко измельчённых концентратов железосодержащих минералов, флюса (добавок, регулирующих состав продукта), и упрочняющих добавок (обычно это бентонитовая глина), увлажняется и подвергается окомкованию во вращающихся чашах (грануляторах) или барабанах-окомкователях. Они самые на снимке.
Подойдем поближе.
В результате окомкования получают близкие к сферическим частицы диаметром 5÷30 мм.
Довольно интересно наблюдать за процессом.
Затем окатыши по ленте направляются в корпус обжига.
Они высушиваются и обжигаются при температурах 1200÷1300° C на специальных установках — обжиговых машинах. Обжиговые машины (обычно конвейерного типа) представляют собой конвейер из обжиговых тележек (палет), которые движутся по рельсам. Но на снимке — концентрат, который вскоре попадет в барабаны.
В верхней части обжиговой машины над обжиговыми тележками располагают отопительный горн, в котором происходит сжигание газообразного, твердого или жидкого топлива и формирование теплоносителя для сушки, нагревания и обжига окатышей. Различают обжиговые машины с охлаждением окатышей непосредственно на машине и с выносным охладителем. Этого процесса к сожалению мы не увидели.
Обожжённые окатыши приобретают высокую механическую прочность. При обжиге удаляется значительная часть сернистых загрязнений. Так выглядит готовый к употреблению продукт).
Несмотря на то, что оборудование служит с советских времен, процесс автоматизирован, и для контроля за ним не нужно большого количества персонала.
Особенности добычи
Разработка месторождений может проводиться открытым или подземным способом. Второй метод наносит меньший ущерб природе, но при этом является более трудоемким. Добытую породу доставляют на комбинат, где сырье необходимо предварительно измельчить. Затем руда обогащается, железо отделяется от других элементов.
Эта процедура может проводиться несколькими способами:
- Гравитационная сепарация. Куски породы обладают различной плотностью и распадаются под механическим воздействием, например, в результате вибрации.
- Флотация. Мелкоизмельченное сырье помещается в специальную камеру, в которую затем подается воздух и рабочая жидкость. Частички железа соединяются с воздушными пузырьками и поднимаются.
- Магнитная сепарация. Полезный минерал оттягивается с помощью магнитов.
- Комбинированный. Для отделения железа от пустой породы используется сразу несколько способов.
Полученный рудной концентрат затем отправляется на металлургический комбинат.
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.
Статья в тему: Бассейн содовик стерлитамак когда откроют
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.
После металлургического комбината сталь оправляется к конечным потребителям – машиностроительным, автомобильным предприятиям, для трубной, подшипниковой и метизной промышленности.
Область использования
Сфера применения руды ограничена металлургическим производством. Она является основным сырьем для производства чугуна и различных сплавов. Таким образом, из руды делают различные металл. Однако еще 2 тысячи лет назад люди поняли, что в чистом виде железо незначительно превосходит бронзу в твердости. В результате был открыт сплав железа и углерода, который называется сталь или чугун. В первом типе материала содержится 0,1−2,14% углерода.
Следует заметить, что длительное время чугун не использовался для производства предметов. Металлурги прошлого считали его браком из-за низкой пластичности. Лишь после изобретения пушек этот материал начали применять для производства ядер. Сегодня ситуация серьезно изменилась, и чугун используется в различных областях. Лидером в черной металлургии является Китай. Эта страна значительно превосходит другие государства в производстве чугуна и сталей. При этом ведущими экспортерами являются Австралия и Бразилия.
Мировой экономике требуется все больше сырья, и во многих странах месторождения железной руды активно разрабатываются. Однако развитые государства зачастую предпочитают сократить объем собственного производства, предпочитая экспортировать относительно недорогой материал. Хотя мировые запасы железа и кажутся огромными, они все же не являются неисчерпаемыми.
История
История открытия КМА связана с необычным поведением магнитной стрелки под Курском. Впервые на это явление обратил внимание известный учёный-астроном академик П. Б. Иноходцев в 1773 г. Руководя работами по определению географического положения городов центральной части Европейской России, он обнаружил в районе Белгорода и Курска сильную аномалию поля земного магнетизма.
Более чем через 100 лет, вторично с загадкой КМА столкнулся приват-доцент Казанского университета И. Н. Смирнов, когда проводил в 1874 г. первую геомагнитную съёмку Европейской части России.
В 1883 г. приват-доцент Харьковского университета Н. Д. Пильчиков провел 71 серию наблюдений КМА. Он обнаружил её новые районы (в Марьиной и у Прохоровки). И один из первых указал на то, что причина аномалии — залежи железной руды, за что ему в 1884 году была присуждена Большая серебряная медаль Российского географического общества.
