Железная руда стала добываться человеком много веков назад. Уже тогда стали очевидными преимущества использования железа.
Найти минеральные образования, содержащие железо, довольно легко, так как этот элемент составляет около пяти процентов земной коры. В целом, железо является четвертым по распространенности элементом в природе.
В чистом виде найти его невозможно, железо содержится в определенном количестве во многих типах горных пород. Наибольшее содержание железа имеет железная руда, добыча металла из которой является наиболее экономично выгодным. От ее происхождения зависит количество содержащегося в ней железа, нормальная доля которого в составе около 15%.
Химический состав
Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:
- очень богатые, когда содержание железа в рудах превышает 65%;
- богатые, процент железа в которой варьируется в диапазоне от 60% до 65%;
- средние, от 45% и выше;
- бедные, в которых процент полезных элементов не превышает 45%.
Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.
Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.
Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку. Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.
Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.
Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.
Отрасли применения
Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.
Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.
Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:
- Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
- Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
- Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
- Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
- Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
- Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.
Месторождения железной руды
Мировые запасы железной руды ограничены в количестве и своем местоположении. Территории скопления запасов руд называют месторождениями. На сегодняшний день месторождения железных руд делят на:
- Эндогенные. Они характеризуются особым расположением в земной коре, обычно в виде титаномагнетитовых руд. Формы и расположения таких вкраплений разнообразны, могут быть в форме линз, пластов, расположенных в земной коре в виде залежей, вулканообразовных залежей, в виде различных жил и других неправильных форм.
- Экзогенные. К этому типу относятся залежи бурых железняков и других осадочных пород.
- Метаморфогенные. К которым относятся залежи кварцитов.
Месторождения таких руд можно встретить на территории всей нашей планеты. Наибольшее количество залежей сконцентрировано на территории постсоветских республик. В особенности Украины, России и Казахстана.
Большие запасы железа имеют такие страны как Бразилия, Канада, Австралия, США, Индия и ЮАР. При этом практически в каждой стране на земном шаре имеются свои разрабатываемыми месторождения, в случае дефицита которых, порода импортируется из других стран.
Обогащения железных руд
Как было указано, существует несколько типов руд. Богатые можно перерабатывать непосредственно после извлечения из земной коры, другие необходимо обогатить. Кроме процесса обогащения, переработка руды включает в себя несколько этапов, таких как сортировка, дробление, сепарация и агломерация.
На сегодняшний день существует несколько основных способов обогащения:
- Промывка.
Применяется для очистки руд от побочных примесей в виде глины или песка, вымывание которых проводят с помощью струй воды под высоким давлением. Такая операция позволяет увеличить количество содержимого железа в бедной руде примерно на 5%. Поэтому его используют только в комплексе с другими типами обогащения.
- Гравитационная очистка.
Выполняется с помощью специальных типов суспензий, плотность которых превышает плотность пустой породы, но уступает плотности железа. Под воздействием гравитационных сил побочные компоненты поднимаются на верх, а железо опускается на низ суспензии.
- Магнитная сепарация.
Наиболее распространенный способ обогащения, который основывается на различном уровне восприятия компонентами руды воздействия магнитных сил. Такую сепарацию могут проводить с сухой породой, мокрой, или в поочередном сочетании двух ее состояний.
Для переработки сухой и мокрой смеси используют специальные барабаны с электромагнитами.
- Флотация.
Для этого метода раздробленную руду в виде пыли опускают в воду с добавлением специального вещества (флотационный реагент) и воздуха. Под действием реагента железо присоединяется к воздушным пузырькам и поднимается на поверхность воды, а пустая порода опускается на дно. Компоненты, содержащие железо, собираются с поверхности в виде пены.
Железные руды - природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения в таком объёме, когда промышленное извлечение железа из этих образований целесообразно. Несмотря на то, что железо входит в большем или меньшем количестве в состав всех горных пород, под названием железных руд понимают только такие скопления железистых соединений, из которых с выгодой в экономическом отношении можно получить металлическое железо.
Железные руды представляют собой особые минеральные образования, в состав которых входит железо и его соединения. Данный тип руды считается железной, если доля этого элемента содержаться в таком объеме, чтобы в ее промышленное извлечение было экономически выгодным.
В черной металлургии используются три основных вида железорудной продукции:
— сепарированная железная руда (низкое содержание железа);
— аглоруда (среднее содержание железа);
— окатыши (сырая железосодержащая массы)
Залежи железной руды считаются богатыми, если доля железа в них составляет более 57%. Бедные железные руды могут содержать минимум 26% железа. Ученные выделяют два основных морфологических типа железной руды; линейные и плоскоподобные.
Линейные залежи железной руды представляют собой клиновидные рудные тела в зонах земных разломов, изгибов в процессе метаморфоза. Данный тип железных руд отличается особо высоким содержанием железа (54-69%) с низким содержанием серы и фосфора.
Плоскоподобные залежи можно найти на вершинах пластов железистых кварцитов. Они относятся к типовым корам выветривания.
Богатые железные руды, в основном, отправляют на выплавку в мартеновское и конверторное производство или же на прямое восстановление железа.
Основные промышленные типы месторождений железной руды:
- — пластовые осадочные месторождения;
- — комплексные титаномагнетитовые месторождения;
- — месторождения железистых кварцитов и богатых руд;
- — скарновые железорудные месторождения;
Второстепенные промышленные типы месторождений железной руды:
- — железорудные сидеритовые месторождения;
- — железорудные пластообразные латеритные месторождения;
- — комплексные карбопатитовые апатит-магнетитовые месторождения;
Мировые запасы разведанных месторождений железной руды составляют 160 миллиардов тонн, в них содержится около 80 миллиардов тонн чистого железа. Крупнейшие месторождения железной руды найдены в Украине, а крупнейшие запасы чистого железа расположены на территории России и Бразилии.
Объем мировой добычи железной руды с каждым годом растет. В 2010 году было добыто более 2,4 млрд тонн железной руды, при этом, Китай, Австралия и Бразилия обеспечили две трети добычи. Если прибавить к ним Россию и Индию, то их суммарная доля на рынке составит более 80%.
Как добывают руду
Рассмотрим несколько основных вариантов добычи железной руды. В каждом конкретном случае выбор в пользу той или иной технологии делается с учетом расположения полезных ископаемых, экономической целесообразности использования того или иного оборудования и т.п.
В большинстве случаев, добыча руды происходит карьерным способом. То есть для организации добычи, сначала вырывается глубокий карьер приблизительно 200-300 метров в глубину. После этого прямо из его дна на больших машинах вывозится железная руда. Которая сразу же после добычи на тепловозах переправляется на различные комбинаты, где из нее изготавливается сталь. На сегодняшний день многие крупные предприятия производят добычу руды, в том случае если у них есть все необходимо оборудование для проведения таких работ.
Рыть карьер следует с использованием больших экскаваторов, однако следует учесть то, что данный процесс может отнять у вас достаточно много лет. После того как экскаваторы дороют до самого первого пласта железной руды, необходимо сдать ее на анализ экспертам, чтобы они смогли определить какой именно процент железа в ней содержится. Если этот процент будет не менее 57, то в таком случае будет экономически выгодным решение о добычи руды в этой местности. Такую руда можно смело перевозить на комбинаты, ведь после переработки из нее обязательно получится сталь высокого качества.
Однако это еще не все, следует очень тщательно проверять сталь, которая появляется в результате переработки железной руды. Если качество добываемой руды не будет соответствовать европейским стандартам, то следует понять, как улучшить качество производства.
Недостаток открытого метода состоит в том, что он позволяет добывать железную руду только на сравнительно небольшой глубине. Поскольку нередко она лежит гораздо глубже – на расстоянии в 600-900 м от поверхности земли – приходится строить шахты. Сначала делают ствол шахты, который напоминает очень глубокий колодец с надежно укрепленными стенками. От ствола в разные стороны отходят коридоры, которые называются штреками. Найденную в них железную руду взрывают, а затем ее куски с помощью специального оборудования поднимают на поверхность. Этот способ добычи железной руды эффективен, но в то же время связан с серьезной опасностью и затратен.
Есть и еще один способ, позволяющий добывать железную руду. Он называется СГД или скважинная гидродобыча. Руду извлекают из-под земли следующим образом: бурят глубокую скважину, опускают туда трубы с гидромонитором и с помощью очень сильной водной струи дробят породу, а затем поднимают ее на поверхность. Этот способ безопасен, однако, к сожалению, он пока неэффективен. Благодаря этому методу удается добыть только около 3% железной руды, в то время как с помощью шахт добывается примерно 70%. Тем не менее, разработкой метода скважинной гидродобычи занимаются специалисты, а потому есть надежда, что в будущем именно этот вариант станет основным, вытеснив карьеры и шахты.
В учебниках по окружающему миру и в первом, и во втором, и в третьем, и в четвертом классе изучаю камни, руды и минералы. Часто учитель задает на дом подготовить сообщение, доклад или презентацию о какой-нибудь руде на выбор ученика. Одна из самых популярных и необходимых в жизни людей - железная руда. О ней и поговорим.
Железная руда
Я расскажу о железной руде. Железная руда - основной источник получения железа. Она, как правило, черного цвета, слегка блестит, со временем рыжеет, очень твердая, притягивает металлические предметы.
Почти все основные месторождения железной руды находятся в породах, которые образовались больше миллиарда лет назад. В то время земля была покрыта океанами. В составе планеты было много железа и в воде находилось растворенное железо. Когда в воде появились первые организмы, создающие кислород, он стал вступать в реакцию с железом. Получившиеся вещества оседали в большом количестве на морском дне, спрессовывались, превращались в руду. Со временем вода ушла, и теперь человек добывает эту железную руду.
Так же железная руда образуется при высоких температурах, например при извержении вулкана. Именно поэтому ее залежи находят и в горах.
Бывают разные виды руды: магнитный железняк, красный и бурый железняк, железный шпат.
Железная руда есть повсеместно, но добывают ее обычно только там, где в составе руды хотя бы половина - это соединения железа. В России месторождения железной руды находятся на Урале, Кольском полуострове, на Алтае, в Карелии, но самое большое в России и в мире месторождение железной руды - Курская магнитная аномалия.
Залежи руды на её территории оцениваются в 200 миллиардов тонн. Это составляет около половины всех запасов железной руды на планете. Она располагается на территории Курской, Белгородской и Орловской областей. Там находится самый большой в мире карьер для добычи железной руды - Лебединский ГОК. Это огромная яма. Карьер достигает 450 метров в глубину и около 5 км в ширину.
Сначала руду взрывают, чтобы раздробить на куски. Экскаваторы на дне карьера набирают эти куски в огромные самосвалы. Самосвалы загружают железную руду в специальные вагоны поездов, которые вывозят ее из карьера и везут на переработку на комбинат.
На комбинате руду измельчают, потом отправляют на магнитный барабан. Все железное прилипает к барабану, а не железное – смывается водой. Железо собирают и переплавляют в брикеты. Теперь из него можно плавить сталь и делать изделия.
Сообщение подготовил
ученик 4Б класса
Максим Егоров
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.