Чем добывают железную руду

Железные руды – основа современного производства

Сегодня трудно представить себе жизнь без стали, из которой изготовлены многие окружающие нас вещи.

Команда редакторов Promdevelop: предоставляем полезные статьи для любимых читателей

29 декабря 2017

Основой этого металла является железо, получаемое при плавке руды. Железная руда отличается по происхождению, качеству, способу добычи, что определяет целесообразность ее извлечения. Также железная руда отличается минеральным составом, процентным соотношением металлов и примесей, а также полезностью самых добавок.

Как выглядит железная руда, что это такое

Железо как химический элемент входит в состав многих горных пород, однако, не все они считаются сырьем для добычи. Все зависит от процентного состава вещества. Конкретно железной рудой называют минеральные образования, в которых объем полезного металла делает его извлечение экономически целесообразным.

Добывать такое сырье начали еще 3000 лет назад, так как железо позволяло изготавливать более качественные прочные изделия в сравнении с медью и бронзой (см. медная руда). И уже в то время мастера, имевшие плавильни, отличали виды руды.

Сегодня добывают следующие типы сырья для дальнейшей выплавки металла:

• Титано-магнетитовые;
• Апатит-магнетитовые;
• Магнетитовые;
• Магнетит-гематитовые;
• Гетит-гидрогетитовые.

Богатой считается железная руда, в составе которой имеется не менее 57% железа. Но, разработки могут считаться целесообразными при 26%.

Железо в составе породы находится чаще в виде оксидов, остальные добавки — это кремнеземы, сера и фосфор.

Происхождение железной руды

Все ныне известные типы руд образовались тремя способами:

Магматический

Такие руды образовывались в результате воздействия высокой температуры магмы или древней вулканической деятельности, то есть переплавки и перемешивания других горных пород. Такие полезные ископаемые — это твердые кристаллические минералы с высоким процентным составом железа. Залежи руд магматического происхождения обычно привязаны к старым зонам горообразования, где расплавленное вещество подходило близко поверхности.

Метаморфический

Так преобразовываются осадочные типы минералов. Процесс следующий: при перемещениях отдельных участков земной коры, некоторые ее пласты, содержащие необходимые элементы, попадает под залегающие выше породы. На глубине они поддаются воздействию высокой температуры и давлению верхних слоев. В течение миллионов лет такого воздействия здесь происходят химические реакции, преобразующие состав исходного материала, кристаллизация вещества. Потом в процессе очередного перемещения породы оказываются ближе к поверхности.

Обычно железная руда такого происхождения залегает не слишком глубоко и имеет высокий процент состава полезного металла. Например, как яркий образец – магнитный железняк (до 73-75% железа).

Осадочный

Главными «работниками» процесса образования руд становятся вода и ветер. Разрушающие пласты породы и перемещающие их в низины, где они накапливаются в виде слоев. Плюс вода, как реагент, может видоизменять исходный материал (выщелачивать). В итоге образуется бурый железняк – рассыпчатая и рыхлая руда, содержащая от 30% до 40% железа, с большим количеством различных примесей.

Сырье благодаря разнообразным путям образования часто перемешано в пластах с глинами, известняками и магматическими породами. Иногда разные по происхождению залежи могут быть перемешаны на одном месторождении. Но чаще всего преобладает один из перечисленных типов породы.

Установив путем геологической разведки приблизительную картину происходящих в конкретной местности процессов, определяют возможные места с залеганием железных руд. Как, например, Курская магнитная аномалия, или Криворожский бассейн, где вследствие магматических и метаморфических воздействий образовались ценные в промышленном значении типы железной руды.

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.

Запасы железной руды в мире — страны-лидеры

На сегодня по различным оценкам разведано залежей с суммарным объемом в 160 млрд. тонн руды, с которой можно получить около 80 млрд. тонн металла.

Геологическая служба США представляет данные, по которым на Россию и Бразилию приходится около 18% мировых запасов железорудного сырья.

Добыча железной руды в мире и в России

По данным геологической службы США (USGS), в 2019 году в мире было получено 2,5 млрд т железной руды. В тройку крупнейших производителей железорудного сырья вошли Австралия, Бразилия и Китай, а Россия разместилась на пятом месте.

Крупнейшие страны по добыче железной руды

В десятку по объёмам добычи железной руды за 2019 год вошли:

Австралия

Общие запасы: 32,2 млрд т (мировая доля – 10,4%)

Объём добычи в 2019 году: 930 млн т

Австралия – крупнейший производитель и экспортёр железорудного сырья на глобальном рынке. Около 90% железной руды сосредоточено в провинциях Пилбара и Хамерсли. Практически все месторождения этих участков разрабатываются открытым способом. Австралийские железорудные ресурсы отличаются высоким качеством: среднее содержание железа в руде колеблется от 55% до 64%.

Наиболее значимые рудники Австралии – Парабурду, Маунт-Уэйлбек, Маунт-Том-Прайс. Главенствующие позиции по добыче железной руды занимают две компании: BHP Billiton и Rio Tinto.

Австралийско-британский концерн Rio Tinto ведёт добычу в районах Хамерсли и Пилбара. У компании числится 16 железорудных месторождений , 4 портовых терминала и ж/д сеть длиной 1700 км.

BHP Billiton владеет множеством добывающих активов в Западной Австралии. Например, комплекс WAIO включает в себя 5 рудников и 4 перерабатывающих предприятия.

Все объекты соединены между собой ж/д сетью протяжённостью более 1 тысячи км. Кроме того, на севере страны-континента у BHP Billiton есть несколько портов для отгрузки железорудного сырья и продукции на экспорт.

Бразилия

Запасы: 17 млрд т (6,4%)

Объём добычи в 2019 году: 480 млн т

Бразилия богата на железорудные месторождения с высоким содержанием железа – свыше 60%. Главными центрами добычи являются Каражас, Железорудный Четырёхугольник и Итабира – именно там действуют крупные карьеры Кауэ, Консейсан, Агуас-Кларас, Жерману. Кроме того, большое количество железной руды на месторождениях Пику-ди-Итабириту, Тимпопеба, Консейсан.

Ключевым производителем железной руды в Бразилии считается компания Vale. Годовая производительность составляет около 350 млн т железной руды. Деятельность компании рассредоточена в трёх регионах – Северном, Южном и Юго-Восточном.

На севере Vale разрабатывает крупнейшие карьеры бассейна Каражас – именно здесь залегает руда с содержанием 67% железа. На юге действуют ГОКи Оэсте, Пику, Варжен-Гранди и Параопеба. В юго-восточной части Бразилии компания добывает железную руду ещё в 4 районах – Железорудный Четырёхугольник, Итабира, Сентрайс-Майнес и Мариана.

Китай

Запасы: 9 млрд т (5,2%)

Объём добычи в 2019 году: 350 млн т

На территории Китая открыто порядка 2 тысяч железорудных месторождений, однако большая часть из них относятся к мелким. Более 90% всего железорудного сырья залегает на востоке страны.

Около 50% всех железорудных запасов Китая залегает в провинциях Ляонин и Хэбэй. На северо-востоке КНР, в пределах провинции Ляонин расположен один из крупнейших железорудных бассейнов страны – Аньшань, получивший название «стальной столицы Китая». К крупнейшим центрам добычи также относятся Мааньшань, Баян-Обо и Дае.

Руда характеризуется лёгкой обогащаемостью, а месторождения в основном разрабатывают открытым способом. Содержание железа в рудах составляет в среднем 32-33%, что существенно ниже, чем в среднем по миру. Кроме того, полезные ископаемые отличаются повышенным содержанием вредных примесей – фосфора и алюминия.

Добычей железной руды в Китае занимается масса предприятий: среди них ключевые – Shougang Group, Gangcheng Group, Tangshan Iron & Steel, China Iron, Anshan Iron and Steel Group Corporation и другие.

Железная руда в России

Запасы: 43 млрд т (16,9%)

Объём добычи в 2019 году: 99 млн т

Хоть Россия сейчас находится на пятом месте по объёмам добычи железной руды, зато по количеству запасов имеет самые высокие показатели.

В нашей стране расположена богатейшая железорудная провинция в мире – Курская магнитная аномалия. Бассейн простирается на территории площадью 160 тысяч км² и включает в себя 4 рудных района: Михайловский, Белгородский, Орловский и Оскольский.

На их территории залегают как бедные руды (с содержанием железа 32-38%), так и богатые руды (54-62%). Залежи КМА разрабатывают «Металлоинвест», НЛМК, «Северсталь» и «Комбинат КМАруда».

Ключевые активы «Металлоинвеста» в пределах Курской магнитной аномалии – Лебединский и Михайловский горно-обогатительные комбинаты. Лебединский ГОК ведёт добычу на одноименном железорудном месторождении в Белгородской области.

Подтверждённые запасы Лебединского месторождения составляют 3,8 млрд т. В состав комбината входят фабрики обогащения, дообогащения и окомкования. Предприятие выпускает большой перечень железорудной продукции: концентрат, дообогащённый концентрат, офлюсованные/неофлюсованные окатыши и горячебрикетированное железо.

Михайловский ГОК построен в Курской области на базе одноименного месторождения с запасами в 10,4 млрд т. В состав комбината входят дробильно-сортировочная фабрика, фабрика обогащения и окомкования. Предприятие производит концентрат, офлюсованные/неофлюсованные окатыши, а также агломерационную руду.

Всего «Металлоинвест» в 2019 году выпустил 40,2 млн т железной руды, 28,1 млн т окатышей и 7,9 млн т ГБЖ/ПВЖ.

Стойленский ГОК Новолипецкого металлургического комбината (НЛМК) разрабатывает участок недр в Белгородской области. Разведанные запасы Стойленского месторождения составляют 2,8 млрд т железной руды. Продукция комбината – железорудный концентрат, железная агломерационная руда и железорудные окатыши.

В 2019 году Стойленский ГОК произвёл 18 млн т концентрата, 1 млн аглоруды и 7 млн т окатышей.

«Комбинат КМАруда» ведёт добычу на Коробковском месторождении богатых железных руд с запасами 2,2 млрд т. Холдинг владеет дивизионом «Руда и Чугун», «Порошковая металлургия», «Уголь» и «Кокс».

«Северсталь» владеет на территории КМА Яковлевским месторождением в Белгородской области. Запасы участка превышают 9 млрд тонн руды с высоком содержанием железа 60-62% и низким процентом серы и фосфора. Комбинат добывает руду и открытым, и подземным способом.

Яковлевский ГОК выпускает агломерационную и железную доменную руду. В 2019 году комбинат добыл 1,5 млн т руды. К 2023 году комбинат планирует добывать до 5 млн т руды в год.

Другие районы добычи железной руды

Помимо богатейших месторождений Курской магнитной аномалии, в России есть ещё несколько крупных железорудных провинций.

Западно-Сибирский бассейн – слабо изученный, но весьма перспективный на железную руду участок. По некоторым оценкам, в будущем эта провинция может стать крупнейшим центром добычи железной руды в мире.

Общие прогнозные ресурсы Западно-Сибирского бассейна оцениваются в 393 млрд т. На территории участка выделены Бакчарский, Колпашевский, Парабельский, Чузикский и Парбигский рудные узлы.

На территории Западно-Сибирского бассейна в большей степени разведано железорудное месторождение Бакчарское (Томская область). В его пределах потенциально может залегать около 30 млрд т руды с содержанием железа до 57%. Богатейший участок на данный момент не разрабатывается, однако в дальнейшем откроет российской железорудной промышленности огромные возможности.

Также стоит выделить несколько крупных рудных узлов в Карелии и Мурманской области. Суммарно там залегает 2,8 млрд т запасов железной руды. В Мурманской области расположены Оленегорское и Ковдорское рудные поля.

На Оленегорском месторождении разработку ведёт АО «Олкон» (входит в состав «Северстали»). Предприятие производит железорудный концентрат с содержанием железа свыше 68%.

В 2019 году Оленегорский ГОК произвёл 4,3 млн т железорудного концентрата.

Добычу на Ковдорском месторождении ведёт горно-обогатительный комбинат «ЕвроХима». Наряду с железорудным концентратом ГОК производит также апатитовый и бадделеитовый концентраты.

В Карелии ключевым железорудным месторождением является Костомукша. Его запасы исчисляются 1,1 млрд т, данный участок недр разрабатывает «Карельский окатыш» («Северсталь»).

«Карельский окатыш» производит железорудные окатыши с содержанием железа 65-66,5%. В прошлом году предприятие получило 11,2 млн т железорудного сырья.

Часть железной руды залегает на месторождениях Урала. Около 70% запасов приходится на Качканарский рудный узел. Один из наиболее значимых предприятий в регионе – Качканарский ГОК ЕВРАЗа.

Комбинат добывает железную руду на Гусевогорском и Собственно-Качканарском месторождениях с общими разведанными запасами свыше 2,9 трлн т. По итогам 2019 года ЕВРАЗ в целом получил 13,7 млн т железорудного сырья.

*Данные о запасах и объёмах добычи железной руды стран-производителей железной руды взяты на сайте USGS.

Железная руда, ее добыча и применение

Железная руда представляют собой особое минеральное образование, включающее железо, а также его соединения. Руду считают железной в том случае, если она содержит этот элемент в достаточных объемах для того, чтобы было экономически выгодно его извлекать.

Основной разновидностью железной руды является магнитный железняк. Он содержит почти 70% окиси и закиси железа. Эта руда имеет черный или серо-стальной цвет. Магнитный железняк на территории России добывают на Урале. Встречается он в недрах гор Магнитная, Высокая, Благодать и Качканар. На территории Швеции его находят в окрестностях Фалуня, Даннемора и Гелливара. В США – это Пенсильвания, а в Норвегии – Арендаль и Персберг.

В черной металлургии железорудную продукцию разделяют на три вида:

— сепарированную железную руду (с низким содержанием железа);

— аглоруду (со средним содержанием железа);

— окатыши (сырую железосодержащую массу).

Морфологические типы

Богатыми считаются такие залежи железной руды, которые содержат более 57% железа в своем составе. К бедным рудам относят те, в которых не менее 26% железа. Ученые разделили железную руду на два морфологических типа: линейный и плоскоподобный.

Железная руда линейного типа представляет собой рудные клиновидные тела в зонах изгибов и земных разломов. Данный тип отличается особенно большим содержанием железа (от 50 до 69%), но сера и фосфор в такой руде содержится в небольшом количестве.

Плоскоподобные залежи встречаются на вершинах пластов железистых кварцитов, которые представляют собой типовую кору выветривания.

Железная руда. Применение и добыча

Богатая железная руда применение находит для получения чугуна и в основном идет на выплавку в конвертерное и мартеновское производство или же непосредственно на восстановление железа. Небольшое количество используется как природная краска (охра) и утяжелитель глинистых буровых растворов.

Объем мировых запасов разведанных месторождений составляют 160 млрд. тонн, а железа в них содержится около 80 млрд. тонн. Железная руда найдена на Украине, а самыми крупными запасами чистого железа обладают Россия и Бразилиия.

Объемы мировой добычи руды растут с каждым годом. В большинстве случаев железная руда добывается открытым методом, суть которого заключается в том, что всю нужную технику доставляют к месторождению, и там же строят карьер. Глубина карьера составляет в среднем около 500 м, а его диаметр зависит от особенностей найденного месторождения. После этого при помощи специального оборудования добывают железную руду, складывают на машины, приспособленные для перевозки тяжелых грузов, и доставляют из карьера на предприятия, которые занимаются переработкой.

Недостатком открытого метода является возможность добывать руду только на небольшой глубине. Если же она лежит намного глубже, приходится возводить шахты. Вначале делают ствол, напоминающий глубокий колодец с хорошо укрепленными стенками. В разные стороны от ствола отходят коридоры, так называемые штреки. Найденную в них руду взрывают, а потом ее куски поднимают на поверхность с помощью особого оборудования. Добыча железной руды таким способом эффективна, но связана с серьезной опасностью и затратами.

Существует еще другой способ, при помощи которого добывают железную руду. Его называют СГД или скважинной гидродобычей. Руда извлекается из-под земли таким образом: бурят скважину, опускают в нее трубы с гидромонитором и очень мощной водной струей дробят породу, которую потом поднимают на поверхность. Добыча железной руды этим способом безопасна, однако, к сожалению, неэффективна. Так удается добыть лишь 3% руды, а 70% добывается с помощью шахт. Однако разработка метода СГД совершенствуется, и есть большая вероятность, что в будущем этот вариант станет основным, вытеснив шахты и карьеры.

Железная руда. Как добывают

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.