Железные руды – основа современного производства. Как добывают железную руду и выплавляют сталь Двалин железная руда

Благодаря своим уникальным свойствам – ковкости, прочности, пластичности – металл широко используется любой отраслью промышленности во всем мире. Сырьем для его изготовления являются железосодержащие минералы.

Запасы в мире

Залежи железосодержащих полезных ископаемых есть на каждом материке. Их ресурсы распределены так (по убыванию):

• Европейские государства.
• Страны Азии.
• Африканский континент: ЮАР, Алжир, Либерия, Зимбабве, Ангола, Габон.
• Южная и Северная Америка.

Месторождения железной руды обнаружены на территориях 98 государств. На сегодняшний день их реальная цифра – 212 млрд т. Но ученые считают, что мировые залежи этого стратегического сырья могут исчисляться 790 миллиардами тонн.

В процентном соотношении запасы железной руды по странам мира распределены так:

• Украина – 18%.
• Россия – 16%.
• Бразилия – 13%.
• Австралия – 11%.
• Китай – 13%.
• Индия – 4%.
• Остальные – 25%.

Рудные пласты различаются по содержанию железа. Они бывают богатыми (более 50% Fe), рядовыми (25–50%), бедными (менее 25%). Поэтому в пересчете на содержание железа их запасы распределяются иначе:

• Россия – 19%.
• Бразилия – 18%.
• Австралия – 14%.
• Украина – 11%.
• Китай – 9%.
• Индия – 4%.
• Остальные – 25%.

Из всех добываемых железосодержащих минералов 87% имеют низкое качество (содержание железа 16–40%). Такое сырье требует обогащения. Россия добывает только 12% железистых соединений высокого качества, с содержанием железа более 60%. Самое качественное сырье для металлургии добывают на Австралийском материке (64% Fe).

Подсчитано, что при существующем уровне добычи руды обеспеченность мирового хозяйства железом составит 250 лет.

Крупнейшие залежи

Из всех стран мира самые богатые запасы железной руды в Российской Федерации. Они сосредоточены в нескольких регионах.

Курская магнитная аномалия. Это огромный железорудный район мирового масштаба. Здесь расположено несколько мощных месторождений. Одно из них – Лебединское (14, 6 млрд т) – за свои размеры и объемы выработки дважды заносилось в книгу рекордов Гиннеса.

А также менее богатые регионы:

• Урал.
• Кольский рудный район.
• Карелия.
• Западная Сибирь.

Кроме России, крупные месторождения находятся на территории:

• Австралии (Айрон-Ноб, Западно-Австралийское).
• США (Верхнеозерное).
• Канады (Ньюфаундлендское, Лабрадорское).
• ЮАР (Трансваальское).
• Индии (Сингбхум).
• Швеции (гора Кирунавааре).
• Китая (возле города Аньшань).

Значительные запасы железной руды имеет Украина – более 21 млрд т. Здесь есть 3 месторождения – Криворожское, Белорецкое и Кременчугское. Последнее имеет залежи с низким содержанием железа. Кроме того, они содержат много вредных примесей. На двух других месторождениях добывается железная руда высокого качества.

Богатые железистые соединения (до 68% Fe) добывают в Венесуэле. Ресурс страны составляет 2 200 млн т. На Бразильских месторождениях Каражас, Урукум содержатся более десятка миллиардов тонн богатых залежей (50–69% Fe). Около 3 000 млн т бурого рядового железняка залегает на о. Куба.

В США находятся огромные залежи железистых кварцитов, которые требуют основательного обогащения.

Рейтинг стран мира по добыче железной руды на 2017 год

Добыча руды осуществляется на территории более 50 государств. Лидерами отрасли являются Китай, Австралия, Бразилия, Россия, Индия. Совокупно они добывают 80% всех железосодержащих минералов.

Из года в год увеличиваются объемы железодобывающей отрасли во всем мире, но они не покрывают полностью потребности человечества. Многим государствам с развитыми горнодобывающей и металлургической отраслями промышленности не хватает собственных ресурсов железной руды, и они вынуждены закупать ее за границей.

Крупнейшими импортерами являются Южная Корея, Япония, США, страны Евросоюза. Даже Поднебесная – республика, которая занимает 1 место в мире по добыче руды – вынуждена ее импортировать. Больше всего экспортируют железорудного сырья Австралия, Бразилия и Индия.

Чтобы представить, как развивается железорудная отрасль, представлена сравнительная таблица по добыче руды за год (млн т):

Наблюдается неуклонный рост индийской железорудной промышленности. Предполагается, что к 2020 году ее показатели увеличатся на 35%.

Среди всех горнодобывающих компаний мира основополагающее место занимают 3 рудных гиганта:

• BHP Billiton, самая крупная австралийско-британская компания.
• Vale S. A. (бразильская компания).
• Rio Tinto, транснациональная корпорация.

Они ведут добычу во многих государствах, владеют электростанциями, заводами по обогащению железорудных ископаемых и выплавке стали, осуществляют железнодорожные и морские перевозки собственным транспортом, устанавливают мировые цены на сырье.

Железная руда – это одно из минеральных образований. Среди составляющих его элементов присутствует железо и различные соединения. Если в составе руды большая доля приходится на железо, то она классифицируется, как железная. Основная добыча железной руды приходится на магнитный железняк. В нем соединения железа занимают порядка 70%.

Запасы железной руды в мире

В рамках российского производственного комплекса основная доля приходится на добычу руды. В целом страна привносит в мировую добычу не более 6%. В общей сложности на сегодняшний день на планете находится около 160 миллиардов тонн этого ископаемого. С учетом доли железа в ней, запасы конкретно этого вещества оцениваются в 80 миллиардов тонн.

Запасы железной руды в различных странах мира таковы:

• РФ и Бразилия – по 18%.
• Австралия – 14%.
• Украина – 10%.
• КНР – 9%.
• Канада – 8%.
• США – около 7%.

Оставшиеся 15%, в различных долях распределены между прочими странами мира.

Специалисты подразделяют железорудную продукцию на несколько категорий, а именно:

• с повышенным содержанием железа (более 50% состава);
• рядовые (25–49%);
• бедные (менее 25%).

Наибольшим содержанием железа характеризуется магнитный железняк. На российской территории его запасы располагаются преимущественно в районе Уральских гор. Еще эта руда массово залегает на территории Швеции, в некоторых из штатов США.

Актуальные запасы различной руды в России сегодня составляют порядка 50 миллиардов тон. По ее запасам страна занимает третье место в мире, уступая лишь Австралии и Бразилии.

Способы добычи руды

Сейчас существует несколько основных методик добычи руды. Для каждого случая выбор делается индивидуально. Специалисты в ходе принятия решения оценивают ряд факторов, в том числе экономическую целесообразность эксплуатации определенных машин и агрегатов, особенности расположения железной руды и некоторые другие.

Карьерный способ

Основная масса мест добычи железной руды разрабатывается по карьерной методике. Она предполагает на начальном этапе работы подготовку карьера определенной глубины (в среднем 300 метров). Далее, в работу включается прочее оборудование. Рудная масса вывозится из него посредством крупных самосвалов.

Обычно горная порода сразу же переправляется на специализированные предприятия для дальнейшего изготовления из него железорудной продукции, в том числе стали.

При подготовке карьера при данном способе добычи применяются наиболее крупные и массивные экскаваторы. Как только процесс достигнет своего завершения и техника достигнет нижних слоев рудной массы, осуществляется анализ полученных образцов непосредственно перед началом добычи железной руды. По его результатам определяется конкретная доля железа в его составе.

Решение о начале разработок и добыче железной руды принимается в том случае, если анализ показывает присутствие железа в количестве более 57%. Данный вариант будет выгодным в экономическом плане. В противном случае специальная комиссия решает необходимость добычи такого материала наряду с возможными вариантами улучшения качества производства.

Имеет массу преимуществ. Основной ее недостаток состоит в том, что разработки и извлечение рудных тел могут проводиться на небольших глубинах.

Шахтный способ

На практике руда часто залегает довольно глубоко. Это обуславливает необходимость обустройства шахт. Их глубина достигает нескольких сотен метров – вплоть до километра. Изначально организуется ее ствол, который имеет внешнее сходство с колодцем.

Специализированные коридоры отходят от шахтного ствола. Их именуют штреками. Это один из самых эффективных способов добычи руды. При этом он наиболее затратен в финансовом плане и опасен.

Скважинная гидродобыча

СГД – это гидромеханический способ. В этом случае добыча предполагает организацию глубокой скважины, куда входят снабженные гидромонитором трубы. Далее, посредством струи воды горная порода откалывается и перемещается наверх.

Такой вариант характеризуется небольшой эффективностью при высокой безопасности. На практике его применяют в 3% случаев.

Методы обогащения горной породы

Процедуре обогащения в любом случае предшествует измельчение сырья. На следующем этапе проводится непосредственно обогащение по одной из методик:

• гравитационная сепарация;
• магнитная сепарация;
• флотация;
• комплексная методика.

Наибольшее практическое применение получил вариант гравитационной сепарации. Он отличается минимальной себестоимостью. Для реализации требуются такие машины, как центробежная машина, виброплощадка, спираль.

Благодаря наличию у веществ магнитных свойств, работает вариант магнитной сепарации. Она актуальна в случаях, когда остальные оказываются неэффективными.

На практике чаще требуется комплексное воздействие на руду посредством сразу нескольких способов обогащения.

Видео: Железные руды Урала

Железной рудой называются природные минеральные образования, которые содержат железо в больших количествах и таких химических соединениях, что его извлечение возможно и целесообразно. Важнейшими являются: магнетит, магномагнетит, титаномагнетит, гематит, гидрогематит, гётит, гидрогётит, сидерит, железистые хлориты. Железные руды различаются по минеральному составу, содержанию железа, полезных и вредных примесей, условиям образования и промышленным свойствам.

Железные руды разделяют на богатые (более 50% железа), рядовые (50-25%) и бедные (менее 25% железа) В зависимости от химического состава их применяют для выплавки чугуна в естественном виде или после обогащения. Железные руды, использующиеся для производства стали, должны содержать определённые вещества в необходимых пропорциях. От этого зависит качество получаемого продукта. Некоторые химические элементы (помимо железа) могут извлекаться из руды и использоваться для других целей.

Месторождения железной руды разделяют по происхождению. Обычно выделяют 3 группы: магматогенные, экзогенные и метаморфогенные. Они могут подразделяться ещё на несколько групп. Магматогенные образуются в основном при воздействии на различные соединения высоких температур. Экзогенные месторождения возникли в долинах при отложении осадков и Метаморфогенные месторождения — ранее существовавшие осадочные месторождения, преобразовавшиеся в условиях высоких и температур. Наибольшее количество железной руды сосредоточено на территории России.

В состав Курской магнитной аномалии входят Приоскольское железорудное месторождение и Чернянское железорудное месторождение.

Отрасль черной металлургии - железорудная промышленность - занимается добычей и переработкой железной руды, чтобы затем это полезное ископаемое превратилось в чугун и сталь. Так как железо является довольно распространенным элементом, получают его только из тех горных пород, в которых его больше.

Это минеральное образование человечество научилось добывать и обрабатывать позднее всего, видимо потому, что железная руда мало похожа на металл. Сейчас же без железа и стали сложно представить себе современный мир: транспортная, строительная отрасль, сельское хозяйство и многие другие сферы не могут обойтись без металла. О том, как и во что превращается железная руда в процессе несложных химических процессов, пойдет речь далее.

Виды железных руд.

Железная руда различается по количеству содержащего в ней железа. Она бывает богатой, в которой его больше 57%, и бедной - от 26%. Бедные руды используются в промышленности только после их обогащения.

По происхождению руду делят на:

• Магматогенную - руда, получившаяся в результате действия высоких температур.
• Экзогенную - осадок в морских бассейнах.
• Метаморфогенную - образовавшуюся в результате действия высокого давления.

Железные руды также разделяют на:

• красный железняк, который является наиболее распространенной и в то же время наиболее богатой на железо рудой;
• бурый железняк;
• магнитный;
• шпатовый железняк;
• титаномагнетит;
• железистый кварцит.

Этапы металлургического производства.

Ответ на главный вопрос статьи «железная руда: что из нее делают» очень прост:из железных руд добывают сталь, чугун, сталистые чугуны и железо.

При этом металлургическое производство начинается с добычи основных компонентов для производства металлов: каменного угля, железной руды, флюсов. Затем на горно-обогатительных комбинатах добытую железную руду обогащают, избавляясь от пустых пород. На специальных заводах занимаются подготовкой коксующихся углей. В доменных цехах руда превращается в чугун, из которого затем производят сталь. А сталь, в свою очередь, превращается в готовый продукт: трубы, листовую сталь, прокат и прочее.

Производство черных металлов условно делят на две стадии, в первой из них получают чугун, во второй чугун преобразовывают в сталь.

Процесс производства чугуна.

Чугун - это сплав углерода и железа, в который также входят марганец, сера, кремний, фосфор.

Чугун производят в доменных печах, в которых железная руда восстанавливается из оксидов железа при больших температурах, при этом отделяется пустая порода. Флюсы используют для уменьшения температуры плавления пустой породы. В доменную печь загружают руду, флюсы и кокс слоями.

В нижнюю часть печи подается нагретый воздух, поддерживающий горение. Так происходит череда химических процессов, в результате которых получают расплавленный чугун и шлак.

Полученный чугун бывает разных видов:

• передельный, используемый в производстве стали;
• ферросплав, который применяют также в качестве добавок при производстве стали;
• литейный.

Производство стали.

Практически 90% всего добываемого чугуна является передельным, то есть он используется в производстве стали, которую получают в мартеновских или электрических печах, в конвекторах. При этом появляются новые методы получения стали:

• электроннолучевая плавка, которая используется для получения особо чистых металлов;
• вакуумирование стали;
• электрошлаковый переплав;
• рафинирование стали.

В стали, если сравнивать его с чугуном, меньше кремния, фосфора и серы, то есть при получении стали нужно уменьшить их количество с помощью окислительной плавки, производимой в мартеновских печах.

Мартен представляет собой печь, в которой над плавильным пространством сгорает газ, создавая необходимую температуру от 1700 до 1800°C. Раскисление проводят с помощью ферромарганца и ферросилиция, затем на заключительном этапе - при помощи ферросилиция и алюминия в сталеразливочном ковше.

Сталь более высокого качества производят в индукционных и дуговых электропечах, в которых температура выше, поэтому на выходе получают тугоплавкую сталь. На первом этапе производства стали происходит окислительный процесс с помощью воздуха, кислорода и оксида шихты, на втором - восстановительный, заключающийся в раскислении стали и удалении серы.

Продукция черной металлургии.

Подводя итог в теме "железная руда: что из нее делают", нужно перечислить четыре основных продукта черной металлургии:

• передельный чугун, который от стали отличается лишь повышенным содержанием углерода (свыше 2%);
• литейный чугун;
• стальные слитки, которые подвергают обработке давлением для получения проката, используемого, например, в железобетонных конструкциях, прокат становится трубами и другими изделиями;
• ферросплавы, которые применяются в производстве стали.

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.