Руди заліза. Що таке руда? Родовище залізняку. Руди Росії. Види залізняку
Галузь чорної металургії - залізорудна промисловість - займається видобутком і переробкою залізної руди, щоб потім ця корисна копалина перетворилася на чавун і сталь. Так як залізо є досить поширеним елементом, одержують його лише з тих гірських порід, у яких його більше.
Цю мінеральну освіту людство навчилося здобувати та обробляти найпізніше, мабуть тому, що залізна руда мало схожа на метал. Зараз без заліза і стали складно уявити собі сучасний світ: транспортна, будівельна галузь, сільське господарствота багато інших сфер не можуть обійтися без металу. Про те, як і на що перетворюється залізна руда в процесі нескладних хімічних процесів, йтиметься далі.
Види залізняку.
Залізна руда відрізняється за кількістю заліза, що містить в ній. Вона буває багатою, в якій його більше 57%, і бідною – від 26%. Бідні руди використовують у промисловості лише після їх збагачення.
За походженням руду поділяють на:
- Магматогенна - руда, що вийшла в результаті дії високих температур.
- Екзогенну – осад у морських басейнах.
- Метаморфогенну - що утворилася внаслідок дії високого тиску.
Залізні руди також поділяють на:
- червоний залізняк, який є найпоширенішою і водночас найбагатшою на залізо рудою;
- бурий залізняк;
- магнітний;
- шпатовий залізняк;
- титаномагнетит;
- залізистий кварцит.
Етапи металургійного виробництва.
Відповідь на головне питаннястатті «залізна руда: що з неї роблять» дуже простий: із залізних руд добувають сталь, чавун, чавуни сталеві і залізо.
При цьому металургійне виробництво починається із видобутку основних компонентів для виробництва металів: кам'яного вугілля, залізняку, флюсів. Потім на гірничо-збагачувальних комбінатах добуту залізну руду збагачують, позбавляючись порожніх порід. На спеціальних заводах займаються підготовкою коксівного вугілля. У доменних цехах руда перетворюється на чавун, з якого потім виробляють сталь. А сталь, у свою чергу, перетворюється на готовий продукт: труби, листову сталь, прокат та інше.
Виробництво чорних металів умовно ділять на дві стадії, у першій їх отримують чавун, на другий чавун перетворюють на сталь.
Процес виробництва чавуну.
Чавун - це сплав вуглецю та заліза, до якого також входять марганець, сірка, кремній, фосфор.
Чавун виробляють у доменних печах, у яких залізна руда відновлюється з оксидів заліза за високих температур, у своїй відокремлюється порожня порода. Флюси використовують зменшення температури плавлення порожньої породи. У доменну піч завантажують руду, флюси та кокс шарами.
У нижню частину печі подається нагріте повітря, яке підтримує горіння. Так відбувається низка хімічних процесів, у яких отримують розплавлений чавун і шлак.
Отриманий чавун буває різних видів:
- передільний, що використовується у виробництві сталі;
- феросплав, який застосовують також як добавки при виробництві сталі;
- ливарний.
Виробництво сталі.
Практично 90% всього чавуну, що видобувається, є передельним, тобто він використовується у виробництві сталі, яку отримують у мартенівських або електричних печах, у конвекторах. При цьому з'являються нові методи одержання сталі:
- електроннопроменеву плавку, яка використовується для отримання особливо чистих металів;
- вакуумування сталі;
- електрошлаковий переплав;
- рафінування сталі.
У сталі, якщо порівнювати його з чавуном, менше кремнію, фосфору і сірки, тобто при отриманні сталі потрібно зменшити їх кількість за допомогою плавки окислювальної, виробленої в мартенівських печах.
Мартен є піч, у якій над плавильним простором згоряє газ, створюючи необхідну температуру від 1700 до 1800°C. Розкислення проводять за допомогою феромарганцю та феросиліцію, потім на заключному етапі- за допомогою феросиліцію та алюмінію в сталерозливному ковші.
Сталь вищої якості виробляють в індукційних та дугових електропечах, у яких температура вища, тому на виході одержують тугоплавку сталь. На першому етапі виробництва сталі відбувається окислювальний процес за допомогою повітря, кисню та оксиду шихти, на другому - відновний, що полягає в розкисленні сталі та видаленні сірки.
Продукція чорної металургії.
Підводячи підсумок у темі "залізна руда: що з неї роблять", потрібно перерахувати чотири основні продукти чорної металургії:
- передільний чавун, який від сталі відрізняється лише підвищеним вмістом вуглецю (понад 2%);
- ливарний чавун;
- сталеві зливки, які піддають обробці тиском для отримання прокату, що використовується, наприклад, в залізобетонних конструкціях, прокат стає трубами та іншими виробами;
- феросплави, що застосовуються у виробництві сталі.
Залізну руду людина почала добувати ще наприкінці II тисячоліття до нашої ери, вже тоді визначивши собі переваги заліза проти каменем. З тих часів люди почали розрізняти види залізняку, хоча вони ще не мали тих назв, що сьогодні.
У природі залізо - один із найпоширеніших елементів, і в земної корийого міститься за різними даними від чотирьох до п'яти відсотків. Це четверте місце за вмістом після кисню, кремнію та алюмінію.
Залізо представлене не в чистому вигляді, воно у більшій чи меншій кількості міститься у різного виду гірських породах. І якщо за розрахунками фахівців добувати залізо з такої породи доцільно та вигідно економічно, її називають залізною рудою.
За останні кілька століть, протягом яких дуже активно виплавляється сталь та чавун, залізні руди виснажуються – адже металу потрібно все більше і більше. Наприклад, якщо у XVIII столітті, на зорі промислової ери руди могли містити і 65% заліза, то нині нормальним вважається вміст у руді 15 відсотків елемента.
Із чого складається залізна руда.
До складу руди входить рудний та рудоутворюючий мінерали, різні домішки та порожня порода. Співвідношення цих складових відрізняється від родовища до родовища.
Рудний матеріал містить головну масу заліза, а порожня порода - це мінеральні відкладення, що містять залізо в дуже малих кількостях або зовсім не містять.
Оксиди, силікати і карбонати заліза - найпоширеніші рудні мінерали залізних руд.
Види залізняку за вмістом заліза і за місцем утворення.
- З низьким вмістом заліза або сепарованої залізної руди, нижче 20%
- З середнім вмістом заліза чи аглоруду
- Залізовмісна маса або котуни - породи з високим вмістом заліза, вище 55%
Залізні руди можуть бути лінійними - тобто залягають у місцях розломів та вигинів земної кори. Саме вони найбагатші залізом і містять мало фосфору та сірки.
Інший вид залізних руд - плоскоподібні, що містяться на поверхні залізовмісних кварцитів.
Червоні, бурі, жовті, чорні залізняки.
Найпоширенішим видом руди є червоний залізняк, який утворюється безводним оксидом заліза гематитом, що має хімічну формулу Fe2O3. У гематиті міститься дуже високий відсоток заліза (до 70 відсотків) та мало сторонніх домішок, зокрема сірки та фосфору.
Червоні залізняки можуть бути в різному фізичному стані - від щільного до пилового.
Бурий залізняк - це водний окис заліза Fe 2 O 3 *nH 2 O. Число n може змінюватись в залежності від основи, що становить руду. Найчастіше це лимонити. Бурі залізняки, на відміну червоних, містять менше заліза - 25-50 відсотків. Їхня структура пухка, пориста, а в руді багато інших елементів, серед яких - фосфор і марганець. У бурих залізняках міститься багато адсорбованої вологи, порожня ж порода – глиниста. Свою назву цей вид руди отримав через характерний бурий або жовтуватий колір.
Але незважаючи на досить низький вміст заліза через легку відновлюваність переробляти таку руду легко. З них часто виплавляють високоякісний чавун.
Бурий залізняк найчастіше потребує збагачення.
Магнітними рудами називають ті, що утворені магнетитом, що є магнітним оксидом заліза Fe 3 O 4. Назва підказує, що ці руди мають магнітні властивості, які втрачаються при нагріванні.
Магнітні залізняки рідше трапляються, ніж червоні. Але заліза в них може бути навіть понад 70 відсотків.
За структурою він може бути щільним і зернистим, може виглядати як кристали, вкраплені в породу. Колір магнетиту – чорно-синій.
Ще один вид руди, який називається шпатовим залізняком. Її рудовмісною складовою є карбонат заліза з хімічним складом FeCO 3 під назвою сидерит. Інша назва – глинистий залізняк – це якщо в руді міститься значна кількість глини.
Шпатові та глинисті залізняки зустрічаються в природі рідше за інші руди і містять відносно трохи заліза та багато порожньої породи. Сидерити можуть перетворюватися на бурі залізняки під впливом кисню, вологи та опадів. Тому поклади виглядають так: у верхніх шарахце бурий залізняк, а нижніх - шпатовий залізняк.
Задавшись питанням - для чого потрібна залізна руда стає зрозуміло, що без неї людина не досягла б висот сучасного розвиткуцивілізації. Знаряддя праці та зброю, деталі машин та верстати – все це можна зробити із залізняку. Сьогодні немає жодної галузі народного господарства, що обходиться без сталі чи чавуну.
Залізо відноситься до широко поширених у земній корі хімічним елементам. У земній корі цей елемент у чистому вигляді практично не зустрічається, він знаходиться у вигляді сполук (окисів, карбонатів, солей та іншого). Мінеральні сполуки, які містять значну кількість цього елемента, називають залізними рудами. Промислове використання руд, що містять у своєму складі ≥ 55% заліза, економічно обґрунтовано. Рудні матеріали з меншим вмістом металу піддаються попередньому збагаченню. Методи збагачення при видобутку залізняку постійно удосконалюються. Тому, нині, вимоги до кількості заліза у складі залізняку (бідної) постійно знижуються. Руда складається з сполук рудоутворюючого елемента, мінеральних домішок та порожньої породи.
- руди, що утворилися під дією високої температури, називають магматогенними;
- утворені внаслідок осідання на дні древніх морів – екзогенними;
- під дією екстремального тиску та температури – метаморфогенними.
Походження породи визначає умови видобутку з корисними копалинами і у вигляді міститься залізо у яких.
Головна особливість залізняку – їх широка поширеність і дуже значні запаси в земній корі.
Основні залізовмісні мінеральні сполуки:
- гематит - це найбільш цінне джерело заліза, так як містить близько 68-72% елемента і мінімум шкідливих домішок, поклади гематиту називають червоним залізняком;
- магнетит - головне властивість залізняку цього виду – магнітні характеристики. Нарівні з гематитом відрізняється вмістом заліза рівним 72,5%, а також високим вмістом сірки. Утворює родовища – магнітні залізняки;
- група водних оксидів металу під загальною назвою бурі залізняки. Ці руди мають низький вміст заліза, домішки марганцю, фосфору. Це визначає властивості залізняку даного типу – значну відновлюваність, пористість структури;
- сидерит (карбонат заліза) – відрізняється високим вмістом порожньої породи, самого металу міститься близько 48%.
Застосування залізняку
Залізна руда використовується для виплавки чавунів, сталістого чавуну і сталі. Однак, перш ніж залізну руду використовують за призначенням, вона піддається збагаченню на гірничо-збагачувальних комбінатах. Це стосується бідних рудних матеріалів, вміст заліза в яких нижче 25-26%. Розроблено кілька методів збагачення бідних руд:
- магнітний спосіб, він полягає у використанні відмінностей магнітної проникності компонентів руди;
- флотаційний спосіб, що використовує різні коефіцієнти змочування частинок руди;
- промивний спосіб, що видаляє порожні домішки струменями рідин під великим тиском;
- гравітаційний спосіб, що застосовує спеціальні суспензії видалення порожньої породи.
В результаті збагачення із залізної руди одержують концентрат, що містить до 66-69% металу.
Як і де використовується залізна руда та концентрати:
- руда використовується в доменному виробництві для виплавки чавунів;
- для отримання сталі прямим способом, минаючи стадію чавуну;
- для отримання феросплавів.
У результаті, з отриманої сталі та чавуну виготовляються профільний та листовий прокат, з яких потім виготовляють необхідні вироби.
Одним із найцінніших для промисловості корисними копалинами є залізна руда. Родовища Росії даного мінералу перебувають удосталь. Недарма наша країна входить до п'ятірки лідерів за обсягами видобутку цієї сировини. Давайте з'ясуємо, де розташовані найбагатші родовища залізняку в Росії.
Роль залізняку в промисловості
Спочатку з'ясуємо, яку роль грає у Росії, точніше, у її промисловому виробництві, які якості вона має.
Залізна руда - це природний мінерал, який містить у собі залізо в такій кількості, що його витяг з руди є економічно ефективним і доцільним.
Ця корисна копалина є основною сировиною для металургійної промисловості. Головний кінцевий продукт - чавун та сталь. Товарна форма останньої називається прокатом. Побічно через цю галузь від постачання залізняку залежить машинобудування, автомобілебудування, суднобудування та інші сфери народного господарства.
Тому таким важливим для розвитку країни є кожне наявне родовище залізняку в Росії. Економічні райони країни, особливо Східно-Сибірський, Центрально-Чорноземний, Уральський, Північний та Західно-Сибірський, багато в чому зав'язані на переробці рудної сировини.
Головними властивостями заліза, через яке воно знайшло таке широке поширення в промисловості, є міцність та термостійкість. Не менш важливим є те, що, на відміну від більшості інших металів, видобуток і вилучення заліза з руди можливі у великих обсягах і з порівняно малими витратами.
Класифікація залізняку
Залізні руди мають власну систему класифікації.
Залежно від хімічного складуруди поділяються на такі типи: оксиди, гідроксиди та вуглекислі солі.
Основними видами залізорудних мінералів є магнетит, лимоніт, гетит, сидерит.
Родовища залізняку в Росії також мають власну класифікацію. Залежно від способу залягання руди та її складу вони діляться кілька груп. Першорядне значення мають такі: осадові родовища, скарновие, комплексні, кварцитові.
Обсяги запасів та видобутку
Тепер з'ясуємо, які обсяги залізняку добувають у Росії.
За обсягом розвіданих покладів залізняку в перерахунку залізо РФ ділить перше місце з Бразилією, маючи 18% від сумарної кількості світових запасів. Це тим, що у нас є найбільші родовища залізняку - у Росії.
Якщо ж брати до уваги не чисте залізо, а всю руду з домішками, то тут за обсягами запасів РФ посідає друге місце на земній кулі- з 16% від світових резервів, поступаючись за цим показником лише Україні.
За обсягами видобутку цінного мінералу Росія довгий часпосідає місце у п'ятірці перших країн. Так, за 2014 рік було видобуто 105 млн тонн залізняку, що на 1395 млн тонн менше, ніж видобуває лідер цього списку Китай, або на 45 млн тонн менше, ніж видобуває четверта у списку Індія. У той же час Росія за рівнем видобутку випереджає Україну, що за нею, на 23 млн тонн.
Протягом багатьох років Росія перебуває у десятці найбільших країнз експорту залізняку. У 2009 році країна займала шосте місце з обсягом експорту 21,7 млн. тонн, у 2013 році опустилася на дев'яте місце, а в 2015 році піднялася на п'яте. За цим показником постійний світовий лідер - Австралія.
Крім того, слід сказати, що відразу два російські металургійні комбінати входять до десятки світових гігантів з виробництва залізорудної продукції. Це «Євразхолдинг» (обсяг виробництва – 56 900 тис. тонн/рік) та «Металоінвест» (44 700 тис. тонн/рік).
Основні родовища
Тепер визначимо, де розташовані основні родовища залізняку в Росії.
Найбільший залізорудний басейн країни – КМА. Великими запасами руди має Кольський рудний район і родовища Карелії. Багатий на залізну руду та Урал. Одним із найбільших у Росії є Західно-Сибірський басейн. Великі родовища залізняку в Росії розташовані в Хакасії та в Алтайському краї.
З приєднанням у 2014 році до Росії Криму, у РФ з'явився ще один великий залізорудний басейн – Керченський.
Поклади Курської магнітної аномалії
Курська аномалія - як найбільше родовище залізняку в Росії, а й незаперечний світовий лідер за обсягом вмісту заліза. За кількістю неочищеної руди (30 000 млн тонн) цей район поступається лише одному болівійському родовищу, запаси якого ще уточнюються фахівцями.
КМА розташована на території Курської, Орловської та Білгородської областейта має загальну площу в межах 120 000 кв. км.
Основою залізняку цього регіону є магнетитові кварцити. Саме з магнітними властивостямицього мінералу зв'язується аномальна поведінка магнітної стрілки в даному районі.
Найбільшими родовищами КМА є Коробківське, Новоялтинське, Михайлівське, Погромецьке, Лебединське, Стойленське, Пріоскольське, Яковлівське, Чернянське, Великотроїцьке.
Родовища та Карелії
Значні родовища залізняку в Росії знаходяться на території Мурманської області та Республіки Карелія.
Загальна площа Кольського рудного району, що у межах Мурманської області, становить 114 900 кв. км. Слід зазначити, що видобувається тут далеко ще не одна металева руда, а й багато інших рудні мінерали - нікелеві, мідні, кобальтові руди і апатити. Серед родовищ регіону слід виділити Ковдорське та Оленогорське. Основний мінерал – залізистий кварцит.
Найбільші родовища Карелії - Аганозерське, Костомукське, Пудожгірське. Щоправда, перша з них більше спеціалізується на видобутку.
Родовища Уралу
Уральські гори також багаті на залізну руду. Основним районом видобутку є Качканарська група родовищ. Руда з цього регіону відрізняється порівняно високим вмістом титану. Видобуток провадиться відкритим способом. Загальні розвідані обсяги залізняку становлять приблизно 7000 млн тонн.
Крім того, слід сказати, що саме на Уралі розташовані найбільші металургійні комбінати Росії, зокрема «Магнітка» та НТМК. Але в той же час слід зазначити, що значна частина колишніх запасів залізняку вичерпалася, тому доводиться завозити їх на дані підприємства також з інших регіонів країни.
Західно-Сибірський басейн
Одним із найбільших залізорудних регіонів Росії є Західно-Сибірський басейн. Він міг би бути найбільшим родовищем у світі (до 393 000 млн тонн), але, за розвіданими даними, поки що поступається КМА і родовищу Ель-Мутун у Болівії.
Розташований басейн переважно на території Томській областіта займає площу 260 000 кв. км. Слід зазначити, що попри великі обсяги запасів руди, розвідка її родовищ і видобуток пов'язані з низкою труднощів.
Найбільші родовища басейну – Бачкарське, Чузицьке, Колпашівське, Парбігське та Парабельське. Найбільш значуще та розвідане з них – перше у списку. Воно має площу 1200 кв. км.
Родовища в Хакасії
Досить значущими є родовища в Алтайському краї та Хакасії. Але якщо розробка перших їх ведеться досить слабко, то хакасські запаси руд видобуваються активно. З конкретних родовищ слід виділити Абагазське (обсяг понад 73 000 тис. тонн) та Абаканське (118 400 тис. тонн).
Для розвитку регіону ці родовища мають стратегічне значення.
Керченський басейн
Зовсім недавно, у зв'язку з приєднанням Криму, багатства Росії поповнилися ще Керченським басейном, багатим на залізну руду. Він повністю розташований на території Республіки Крим і має площу понад 250 кв. км. Загально запаси руд оцінюються 1800 млн. тонн. Особливістю покладів руди в даному регіоніє те, що вони розташовуються переважно у прогинах гірських порід.
Серед основних родовищ слід назвати Киз-Аульське, Очерет-Бурунське, Катерлезьке, Акманайське, Ельтіген-Ортельське, Новоселівське, Баксинське, Північне. Умовно всі ці родовища об'єднані у північну та південну групу.
Інші залізорудні регіони
Крім того, в Росії розташована значна кількість інших родовищ залізної руди, які мають менше значення та обсяги, ніж перераховані вище.
У велике родовище залізняку розташовано в Кемеровської області. Його ресурси використовуються для забезпечення сировиною Західно-Сибірського та Кузнецького металургійних комбінатів.
У Східному Сибіру, крім Хакасії, поклади залізняку є в Забайкаллі, в Іркутському регіоні та в Красноярському краї. на Далекому Сході- у перспективі - можуть розпочатися великі розробки в Якутії, Хабаровському та Приморському краї, Амурській області. Особливо багата залізо Якутія.
Втім, це далеко не повний перелік родовищ залізної руди, які є на тому, що не потрібно забувати, що деякі родовища можуть бути погано розвіданими, недооціненими за обсягами або взагалі не відкритими на даний момент.
Значення залізорудної галузі
Безумовно, видобуток залізняку і подальша її переробка та експорт мають досить високе значення для економіки всієї країни. Росія має найбільші запаси залізних руд у світі і є одним з лідерів з їх видобутку та експорту.
Ми зупинилися на найважливіших родовищах залізняку в Росії, але це далеко не повний список. Цей мінерал можна знайти практично у кожному економічному районі країни. Виберіть (родовища залізняку Росії, до речі, повністю розвідані далеко не всі) будь-який з них на економічній карті - і обов'язково натрапите на таку ділянку.
Сьогодні ця галузь становить дуже великий інтерес як перспективний напрямок.
У підручниках з навколишнього світу і в першому, і в другому, і в третьому, і в четвертому класі вивчаю каміння, руди та мінерали. Часто вчитель задає додому підготувати повідомлення, доповідь чи презентацію про якусь руду на вибір учня. Одна з найпопулярніших і найнеобхідніших у житті людей - залізна руда. Про неї і поговоримо.
Залізна руда
Я розповім про залізну руду. Залізна руда – основне джерело отримання заліза. Вона, як правило, чорного кольору, трохи блищить, згодом рудіє, дуже тверда, притягує металеві предмети.
Майже всі основні родовища залізняку знаходяться в породах, які утворилися більше мільярда років тому. Тоді земля була вкрита океанами. У складі планети було багато заліза та у воді знаходилося розчинене залізо. Коли у воді з'явилися перші організми, що створюють кисень, він почав вступати в реакцію із залізом. Утворені речовини осідали в велику кількістьна морському дні, спресовувалися, перетворювалися на руду. Згодом вода пішла, і тепер людина видобуває цю залізну руду.
Так само залізна руда утворюється при високих температурахнаприклад при виверженні вулкана. Саме тому її поклади знаходять у горах.
Бувають різні видируди: магнітний залізняк, червоний та бурий залізняк, залізний шпат.
Залізна руда є повсюдно, але видобувають її зазвичай там, де у складі руди хоча б половина - це сполуки заліза. У Росії родовища залізняку знаходяться на Уралі, Кольському півострові, на Алтаї, в Карелії, але найбільше в Росії та у світі родовище залізняку - Курська магнітна аномалія.
Поклади руди її території оцінюються в 200 мільярдів тонн. Це становить близько половини всіх запасів залізняку на планеті. Вона розташовується на території Курської, Білгородської та Орловської областей. Там знаходиться найбільший у світі кар'єр для видобутку залізняку - Лебединський ГЗК. Це величезна яма. Кар'єр досягає 450 метрів завглибшки і близько 5 км завширшки.
Спочатку руду підривають, щоб подрібнити на шматки. Екскаватори на дні кар'єру набирають ці шматки у величезні самоскиди. Самоскиди завантажують залізну руду у спеціальні вагони потягів, які вивозять її з кар'єру та везуть на переробку на комбінат.
На комбінаті подрібнюють руду, потім відправляють на магнітний барабан. Все залізне прилипає до барабана, а не залізне змивається водою. Залізо збирають та переплавляють у брикети. Тепер із нього можна плавити сталь і робити вироби.
Повідомлення підготував
учень 4Б класу
Максим Єгоров
- Навчання рунам: з чого почати?
- Руни для початківців: визначення, поняття, опис та зовнішній вигляд, з чого почати, правила роботи, особливості та нюанси при використанні рун Як навчитися розуміти руни
- Як очистити будинок чи квартиру від негативу
- змете всі ваші невдачі, зрушить справу з мертвої точки і відчинить будь-які двері для свого господаря!