ЗАРАБАТЫВАЙТЕ !!! на глобальных рынках. БЕСПЛАТНАЯ консультация - оставьте свой телефон сейчас

Железная руда (Ironstone) - это

горная порода из которой экономически целесообразно выплавлять железо, природное минеральное образование, железистое соединение из которого выделяют металлическое железо, разнообразна по составу, содержанию полезных и вредных примесей

Определение железной руды, общие сведения о железной руде, классификация и виды железных руд, химический состав железных руд, происхождение железных руд, месторождения железных руд в России и мире

Развернуть содержание

    Железная руда - это, определение

Железная руда - это природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения в таком объеме, когда промышленное извлечение железа целесообразно.

железная руда
железная руда

Железная руда - это такие скопления в земной коре соединений железа, из которых в больших размерах и с выгодного можно получать металлическое железо, это значительные по рентабельности добычи скопления соединений.

скопление в земной коре
скопление в земной коре

 

Железная руда - это природные минеральные образования, содержащие железо в таком количестве и соединениях, из которых промышленное извлечение металла экономически целесообразно. Железные руды разнообразны по минеральному составу, содержанию железа, полезных и вредных примесей, условиям образования и промышленным свойствам. 

природные минеральные образования
природные минеральные образования

Железная руда - это такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо. 

скопление железистых соединений
скопление железистых соединений

Железная руда - это минералы: магнетит гематит, мартит, гетит, сидерит, шамозит, тюрингит. Содержание железа в рудах 16 - 72%. Различают богатые (св. 50% железа), рядовые (50 - 25%) и бедные (до 25%) железные руды. Месторождения магматические, скарновые, гидротермальные.

минерал
минерал

Железная руда - это содержащие железо в таком количестве и соединениях, при которых промышленное извлечение металла экономически целесообразно. 

железо
железо

    Общие сведения о железной руде

Железо входит в большем или меньшем количестве в состав всех как изверженных, так и осадочных горных пород, но под названием железных  руд понимают такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо.

железо
железо

Железные руды встречаются лишь на ограниченных пространствах и только в известных местностях. По химическому составу железные руды представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнитный железняк или магнетит, железный блеск и плотная его разновидность красный железняк, бурый железняк ,к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, шпатоватый железняк в его разновидность сферосидерит.

магнитный железняк
магнитный железняк

Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.

рудный минерал
рудный минерал

Магнитный железняк - соединение окиси и закиси железа  в чистом виде содержит 72,4% металлического железа, хотя чистая, сплошная руда встречается крайне редко, почти всюду к ней примешиваются серный колчедан или руды других металлов: медный колчедан, свинцовый блеск, цинковая обманка, а также составные части пород, сопровождающих магнитный железняк в его месторождениях: полевой шпат, роговая обманка, хлорит и другое.

магнитный железняк
магнитный железняк

Магнитный железняк представляет одну из лучших и наиболее разрабатываемых железных руд; встречается пластами, жилами и гнездами в гнейсах и кристаллических сланцах архейской группы, а также образует иногда целые горы в области развития массивных изверженных горных пород. Железный блеск - безводная окись железа:

формула безводной окиси железа
формула безводной окиси железа

является в виде руды как агрегат кристаллических зерен минерала того же имени; содержит до 70% металла и образует сплошные пласты и залежи в кристаллических сланцах и гнейсах; одна из лучших железных руд по чистоте. Окись железа плотного, шестоватого, чешуйчатого или землистого строения носит название красного железняка и также во многих местностях служит источником добычи железа.

железный блеск
железный блеск

Под именем бурых железняков соединяют чрезвычайно различные по строению железной руды, в составе которых преобладает водная окись железа:

формула водной окиси железа
формула водной окиси железа

что соответствует 59 - 89% металлического железа. Чистые бурые железняки всюду в значительном количестве содержат разнообразные примеси, часто вредные, как, например, фосфор, марганец, серу. Месторождения бурого железняка весьма многочисленны, но редко достигают значительных размеров. Как продукты выветривания других железных руд, бурые железняки встречаются в большинстве известных месторождений железных руд. К бурым железнякам по химическому составу приближаются болотные и озерные руды, представляющие отчасти химический, отчасти механический осадок водной окиси и кремнекислой закиси железа, песка и глины в виде горошин, лепешек или ноздреватых пористых масс в болотах, озерах и других стоячих водах.

бурый железняк
бурый железняк

Обыкновенно содержат 35 - 45% железа. Бурые железняки, по удобству добывания и своей легкоплавкости, с самых давних времен служили предметом разработки, но получаемое из них железо обыкновенно невысокого качества. Шпатоватый железняк и его разновидность сферосидерит - по составу углекислая закись железа (49% металлического железа), встречается в виде пластов и залежей в гнейсах, кристаллических сланцах, реже в более новых осадочных образованиях, где весьма часто сопровождается медным колчеданом и свинцовым блеском.

шпатоватый железняк
шпатоватый железняк

Обыкновенно встречается в природе в тесной смеси с глиной, мергелем, углистым веществом, в каком виде они известны под именем глинистых, мергелистых и углистых сферосидеритов. Такие руды встречаются в виде пластов, гнезд или залежей в осадочных породах различного возраста и если не содержат вредных примесей (фосфорнокислая известь, серный колчедан), то представляют ценную руду. Наконец, всюду распространенные бурые охристые глины местами так богаты железом, что могут тоже считаться железными рудами и носят в этом случае название глинистых железняков - красных, если железо содержится в них в виде безводной окиси, и бурых, когда рудный минерал имеет состав бурого железняка. Остальные рудные минералы, иногда образующие значительные скопления, как, например, самородное железо и серный колчедан не могут быть названы железными рудами, первое - по своему малому распространению, а второй - по затруднительности отделить заключенное в нем железо от серы.

рудный минерал
рудный минерал

Способ и время происхождения железных руд чрезвычайно разнообразны. Одни из рудных минералов, как, например, магнитный железняк и, может быть, отчасти железный блеск, в особенном изобилии залегающие в гнейсах и кристаллических сланцах архейской группы, представляют, по всей вероятности, первичные продукты - результат первоначального отвердевания земной коры. К первичным же минералам, непосредственно выкристаллизовавшимся из расплавленной массы, относится магнитный железняк, зерна и кристаллы которого встречаются во всех без исключения изверженных горных породах от самых древних гранитов до современных базальтовых лав.

минералы
минералы

Как непосредственные продукты первоначальных слоев земной коры - гнейсы и кристаллические сланцы, так и изверженные горные породы, заключающие, помимо рудных, много других минералов, в более или менее значительном количестве содержащих железо, послужили материалом, из которого при дальнейшей химической и механической переработке в природе произошли вторичные скопления железных руд, то выполняющих трещины и пустоты в горных породах, то образующих обширные и мощные пласты среди осадочных образований, то неправильные гнезда и залежи метаморфического происхождения, каковы в особенности месторождения бурых железняков и сферосидеритов.

сферосидерит
сферосидерит

Образование таких вторичных месторождений - результат изменения и разрушения более древних пород деятельностью атмосферных агентов, а главным образом деятельностью наземных и подземных вод и водных растворов - совершалось во все периоды жизни Земли, происходит весьма энергично и в настоящее время, о чем свидетельствуют, например, образующиеся на наших глазах во многих местностях северной и средней России болотные и озерные железные руды.

подземные воды
подземные воды

Тем не менее большинство железных  руд залегает среди наиболее древних геологических образований палеозойской и особенно архейской группы, в которых метаморфическая деятельность проявлялась особенно энергично, вследствие особых условий их образования. Многоразличны и формы залегания железных руд. Они являются как в осадочных, так и в изверженных породах то в виде жил, вкрапленников, гнезд или штоков, пластов, залежей, поверхностных масс, то даже в виде россыпей и рыхлых механических осадков. 

рудник
рудник

Железные руды разнообразны по минеральному составу, содержанию железа,полезных и вредных примесей, условиям образования и промышленным свойствам. Важнейшими рудными минералами являются: магнетит, магномагнетит, титаномагнетит, гематит, гидрогематит, гётит, гидрогётит, сидерит, железистые хлориты (шамозит, тюрингит и др.). Содержание железав промышленных рудах изменяется в широких пределах - от 16 до 70%. Различают богатые ( 50% ), рядовые (50 - 25% железа) и бедные (25% железа) железные руды.В зависимости от химического состава железные руды применяются для выплавки чугуна в естественном виде или после обогащения. Железные руды, содержащие меньше 50% железа, обогащают (до 60% железа) главным образом методами магнитнойсепарации или гравитационного обогащения. Рыхлые и сернистые (>0,3% серы) богатые руды, а также концентраты обогащения окусковываются путём агломерации; из концентратов производятся также т. н. окатыши. Железные руды, идущие в доменную шахту, во избежание ухудшения качества стали или условий плавки, не должны содержать:

формула ухудшения качества стали
формула ухудшения качества стали

Примесь в железной руде:

формула примеси в железной руде
формула примеси в железной руде

кроме некоторых случаев, полезна. Три первых элемента улучшают качество стали, а Ti, V, Со могут попутно извлекаться при обогащении и металлургическими переделе.

Видео:

    Классификация железных руд

Железными рудами называют горные породы, переработка которых экономически выгодна на данной стадии развития техники. Начало интенсивной добычи железных руд в Европе, Северной Африке и на Ближнем Востоке относится к эпохе перехода от бронзового к железному веку на рубеже II и I тысячелетий до н. э. Первоначально использовали лишь очень богатые железом и чистые от вредных примесей руды. Однако со временем по мере увеличения масштабов выплавки сыродутного кричного железа, а затем чугуна и стали в сферу металлургического передела неизбежно вовлекались все более бедные железом типы сырья, добыча которого оказывалась выгодной благодаря совершенствованию техники горных работ, обогащению и плавки железных руд.

чугун
чугун

Еще в 18 в. на уральских доменных печах использовались руды, содержащие свыше 65% железа. В наше время плавка в доменных печах Северного и Центрального Урала ведется на агломерате и окатышах, получаемых из концентрата обогащения качканарских руд, содержащих в среднем лишь 14 - 16% железа. Постепенное обеднение проплавляемых руд железом несколько замедлилось лишь в последние годы, когда были открыты новые крупные месторождения богатых железных руд. Доступная наблюдению верхняя часть земной коры мощностью ~16 км содержит в среднем около 4,9% железа, входящего в состав более чем 350 минералов и горных пород. Такие широко распространенные горные породы, как гранит, сиенит, диабаз и базальт, содержат 3 - 9% железа.

доменная печь 18 века
доменная печь 18 века

Однако в настоящее время столь бедные железом породы еще не используются металлургией. Промышленное значение имеют лишь те оксиды, карбонаты и силикаты железа, в которых концентрация этого элемента оказывается достаточно большой. Железные руды не являются мономинеральными образованиями, они состоят из устойчивых сочетаний минералов и относятся поэтому к группе горных пород. Слагающие железную руду минералы делятся на две группы.

минерал
минерал

К первой группе относят так называемые рудные минералы, содержащие главную массу всего железа руды. Остальные минералогические составляющие, совсем не содержащие железа или содержащие его в незначительном количестве, называются пустой породой. Железные руды классифицируют по виду рудного минерала и по характеру пустой породы. 

минералогические составляющие
минералогические составляющие

Различают магнетитовые, мартитовые, гематитовые, сидеритовые, шамозитовые, тюрингитовые руды, бурые железняки. Магнетитовые руды (магнитные железняки ) составляют основу многих крупных железорудных месторождений. Магнетитовая руда обычно чрезвычайно плотна, обладает однородной массивной или равномерно вкрапленной структурой. В большинстве случаев пористость магнетитовых руд не превышает нескольких процентов, что обусловливает пониженную восстановимость их в доменных печах. При добыче этих руд не образуется большого количества мелочи. Однако из - за повышенной сернистости часто приходится дробить магнетитовую руду и подвергать ее затем окускованию на агломерационных лентах, удаляя при этом до 98 - 99% всей серы.

магнетитовая руда
магнетитовая руда

Во многих случаях месторождения магнетитовых руд магматического происхождения. Вещество руды таких месторождений представляет собой некогда жидкую, а затем закристаллизовавшуюся железистую магму. Процесс кристаллизации магмы чрезвычайно сложен и к настоящему времени изучен еще недостаточно. Началу кристаллизации часто предшествует дифференциация (расслоение) магмы, вызванная отсутствием неограниченной растворимости силикатно - окисного и сульфидного расплавов. Последний располагается обычно под слоем силикатно-окисного расплава. Дифференциация магмы продолжается и в ходе ее кристаллизации, так как плотность кристаллов отличается от средней плотности расплава, что обусловливает массовое погружение или всплывание кристаллов в маточном расплаве.

расслоение магмы
расслоение магмы

    Виды железных руд

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.Виды железных руд. Важнейшие железные руды: магнитный железняк, красный железняк, бурый железняк, сидерит.

Обогащенная железная руда
Обогащенная железная руда

        Магнитный железняк

Магнитный железняк содержит железо в виде окисла. Руда черного цвета, содержание железа в ней достигает в среднем 60 - 65, иногда 70%. Это наиболее богатая руда. Она обладает магнитными свойствами, плотна, трудно восстанавливается. Крупные месторождения магнитного железняка находятся в Кустанайской области (Соколовское, Сарбайское и Качарское), в Сибири (Темир - Тау и Тельбесское), на Урале - Качканарское месторождение магнитных железняков, содержащих титан (титано - магнетитовые руды), в Мурманской области - Оленегорское.

Сарбайское месторождение
Сарбайское месторождение

Магнетит широко распространённый минерал чёрного цвета из класса оксидов. Название от античного города Магнесия в Малой Азии. Промышленные месторождения магнетита связаны с магматическими породами габбровой (Копанское и Кусинское месторождения, Урал) и габбро - пироксенит - дунитовой (Качканарское и Гусевогорское месторождения, Урал) формаций, с сиенитами (Кирунавара и др., Швеция), с ультраосновными щелочными породами и карбонатитами (Африканда, Ковдор, Кольский полуостров, Сукулу, Уганда, Люлекоп, ЮАР, с контактово-метасоматическими образованиями (Магнитогорское, Высокогорское, Гороблагодатское месторождения, Урал; Дашкесанское, Азербайджан; месторождения Хакассии, Тургайской провинции и др, с траппами (Коршуновское, Тагарское, Нерюндинское месторождения и др., восточная Сибирь), с вулканогенно - осадочными породами (Атасуйский район, Казахстан). Наиболее крупные месторождения магнетита метаморфогенного, связаны с железистыми кварцитами (Криворожский бассейн Украины, KMA, Оленегорское месторождение, Кольский полуостров, Костомукшское месторождение, Карелия, месторождения Канады, Бразилии, Венесуэлы, района Верхнего озера, США).

химическая формула магнитного железняка
химическая формула магнитного железняка

 

Важная железная руда (72,4 % железа). Магнетитовые руды - главный тип железных руд, попутно извлекаются также Ti, V. Основной метод обогащения - мокрая магнитная сепарация в слабом поле. Комбинированные схемы обогащения (магнитно - гравитационные, обжигмагнитные, магнитофлотационные и др.) применяются для комплексных, в т.ч. титаномагнетитовых, а также бедных руд.

магнитная сепарация
магнитная сепарация

Изделия из плавленого магнетита используют в качестве электродов для некоторых электрохимических процессов. Магнетит сильно магнитен, почему легко выделяется из шлиха с помощью обычного подковообразного магнита. Цвет магнетита - железо - черный, черта черная. Блеск полуметаллический. Твердость 5.5 - 6. Удельный вес около 5. В шлихах встречается в виде зерен как хорошо окатанных, так и угловатых.

электрод
электрод

        Красный железняк

Красный железняк содержит железо в виде окисла. Руда красного цвета, содержание Ре 50 - 60%. Это одна из лучших железных руд: легко восстанавливается, содержит малый процент серы и фосфора. Богатейшие месторождения красного железняка находятся в Кривом Роге - на базе этих руд работают почти все металлургические заводы юга. Крупные запасы красного железняка имеются в районе Курской магнитной аномалии (КМА).

химическая формула красного железняка
химическая формула красного железняка

Красный железняк, или гематит - окись железа. Удельный вес 4,9 - 5,3, твердость 5,5 - 6,0. Цвет черты вишнево - красный. Встречается в виде хорошо развитых кристаллов с металлическим блеском и в скрытокристаллической форме с матовым блеском. Распространен в природе и часто образует так называемые красные железные руды с содержанием железа до 70%. Красный железняк - ценнейшая руда для выплавки железа.

красный железняк
красный железняк

В природе гематит - широко распространённый минерал, нередко образует большие скопления и рудные залежи. Обычен для эффузивных пород, чаще всего встречается в гидротермальных жилах. Встречается как контактово - метаморфический минерал вместе с магнетитом в скарнах. В больших количествах присутствует в докембрийских метаморфизованных полосчатых железных рудах - Кривой Рог (Украина), Курская магнитная аномалия (Россия). В качестве продукта изменения или выветривания образуется в виде вторичной примеси в таких железосодержащих минералах, как магнетит, лимонит, сидерит. В качестве тонкодисперсной примеси рассеян во многих осадочных горных породах, в глинах (является причиной их красной и розово - красной окраски).

эффузивные породы
эффузивные породы

Из гематитовых руд выплавляют чугун. Гематит применяется в темперной живописи как минеральный пигмент, в производстве клеёнки, линолеума, красных карандашей, художественных шрифтов, стойких окрашенных эмалей. Как поделочный камень с древнейших времён и поныне используется для изготовления недорогих полированных вставок и мелких резных изделий, как материал в глиптике. Гематит может быть получен искусственно.

минеральный пигмент
минеральный пигмент

        Бурый железняк

Бурый железняк содержит железо в виде водного окисла. Наиболее распространенными являются лимонит и гетит.

лимонит
лимонит

Это очень распространенные руды. Они встречаются в виде плотных кусков и бывают порошкообразными. Содержание железа в них колеблется от 40 до 55%. Содержание вредных примесей, как правило, незначительно. Некоторые руды содержат больше фосфора и мышьяка. Наиболее крупные месторождения этих руд - Бакальское (на Южном Урале), Аякское и Лисаковское (в Кустанайской области), Керченское.Эти руды легко восстановимы, так как при нагреве гидраты разлагаются, вода испаряется и руда приобретает пористое строение.

мышьяк
мышьяк

Бурый железняк - осадочная горная порода, природное скопление гидроксидов железа.Общая химическая формула:

химическая формула бурого железняка
химическая формула бурого железняка

начиная от наиболее бедного гидратной водой гидрогематита и кончая лимонитом. Состав: гетит, лимонит, азовскит и прочие.Бурый железняк - руда железа.

По сложению различают следующие разновидности бурого железняка:

- жилковатый бурый железняк, главным представителем которого является бурая стеклянная голова - шаровидные и гроздевидные массы лучисто-желтоватого и концентрически-скорлуповатого сложения с гладкой, блестящей полушаровидной поверхностью, часто с побежалостью; дает хорошее железо, пригодное в особенности для приготовления железных прутьев. Хорошие экземпляры бурой стеклянной головы в Тюрингии, Шнееберге, Хюттенберге (Каринтия);

жилковатый бурый железняк
жилковатый бурый железняк

- плотный бурый железняк часто оолитового сложения; эта разновидность часто находится в жилах и псевдоморфозах в песчаниках, мелафирах, амфиболитах, в контакте диабаза с известняком и т. д. или же представляет продукт видоизменения шпатового железняка (например, так называемая черная или голубая руда Гарца, Тюрингии) и серного колчедана (например, в Пенсильвании, Тепели, Новой Англии);

плотный бурый железняк
плотный бурый железняк

- охристый бурый железняк, или желтая и желто-бурая железная охра, всегда сопровождающая бурые железняки; также глинистые охристые железняки;

охристый бурый железняк
охристый бурый железняк

- шлаковидный бурый железняк (с жирным блеском); гладкий раковистый излом и жирный блеск обусловлен примесью кремневой или фосфорной кислоты;

шлаковидный бурый железняк
шлаковидный бурый железняк

- ноздреватый, почковидный, землистый бурый железняк, с примесью песка, носящий общее название дерновой руды; залегает преимущественно в низменностях с песчаным грунтом и встречается отдельными небольшими почками или крупными кусками, или же, наконец, целыми пластами. Часто содержит примесь органического вещества (например, "ключевая руда"). К этому типу относятся луговые, болотные и озерные (часто оолитовые) руды; последними двумя разновидностями богаты Северная Германия, Дания, Финляндия, Олонецкая губерния и Швеция. Озерные руды отлагаются на дне озер, нарастая довольно быстро, например образуя в 15 - 30 лет слой толщиной в 10 - 15 сантиметров. Все эти руды очень легкоплавки;

почковидный бурый железняк
почковидный бурый железняк

- пизолитовый бурый железняк, так называемая бобовая руда (см. это слово), известная в Бадене, Вюртемберге, Крайне, Швейцарии и т. д.; в России - в Виленской губернии (около Попилян) и в Келецкой (около Олькуш);

пизолитовый бурый железняк
пизолитовый бурый железняк

- вкрапленный бурый железняк - в цементе конгломератов и песчаников, в песках, глинах, известняках, кремнистых породах и т. п.; мелкие конкреции скорлуповатого строения носят название железных почек.

вкрапленный бурый железняк
вкрапленный бурый железняк

Бурый железняк пользуется чрезвычайно широким распространением и известен во всех странах в виде более или менее значительных скоплений того или другого типа. Залегая во всех геологических системах, начиная с самых древних и кончая новейшими, бурые железняки образуются и накопляются и на наших глазах, в современную нам эпоху. Рентгеновское исследование показывает, однако, что только гётит (назван в честь немецкого поэта Гёте) является самостоятельным минералом. Гидрогематит представляет собой твердый раствор воды в гематите. Турьит является тонкой механической смесью гидрогематита и гётита.

гидрогематит
гидрогематит

Гидрогётит, лимонит, ксантосидерит и лимнит представляют собой твердые растворы воды В гётите. Натечная почковидная разновидность гётита называется бурой стеклянной головой. Выделяют также прозрачную рубиновую слюдку (лепидокрокит), игольчатый бурый железняк и пустотелые секреции бурого железняка - жеоды, образовавшиеся при заполнении пустот первичными гелями гидроксидов железа. На практике формулу бурого железняка определяют по потере массы предварительно высушенной пробы руды, прокаливаемой затем при 900 - 1000 С до постоянного веса.

рубиновая слюдка
рубиновая слюдка

Бурый железняк обычно имеет осадочное происхождение. Текстура месторождений бурых железняков обычно слоистая или оолитовая (по-гречески «оол» - яйцо, «литое» - камень). Оолиты образуются на дне морей, озер и болот при коагуляции гелей оксидов железа вокруг песчинок кварца, полевого шпата или других минералов, играющих роль затравок. Оолиты имеют концентрически зональное строение и состоят из последовательно расположенных слоев рудного вещества и пустой породы. Число слоев может быть очень большим (до 25 - 30), а размер оолита достигает иногда нескольких миллиметров («искряная» и «бобовая» руды). Крупные скопления бурых железняков возникают также при окислении верхних зон сидеритовых месторождений. Бурые железняки чрезвычайно рыхлые руды; при их добыче образуется много мелочи.

оолит
оолит

Следующую группу составляют сидеритовые руды (желтоватые до коричневого), имеющие обычно осадочное или гидротермальное происхождение. Сидерит, содержащий марганец в твердом растворе, называется олигонитом. С магнезитом

химическая формула магнезита
химическая формула магнезита

сидерит образует непрерывный ряд твердых растворов. Промежуточными членами этого ряда являются:

- сидероплезит;

химическая формула сидероплезита
химическая формула сидероплезита

- мезитит и пистомезит;

химическая формула мезитита
химическая формула мезитита

- брейнерит.

химическая формула брейнерита
химическая формула брейнерита

Обычен также контакт сидерита с анкеритом:

формула контакта сидерита с анкеритом
формула контакта сидерита с анкеритом

Сидерит встречается чаще в виде зернистых агрегатов или в виде сфероидальных, шаровых выделений (сферосидерит).

        Сидериты

Сидериты - это наиболее бедные руды. Содержание железа в них колеблется от 35 до 48%. Разновидности этих руд: шпатовый железняк, глинистый железняк и углистый железняк залегают на Урале (Бакальское месторождение), в Кривом Роге. Запасы этих руд невелики.

химическая формула сидерита
химическая формула сидерита

Пустая порода состоит из кремнезема, глинозема, иногда имеются в ней известковые соединения. Кроме того, в пустой породе находятся вредные примеси: сера, фосфор, мышьяк и цинк.

фосфор
фосфор

Сидерит - минерал, карбонат железа из группы кальцита. Устарелые синонимы: железный шпат, шпатовый железняк. Кристаллическая структура аналогична структуре кальцита. Сингония тригональная, дитригонально - скаленоэдрический вид симметрии 3m.

кальцит
кальцит

Химический состав: закись железа  - 62,1% (железо 48,3%), двуокись углерода  - 37,9%, часто присутствуют примеси:

примеси
примеси

Сидерит (карбонат железа, железный шпат) - минерал осадочного происхождения бурого цвета, растворяется в минеральных кислотах. При окислении переходит в бурый железняк. Важная руда для получения железа, так как в составе до 48 % железа и нет серы и фосфора. Агрегаты зернистые, землистые, плотные, иногда в шаровидных конкрециях. Происхождение сидерита гидротермальное - встречается в полиметаллических месторождениях как жильный минерал. Легко выветривается до лимонита.

жильный минерал
жильный минерал

Распространенный минерал, встречается в разнообразных геологических условиях. Может формировать значительные скопления, пригодные для промышленной отработки. Сидерит можно встретить в низко- и среднетемпературных гидротермальных рудных жилах, а также в разных метаморфических и магматических породах. Мономинеральные сидеритовые жилы имеют гидротермальное происхождение. В осадочных карбонатных толщах сидерит образуется всегда при условиях без доступа кислорода; образует пластовые залежи, иногда с примесью угля и глины. Легко выветривается, окисляясь до лимонита (псевдоморфозы лимонита по сидериту).

лимонит
лимонит

Месторождения промышленного значения в основном уже отработаны. Красивые кристаллы поступают из рудников Броссо и Траверселла, в Канавесе (провинция Турин), из рудника Фрижидо (провинция Масса - Каррара) и из ряда сардинских рудников, в особенности Нурра (провинция Сассари). Наиболее знамениты месторождения сидерита Панашкейра (Португалия); Айзенэрц в Штирии и Хюттенберг в земле Каринтии (Австрия); Пршибрам в Богемии (Чехия); Мюзен вблизи города Зиген, Вестфалия (Германия); Тевисток в Девоншире, Камборн - Редрут на полуострове Корнуолл (Великобритания). Знамениты также красивые шпатовидные массы в криолитовом месторождении Ивигтут в Гренландии и прекрасные кристаллы из Монт - Сент - Илер, провинция Квебек (Канада). Зигерланд (Северный Рейн - Вестфалия, Германия) - жилы железного шпата в Рейнских Сланцевых горах с пластами толщиной до 30 м. Комковатые осадочные сидериты известны в Англии (Уэльс), Вестфалии и Тюрингии (Германия), во Франции. В Эйзенерц (Австрия), а также в Англии, США. В России - Бакальское месторождение на Урале, месторождения Курской магнитной аномалии и многое другое.

сидерит
сидерит

Сидерит широко используется в черной металлургии. С древних времен и теперь добывается как промышленная железная руда, в основном для выплавки стали.

    Типы железных руд

Различаются следующие промышленные типы железных руд:

- титано - магнетитовые и ильменит - титаномагнетитовые в базитах и ультрабазитах;

титано - магнетитовые руды
титано - магнетитовые руды

- апатит - магнетитовые в карбонатитах;

апатит - магнетитовые руды
апатит - магнетитовые руды

- магнетитовые и магно - магнетитовые в скарнах;

магнетитовые и магно - магнетитовые руды
магнетитовые и магно - магнетитовые руды

- магнетит - гематитовые в железных кварцитах;

магнетит-гематитовые руды
магнетит-гематитовые руды

- мартитовые и мартит - гидрогематитовые (богатые руды, образуются по железным кварцитам);

мартитовые руды
мартитовые руды

- гётит - гидрогётитовые в корах выветривания.

гидро - гетитовые руды
гидро - гетитовые руды

Промышленные типы железных руд классифицируются по преобладающему рудному минералу.Различают богатые (свыше 50% железа) и бедные (меньше 25% железа) руды, требующие обогащения. Для качественной характеристики богатых руд важное значение имеет содержание и соотношение нерудных примесей (шлакообразующих компонентов), выражающимся коэффициентом основности и кремневым модулем. По величине коэффициент основности (отношение суммы содержаний оксидов кальция и магния к сумме оксидов кремния и алюминия) железных руд и их концентраты подразделяются на кислые (менее 0,7), самофлюсующиеся (0,7 - 1,1) и основные (более 1,1).

кремниевый модуль
кремниевый модуль

Лучшими являются самофлюсующиеся руды: кислые руды по сравнению с основными требуют введения в доменную шихту повышенного количества известняка (флюса). По кремневому модулю (отношение содержаний оксида кремния к оксиду алюминия) использование железных руд ограничивается типами руд с модулем ниже 2. К бедным рудам, требующим обогащения, относятся титаномагнетитовые, магнетитовые, а также магнетитовые кварциты с содержанием железа магнетитового свыше 10 - 20%, мартитовые, гематитовые и гематитовые кварциты с содержанием железа более 30%, сидеритовые, гидрогётитовые и гидрогётит - лептохлоритовые руды с содержанием железа более 25%. Нижний предел содержаний железа общего и магнетитового для каждого месторождения с учётом его масштабов, горнотехнических и экономических условий устанавливается кондициями.

известняк
известняк

Руды, требующие обогащения, подразделяются на легкообогатимые и труднообогатимые, что зависит от их минерального состава и текстурно - структурных особенностей. К легкообогатимым рудам относятся магнетитовые руды и магнетитовые кварцы, к труднообогатимым - железные руды, в которых железо связано со скрытокристаллическими и коллоидальными образованиями, в них при измельчении не удаётся раскрыть рудные минералы из - за их крайне мелких размеров и тонкого прорастания с нерудными минералами. Выбор способов обогащения определяется минеральным составом руд, их текстурно - структурными особенностями, а также характером нерудных минералов и физико - механическими свойствами руд. Магнетитовые руды обогащаются магнитным способом. Применение сухой и мокрой магнитной сепарации обеспечивает получение кондиционных концентратов даже при сравнительно низком содержании железа в исходной руде. При наличии в рудах промышленных содержаний гематита наряду с магнетитом применяется магнитно - флотационный (для тонковкрапленных руд) или магнитно - гравитационный (для крупновкрапленных руд) способы обогащения. Если в магнетитовых рудах содержится в промышленных количествах апатит или сульфиды кобальта, меди и цинка, минералы бора и другие, то для их извлечения из отходов магнитной сепарации применяется флотация.

флотация руды
флотация руды

Схемы обогащения титаномагнетитовых и ильменит - титаномагнетитовых руд включают в себя многостадиальную мокрую магнитную сепарацию. С целью выделения ильменита в титановый концентрат проводится обогащение отходов мокрой магнитной сепарации флотацией или гравитационным способом с последующей магнитной сепарацией в поле высокой интенсивности.По способу рудоподготовки и применения в производстве различают мартеновские и доменные руды. К мартеновским рудам, непосредственно используемым для выплавки стали, относят магнетитовые, мартитовые, гематитовые и гидрогематитовые с содержанием:

химическое содержание мартеновских руд
химическое содержание мартеновских руд

 

В сталеплавильные установки загружается руда с размером кусков от 10 до 250 мм. Содержание крупнокускового класса (10 - 250 мм) в рудах должно быть не менее 70%. К доменным рудам относятся магнетитовые, мартитовые и гематитовые с содержанием Fe более 50%, а также гидрогематитовые и гидрогётитовые, содержащие более 45% железа.

содержание примесей в руде
содержание примесей в руде

.

Содержание крупнокускового класса (10 - 100 мм) в рудах должно быть не менее 70 - 75%. Мелочь после грохочения доменных руд размером 10-0 мм и кусковатые руды с содержанием S выше кондиций поступают на агломерацию.

приспособление для магнитной сепарации
приспособление для магнитной сепарации

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.

железная руда
железная руда

В черной металлургии используются три основных вида железорудной продукции:

- сепарированная железная руда (низкое содержание железа);

сепарированная железная руда
сепарированная железная руда

- аглоруда (среднее содержание железа);

аглоруда
аглоруда

- окатыши (сырая железосодержащая масса).

окатыши
окатыши

Железная руда изображениеЗалежи 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 плосконоподобные. 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.

кленовидные рудные тела
кленовидные рудные тела

Основные промышленные типы месторождений железной руды:

- пластовые осадочные месторождения;

пластовые осадочные месторождения
пластовые осадочные месторождения

- комплексные титаномагнетитовые месторождения;

комплексные титаномагнетитовые месторождения
комплексные титаномагнетитовые месторождения

- месторождения железистых кварцитов и богатых руд;

месторождение железистых кварцитов
месторождение железистых кварцитов

- скарновые железорудные месторождения;

скарновые железнорудные месторождения
скарновые железнорудные месторождения

Второстепенные промышленные типы месторождений железной руды:

- железорудные сидеритовые месторождения;

железорудные сидеритовые месторождения
железорудные сидеритовые месторождения

- железорудные пластообразные латеритные месторождения;

железнорудные пластообразные латеритные месторождения
железнорудные пластообразные латеритные месторождения

- комплексные карбопатитовые апатит-магнетитовые месторождения.

комплексные карбопатитовые месторождения
комплексные карбопатитовые 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 готом 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%.

        Титано-магнетитовые руды

Титано - магнетитовые руды - минеральные образования, содержащие титан в количествах, при которых экономически целесообразно его извлечение современными методами. Главные минералы титановых руд:

- ильменит (43,7 - 52,8% TiO2);

ильменит
ильменит

- рутил, анатаз и брукит (94,2 - 99,5);

рутил
рутил

- лейкоксен (61,9 - 97,6);

лейкоксен
лейкоксен

- лопарит (38,3 - 41);

лопарит
лопарит

- сфен (33,7 - 40,8);

сфен
сфен

- перовскит (38,7 - 57,8).

перовскит
перовскит

Большинство месторождений, из руд которых получают титан, комплексные. Наряду с титаном из них извлекают:

попутное химическое извлечение из титана
попутное химическое извлечение из титана

Промышленные месторождения титановых руд делятся на магматические, экзогенные и метаморфогенные. Магматические месторождения пространственно и генетически связаны с областями распространения ультраосновных, основных и щелочных пород. Среди них выделяются титановые руды: ильменитовые, ильменит - титаномагнетитовые, ильменит - гематитовые в габбро, габбро - норитах, троктолитах, анортозитах (содержание 7 - 36%). Встречаются вкрапленные и сплошные руды, пласто-, линзо-, жило- или трубообразной формы. Переходы между вкрапленными и сплошными рудами обычно постепенные. Крупные месторождения образовались в докембрии и раннем палеозое: США (Тегавус), Норвегия (Тельнес), Канада (Лейк - Тио). Запасы титановых руд этого типа месторождений до сотен млн. т. Среди экзогенных месторождений титановых руд выделяются ильменитовые, анатазовые и рутиловые в корах выветривания (3 - 20% ); аллювиальные, аллювиально - озёрные и аллювиально - делювиальные ильменита и рутила (0,5 - 20%); прибрежно - морские россыпи ильменита, лейкоксена, рутила (0,5 - 35%), а также циркона, монацита, дистена, силлиманита и другое.

циркон
циркон

Среди них прибрежно - морские россыпи являются важнейшим промышленным типом. Характерны пласто - или линзообразные рудные залежи мощностью от нескольких метров до десятков метров, протяжённостью несколько десятков километров, при ширине до тысячи метров. Основная разновидность пород, слагающих прибрежно - морские россыпи - кварцевые пески. Главные рудные минералы титана, как правило, существенно окатаны. Содержание тяжёлых минералов в россыпях до 1500 кг/м3. Образование экзогенных месторождений происходило преимущественно в позднем палеозое, мезозое и кайнозое. Крупные россыпи известны в СССР, Австралии, Новой Зеландии, Малайзии, Индии, Шри - Ланке, Сьерра-Леоне, ЮАР, Бразилии.

кварцевый песок
кварцевый песок

 

Метаморфизованные месторождения представлены песчаниками с лейкоксеном, ильменит - магнетитовыми титановыми рудами в габбро-амфиболитах. Ильменит - магнетитовые сплошные и вкрапленные руды, образовавшиеся в результате регионального метаморфизма первично магматических титаномагнетитовых руд, характеризуются высоким качеством. Разработка экзогенных (россыпных и остаточных) месторождений титановых руд производится открытым способом с помощью драг и экскаваторов. Добыча титановых руд коренных месторождений (магматических и метаморфизованных) связана с проходкой подземных горных выработок, дроблением и обогащением руды. Для обогащения применяется гравитация, магнитная сепарация, флотация.

гравитационное обогащение
гравитационное обогащение

В качестве исходного сырья для получения титановой продукции в основном используются ильменитовый (отчасти лейкоксеновый) и рутиловый концентраты, а также титановые шлаки, содержащие 70 - 85% TiO2. Такой шлак получают путём переплавления ильменита в электропечах (Канада, ЮАР). Ильменитовый концентрат в основном производят в СССР, Австралии, США, Норвегии, Индии, а рутиловый в Австралии, Сьерра-Леоне, ЮАР. В развитых капиталистических и развивающихся странах получают около 4 - 4,5 млн. т ильменитового концентрата и шлака и около 470 тысяч т рутилового концентрата в год. Главный экспортёр титановых концентратов - Австралия. В качестве импортёров выступают большинство промышленно развитых стран.

титановый концентрат
титановый концентрат

Подтверждённые мировые запасы титановых руд (в пересчёте на TiO2) в развитых капиталистических и развивающихся странах составляют 252 млн. т (начале 1988), из них на долю ильменита приходится около 171 млн. т, рутила и анатаза - свыше 81 млн. т. Наиболее крупные запасы ильменита в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах находятся в Индии, Канаде, Норвегии и ЮАР. Главные запасы рутила разрабатываемых месторождений находятся в Австралии, Индии и ЮАР. Перспективны запасы анатаза в Бразилии. За рубежом ежегодно производится TiO2 2,5 млн. т. Основные производители - США, ФРГ, Великобритания, Япония, Франция, Италия, Канада, Бельгия, Испания, Австралия, ЮАР. Производство металлического титана налажено в СССР, США, Японии, Великобритании. Получают губчатый титан, листы, поковки, прутки, трубы. Производство и потребление титана в основном связано с отраслями химической промышленности.

анатаз
анатаз

        Магнетитовые руды

Магнетитовые руды сложены магнетитом (иногда магнезиальным - магномагнетитом, нередко мартитизированы - превращены в гематит в процессе окисления). Они наиболее характерны для карбонатитовых, скарновых и гидротермальных месторождений. Из карбонатитовых месторождений попутно извлекают апатит и бадделеит, из скарновых - кобальтсодержащий пирит и сульфиды цветных металлов. Особую разновидность магнетитовых руд представляют комплексные титаномагнетитовые руды магматических месторождений. Гематитовые руды, сложенные главным образом гематитом, в меньшей степени магнетитом, распространены в коре выветривания железистых кварцитов (мартитовые руды), в скарновых, гидротермальных и вулканогенно - осадочных рудах. Богатые гематитовые руды содержат 55 - 65% железа и до 15 - 18% марганца.

магнетитовая руда
магнетитовая руда

Определенные магнетитовые руды независимо от их происхождения могут быть очень крупнозернистыми. Когда видишь сплошные агрегаты огромных (до 15 см) кристаллов, легко прийти к неправильным выводам об истории их формирования и миграции вещества. Слабое окисление или травление обнаруживает прежнюю, слабоволнистую параллельную текстуру (размеры отдельных слоев составляют доли миллиметра), представляющую первоначальную структуру отложения. Таким образом, могла иметь место лишь минимальная миграция вещества. Приведенные примеры должны побудить опытного исследователя месторождений дополнить их по собственному усмотрению. Магнетиты - железные руды, рудные минералы которых - магнетит, иногда магнезиальный магнетит (магномагнетит); нередко гематит  в результате окисления. Этот тип руды характерен для карбонатитовых, скарновых и гидротермических, месторождений. Чистый магнетит содержит > 70 % железа. Из руд карбонатитных месторождений попутно извлекают апатит и бадделеит , из скарновых - кобальтоносный пирит и сульфиды цветных металлов. Особая разновид магнетитовых руд - комплексные титаномагнетитовые руды магматических месторождений, содержащие Fe, Ti, V.

магномагнетит
магномагнетит

Важнейшие магматические магнетитовые железорудные месторождения: Соколовско - Сарбайское (Казахстан), Качканарское (Урал, Россия), Ки-рунаваре и Гелливаре (Швеция). В настоящее время для промышленности потребовалось и чистое железо, имеющее три степени чистоты  - технически чистое железо (низкоуглеродистая электротехническая сталь), выше - карбонильное и электролитическое железо, еще выше -  железо зонной очистки. Все эти разновидности имеют чрезвычайно высокие пластические и магнитные свойства, хорошую свариваемость. Из-за слабых механических свойств чистейшее железо непригодно для изготовления конструкций: оно выносит нагрузки до 17 - 21 кг/мм2. Но, если чистое железо легировать примесями, оно способно выдержать до 600 кг/мм2, что примерно втрое превышает возможности стали. Вредными примесями в железных рудах считаются сера, фосфор, мышьяк, олово, цинк, свинец.

олово
олово

В природе известно до 500 минералов, содержащих железо, около 300 из них - типичные минералы железа, но промышленное значение имеет меньшее число, среди которых важнейшее место занимают четыре: магнетит (магнитный железняк), 72 % металла; гематит (красный железняк), 70%; лимонит (бурый железняк), 60 %; сидерит (железный шпат), 48 % металла. «Магнетит» - старый термин. Происхождение его названия чаще всего связывают с названием местности Магнезия (Греция), а в других случаях с именем легендарного пастуха Магнес, который якобы первым открыл этот минерал с магнитными свойствами на горе Ида, обнаружив, что железный наконечник посоха и гвозди башмаков прилипают к горной породе, содержащей магнетит. Название «гематит» происходит от древнегреческого «гематикос» - «кроваво - красный» и дано по густо окрашенному цвету порошка и черты. Лимонит так назвали потому, что предполагали его луговое или болотное происхождение («леймос» - с греческого - луг). Этот минерал часто встречается в форме оолитовых скоплений прибрежно - морского происхождения, образующих крупные месторождения. «Сидерит» (сидерос) в переводе с греческого железо.

магнетит
магнетит

В связи с различным содержанием железа руды делятся на богатые (идут сразу в плавку без обогащения) и бедные (требуют обогащения). В зависимости от основного рудо - образующего минерала различают магнетитовые, титаномаг - нетитовые, гематитовые и гидрогематитовые, лимонитовые, сидеритовые и мартитовые руды (последние - продукты окисления магнетита). Магнетитовые руды могут содержать до 50 - 70 % железа. В докембрийских отложениях магнетит, гематит и мартит в форме включений заполняют поры кварцита (железистые кварциты). Среди последних выделяют породу джеспилит (от английского «джеспер» -  яшма). Если вглядеться в строение этой густо - красной, стально - серой, темно  -вишневой или лиловой полосчатой породы, смятой в мелкие складки, можно увидеть, что она состоит из тонкого чередования прослойков кварца и гематита или магнетита (яшмовидная порода). Порода эта содержит до 70 % чистого железа (в среднем 35%) и является железной рудой. Кроме того она часто используется в качестве декоративного камня. Особенности образования джеспилита пока не выяснены. Например, академик Л. С. Берг в своих работах высказывал соображения, что железистые кварциты и джеспилиты - породы органогенные, образовавшиеся в древнейших морях в результате аккумулирующей жизнедеятельности пелагических микроорганизмов. Наличие слоистости он объяснял сезонным развитием планктонных микроорганизмов. Имеются и другие соображения.

джеспилит
джеспилит

        Апатито-магнетитовые руды

Апатито - магнетитовые руды - природные минеральные агрегаты, содержащие апатит в таком количестве и такой форме, когда технологически возможно и экономически целесообразно его извлечение в концентрат.

апатито - магнетитовые руды
апатито - магнетитовые руды

Апатитовые руды разделяют по содержанию Р2О5 на богатые (более 18%), бедные (5 - 8%) и убогие (3 - 5%); в комплексных рудах апатит может присутствовать в качестве главного компонента или одного из главных, второстепенного или как сопутствующая примесь (обычно незначительная). По условиям образования месторождения апатитовых и комплексных апатитсодержащих руд подразделяют на эндогенные, экзогенные и метаморфизованные. Среди эндогенных различают магматические, карбонатитовые, пегматитовые, контактово - метасоматические, гидротермальные и вулканогенно - осадочные месторождения, объединяемые в несколько рудных формаций. Они связаны с магматическими породами центральных интрузий агпаитовых нефелиновых сиенитов, ультраосновных щелочных пород, щелочных габброидов, щелочных и нефелиновых сиенитов. К экзогенным относят месторождения выветривания, приуроченные к формации коры выветривания на карбонатитовом и камафоритовом субстратах. Метаморфизованные месторождения приурочены к апатит - кварц - диопсидовой и апатит - доломитовой формациям.

эндогенный апатит
эндогенный апатит

Наибольшее промышленное значение имеют магматические и карбонатитовые месторождения. Особенно значительны скопления в массивах щелочных магматических пород, в которых апатитоносность характерна для формаций центральных интрузий агпаитовых нефелиновых сиенитов. В CCCP она представлена крупнейшими в мире Хибинским и Ловозерскими Плутонами, а также небольшим массивом Соустова. Апатитовые руды составляют следующие минералы: апатит, нефелин, пироксен, полевой шпат, сфен, но в разных количественных соотношениях и с различными текстурными особенностями. Содержание Р2О5 в рудах 16 - 19%. За рубежом к агпаитовым комплексам принадлежат массивы Иллимаусак (Гренландия), Пилансберг (ЮАР), Лос (Гвинея), Сент-Илер (Канада) и др.

нефелиновый сиенит
нефелиновый сиенит

Формация ультраосновных щелочных пород с карбонатитами проявляется как на платформах (щитах), так и в консолидированных складчатых областях в пределах региональных зон разломов. Представлена она сложными многофазными интрузиями центрального типа, характеризующимися зонально - кольцевым строением отдельных серий пород, формировавшихся в основном на небольших глубинах. В CCCP эксплуатация апатитсодержащего месторождения, связанного с этой формацией, осуществляется только в пределах Ковдорского массива на Кольском полуострове. Минеральный состав апатит - магнетитовых руд: магнетит, апатит, форстерит, флогопит, кальцит, доломит, иногда отмечаются бадделеит, сульфиды. Содержание Р2О5 5,3 - 7,2%.

доломит
доломит

Щёлочно - габброидная формация представлена Ошурковским месторождением (Бурятская ACCP). Большая часть массива сложена диоритами и метасоматически преобразованными породами сиенито - диоритового состава. Все породы апатитоносны. Апатитовая минерализация прослежена до глубины 600 м. Минеральный состав руд: апатит, плагиоклаз, калиевый полевой шпат, роговая обманка, биотит, титаномагнетит, сфен и циркон. Среднее содержание Р2О5 в апатит - силикатных рудах около 4%.

биотит
биотит

С апатитоносными метаморфогенными формациями связано, например, Селигдарское месторождение апатит - доломитовых руд (Якутская ACCP); здесь руды залегают на пересечении разрывов северо - восточных и северо - западных направлений среди кристаллических сланцев и гнейсов в виде крутопадающего штокообразного тела, прослеживаемого до глубины 1600 м. Содержание Р2О5 в среднем 5 - 6%. Минеральный состав руд: апатит, доломит, иногда кварц, мартит, гематит, кальцит, мусковит.

мусковит
мусковит

Промышленные концентрации апатита коры выветривания выявлены на Белозиминском и Ковдорском месторождениях; за рубежом месторождение подобного типа известно в Финляндии (Сокли). Минеральный состав руд: апатит, гидро - слюды, охры (железистые и карбонатные). В зависимости от компонентного состава и текстур выделяются многочисленные минеральные типы апатитовых руд: апатит -нефелиновые, магнетитовые, редкометалльно - карбонатные, силикатные, ильменит - титаномагнетитовые, медно - сульфидно -титаномагнетитовые, фенолитовые, доломитовые, франколитовые, редкометалльно - охристые руды и др. Качество апатитовых руд оценивается по содержанию Р2О5 и примесей. При разработке апатитовых месторождений подземным способом применяется в основном система принудительного этажного обрушения с отбойкой руды горизонтальными веерными скважинами, на карьерах - обычно система поперечных заходок без разрезных траншей (нижние горизонты вскрываются веерными съездами по лежачему боку рудного тела).

доломитовая руда
доломитовая руда

Основной метод обогащения апатитовых руд - флотация. Абсорбенты - жирные кислоты (pH 9 - 9,5), мыла смоляных кислот и сульфатное, масло талловое сырое и дистиллированное, смесь соапстока и сульфатного мыла, окисленные петролатум и керосин, амины и др.; пенообразователи - сосновое масло, спирты, флотанол; регуляторы среды:

регуляторы серы
регуляторы серы

депрессоры - гексаметафосфат, русифицированный крахмал. Процесс сгущения апатитового концентрата интенсифицируется подачей коагулянтов (например, 5%-ного раствора железного купороса). Применяются также магнитная и электрическая сепарация, гравитационные и радиометрические методы обогащения, обжиг, а также вспомогательные операции - дезинтеграция, классификация в различных аппаратах и др.

дезинтеграция руды
дезинтеграция руды

Из руд всех типов могут быть получены концентраты с содержанием Р2О5 30% и более при извлечении 65 - 98%; к наиболее легкообогатимым относятся апатит - силикатные руды (апатит - нефелиновые, апатит- эгириновые и др.), к труднообогатимымсущественно карбонатные и руды коры выветривания, требующие использования разветвлённых и трудоёмких технологических схем. В CCCP комплексно перерабатываются руды:

- Волковского;

химическиая формула Волковских руд
химическиая формула Волковских руд

- Ковдорского.

химическая формула Ковдорских руд
химическая формула Ковдорских руд

и частично Хибинской группы месторождений. На последних в небольшом объёме (15%) извлекается нефелиновый концентрат

нефелиновый концентрат
нефелиновый концентрат

Основные запасы апатитовых руд сосредоточены в CCCP. Кроме перечисленных, наиболее известны месторождения апатитовых руд: Джугджурское (апатит - ильменит - магнетитовое), Маганское (апатит- нефелиновое) и Ессейское (кальцит - магнетит - форстеритовое) в Западном Приазовье, Волховское (в оливинитах с сульфидами) на Среднем Урале и др. (динамика добычи апатитовых руд и производства концентрата в CCCP). Среди других социалистических стран наиболее крупные месторождения находятся во Вьетнаме (Лаокайский апатитоносный бассейн).

кальцит
кальцит

Наиболее крупными запасами апатитовых руд располагают Бразилия, ЮАР, Финляндия, Уганда, Норвегия, Зимбабве, Канада, Испания, Индия. В 1980 годовая добыча апатитовых руд в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах составила 6,63 млн. т. Основные добывающие страны: ЮАР, Зимбабве, Бразилия и др. Апатитовые руды в основном используются для производства минеральных удобрений (суперфосфата, аммофоса и др.). Кроме того, апатитовые руды - сырьё для получения фосфатной кислоты, жёлтого фосфора, различных солей; применяется в металлургии, в керамической, стекольной и химической промышленностях.

желтый фосфор
желтый фосфор

        Гематитовые руды

Следующую группу в системе классификации железных руд составляют гематитовые руды (красные железняки, α-Fe2O3), В плотных кристаллических разновидностях («железный блеск» спекулярит) цвет гематита меняется от стального до стально-черного. Для порошковых разностей характерен красный цвет («гематикос» по - гречески кровавый). Встречаются также листовая железная слюдка, натечная колломорфная почкообразная разность (красная стеклянная голова) и порошковатая разность (железная сметана). Марганец может входить в тригональную кристаллическую решетку гематита, образуя биксбиит:

биксбиит
биксбиит

При низкотемпературном окислении магнетита (300 - 400 °С) образуется кубическая (или, по последним данным, тетрагональная при разновидность оксида железа:

разновидность оксида железа
разновидность оксида железа

лишь незначительно уступающая магнетиту по магнитным свойствам (плотность 4,4 - 4,85 г/см3).

маггемит
маггемит

Гематитовые руды могут образовываться в природе прежде всего в результате дегидратации осадочных бурых железняков при условии повышенной температуры в сухом жарком климате у дневной поверхности или в глубинных слоях земной коры (на каждые 100 м погружения в кору земли температура возрастает в среднем на 3 °С). В значительных количествах гематит образуется также при окислении магнетитовых руд кислородом воздуха (мартит).

мартит
мартит

При кристаллизации магмы из расплава выделяются значительные количества водяных паров, конденсирующихся затем при соприкосновении с относительно более холодными горными породами. Эта так называемая магмогенная вода содержит в растворенном виде большие количества железа, оксиды которого выпадают затем из раствора, образуя гидротермальные месторождения гематитовых руд.

магмогенная вода
магмогенная вода

Высота кровли над рудным телом 500 м происходило более 0,6 млрд. лет, а часто и более 1 - 2 млрд. лет тому назад. Этот процесс, связанный с превышением предела растворимости железа в морской воде, шел в то время чрезвычайно интенсивно. Именно к этому времени относится образование большинства наиболее крупных железорудных месторождений мира, на долю которых приходится не менее 65 - 70 % мировой выплавки чугуна.

выплавка чугуна
выплавка чугуна

Процесс растворения кремнезема водными растворами (выщелачивание кварцитов) приводит к постепенному увеличению пористости руды, что обусловливает обычно довольно высокую восстановимость богатых докембрийских руд. Руды этого типа часто чисты по сере и фосфору, почти не содержат цинка, свинца, сурьмы, олова, меди, мышьяка. При добыче богатых руд докембрийских месторождений образуется много мелочи, нуждающейся в последующем окусковании методом агломерации. Весьма характерно также глубокое залегание рудного тела, что связано с большим возрастом руд, пласты которых перекрыты сверху относительно более молодыми осадочными породами. Под действием огромного веса кровли руда прессуется; ее обычная слоистая текстура сменяется сланцеватой. Боковые усилия, возникающие при горообразовании, приводят к образованию волнообразных складок (плойчатая текстура руды).

кремнезем
кремнезем

        Сидеритовые руды

Сидеритовые руды подразделяются на кристаллические сидеритовые руды и глинистые шпатовые железняки; они часто магнезиальны (магносидериты). Встречаются в гидротермальных, осадочных и вулканогенно - осадочных месторождениях. Среднее содержание в них железа 30 - 35%. После обжига сидеритовых руд, в результате удаления углерода, получают тонкопористые железооксидные концентраты, содержащие 1 - 2%, иногда до 10% магния. В зоне окисления сидеритовые руды превращаются в бурые железняки.

сидеритовая руда
сидеритовая руда

Сидеритовые руды -  железные руды, основной рудный минерал которых - сидерит (FeCO3). Различают кристаллические сидеритовые руды и глинистые шпатовые железняки, часто магнезиальные (магносидериты). Встречаются в гидротермических, осадочных и вулканогенно - осадочных месторождениях. Среднее содержание железа 30 - 35 %. После обжига сидеритовых руд и удаления углерода получают тонкопористые железооксидные концентраты, содержащие 1 - 2 % (до 10%) магния. В зоне окисления сидеритовые руды превращаются в бурые железняки. Основные месторождения сидеритовых руд: Бакальское, Керченское (Россия), Штирия (Австрия) и др.

магносидерит
магносидерит

сидеритовые руды обычно осадочного или гидротермального происхождения. Сидерит, содержащий марганец в твердом растворе, называется олигонитом. С магнезитом сидерит образует непрерывный ряд твердых растворов. Промежуточными членами этого ряда являются сидероплезит, мезитит и пистомезит и брейнерит. Обычен также контакт сидерита с анкеритом. Сидерит встречается чаще в виде зернистых агрегатов или в виде сфероидальных, шаровых выделений (сферосидерит).

сферосидерит
сферосидерит

        Силикатные железные руды

Силикатные железные руды сложены железистыми хлоритами (тюрингит, шамозит, лептохлорит и др.), сопровождающимися гидрооксидами железа, иногда сидеритом. Образуют осадочные залежи. Среднее содержание в них железа 25 - 40%. Примесь серы незначительна, фосфора до 1%. Часто имеют оолитовую текстуру.

тюрингит
тюрингит

В коре выветривания превращаются в бурые, иногда в красные (гидрогематитовые) железняки. Бурые железняки сложены гидрооксидами железа, чаще всего гидрогётитом. Образуют осадочные залежи (морские и континентальные) и месторождения коры выветривания. Осадочные руды часто имеют оолитовую текстуру. Среднее содержание железа в рудах 30 - 35%. В бурых железняках некоторых месторождений (Бакальское в CCCP, Бильбао в Испании и др.) содержится до 1 - 2% маоганца и более. В природно - легированных бурых железняках, образовавшихся в корах выветривания ультраосновных пород, содержится 32 - 48% железа, до 1% никеля, до 2% хрома, сотые доли процента Co, V. Из таких руд без добавок выплавляются хромоникелевые чугуны и низколегированная сталь.

силикатная руда
силикатная руда

Железистые кварциты (джеспилиты, железистые роговики)  - бедные и средние по содержанию железа (12 - 36%) докембрийские метаморфизованные железные руды, сложенные тонкими чередующимися кварцевыми, магнетитовыми, гематитовыми, магнетит- гематитовыми и сидеритовыми прослоями, местами с примесью силикатов и карбонатов. Отличаются низким содержанием вредных примесей (S и R -  сотые доли процента). Месторождения этого типа обычно обладают уникальными (свыше 10 млрд. т) или крупными (свыше 1 млрд. т) запасами руды. В коре выветривания кремнезём выносится, и возникают крупные залежи богатых гематито - мартитовых руд.Наибольшие запасы и объёмы добычи приходятся на докембрийские железистые кварциты и образованные по ним богатые железные руды, менее распространены осадочные бурожелезняковые руды, а также скарновые, гидротермальные и карбонатитовые магнетитовые руды.

бурожелезняковая руда
бурожелезняковая руда

Силикатные руды применяются реже из - за трудности их обработки. Силикатные руды, содержащие минералы сподумен:

минералы
минералы

и др., из - за большой устойчивости образующих их соединений трудно поддаются химическим превращениям. Из них получают лишь те металлы ( как, например, бериллий), которые в других соединениях не встречаются. 

оливин
оливин

Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах до железо - никелевых окатышей ( 5 - 8 % никеля), которые затем очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. После подкисления раствора из него электролитически получают металл. Анализ силикатных руд по методу Бурсталла и Уэллса проводится следующим образом. В силикатных рудах никель представлен гидросиликатами никеля и магния, никельсодержащими водными окислами железа и алюминия. При восстановлении силикатных руд ( например, сподумена) применение карбида кальция дает новые преимущества, так как для связывания кремнезема и также глинозема используется окись кальция, как содержащаяся в карбиде, так и образующаяся в результате восстановления металла.

карбид кальция
карбид кальция

При восстановлении силикатных руд ( например, сподумена) применение карбида кальция дает новые преимущества, так как для связывания кремнезема и также глинозема используется окись кальция, как содержащаяся в карбиде, так и образующаяся в результате восстановления металла. Применительно к бедным силикатным рудам с малым содержанием железа может оказаться перспективным кричный способ либо плавка на ферроникель. Цирконий получают из силикатной руды, содержащей минерал циркон, путем восстановления оксида и хлорида титана и т.п., или путем электролиза.Молибденит, вульфенит и силикатные руды. Охлаждают, разбавляют, добавляют избыток 10 мл 10 % - ного раствора едкого натра и анализ продолжают, как указано выше. 

цирконий
цирконий

Силикатные шамозитовые и тюрингитовые руды образуют следующую группу в классификации железных руд. Рудный минерал относится в таких рудах к группе слюдоподобных силикатов зеленого цвета - хлоритов.

хлорит
хлорит

Оксид двухвалентного железа:

двухвалентное железо
двухвалентное железо

получаемый в технике в больших количествах (вюстит), в природе встречается крайне редко (иоцит). Как показали исследования, дно океанов и морей устлано железомарганцевыми конкрециями, диаметр которых достигает 5 - 10 см. Предполагается, что конкреции образуются в результате работы бактерий или короткозамкнутых гальванических элементов на дне океанов. Согласно другой точке зрения металлы выделяются на дне океана при соприкосновении магмогенной воды, фильтрующейся из глубин земного шара и содержащей железо, марганец и другие металлы в растворе, с морской водой. По предварительным данным, запасы конкреций только на дне Тихого, Атлантического и Индийского океанов приближаются к 1000 млрд. т, но подводная добыча конкреций связана с необходимостью создания специальных тралов или захватов, так как большая часть конкреций лежит на глубине более 3 км. Разработка донных полей конкреций ведется в небольших масштабах пока лишь Японией.

иоцит
иоцит

Деление железных руд на группы зависит и от характера пустой породы: кремнистой, глиноземистой, магнезиальной. Кроме того, выделяется группа руд с самоплавкой пустой породой. Большая часть добываемых железных руд относится к группе руд с кремнистой пустой породой, представленной главным образом:

- кварцем;

химическая формула кварца
химическая формула кварца

- отчасти опалом;

опал
опал

- халцедоном.

халецедон
халецедон

Поскольку достаточная подвижность доменных шлаков достигается при:

достаточная подвижность
достаточная подвижность

то при агломерации к рудам этой группы в качестве флюса добавляют известняк. В природе существуют, однако, руды, для которых указанное соотношение оказывается равным 0,6 - 1,1. Такие руды, плавка которых возможна без основного флюса, называются самоплавкими (или рудами с самоплавкой пустой породой) и высоко ценятся металлургами.

опал
опал

В рудах с глиноземистой пустой породой последняя состоит из сложных природных алюмосиликатов кальция, магния, калия, железа и др. По условиям технологии доменной плавки шлаки при выплавке передельного чугуна не должны содержать:

содержание предельного чугуна
содержание предельного чугуна

а при выплавке литейного чугуна:

выплавка литейного чугуна
выплавка литейного чугуна

В связи с этим чрезмерно высокое содержание глинозема в пустой породе руды осложняет ведение доменной плавки и вынуждает добавлять в шихту руды с кремнистой пустой породой.

калий
калий

 

    Способы обогащения железной руды

Обогащением руды называется операция, увеличивающая содержание железа или снижающая содержание вредных примесей в руде.

магнитные сепораторы
магнитные сепораторы

Обогащение позволяет существенно повысить содержание железа в шихте доменных печей, улучшить условия восстановления железа, уменьшить выход шлака, улучшая тем самым ход печи и снижая расход кокса при возрастающей производительности. Установлено, что в средних условиях плавки повышение содержания железа в шихте на 1% позволяет увеличить производительность печи на 2 - 2,5% при снижении удельного расхода кокса на 2 - 2,5%.

обогащение железной руды
обогащение железной руды

Получаемые на обогатительных фабриках концентраты содержат до 65 - 68% железа. Эффективность обогащения оценивается по величине показателей обогащения. На обогатительных фабриках ежесменно определяют содержание железа в исходной руде, в концентрате и в отходах обогащения - хвостах. Чем выше содержание железа в концентрате и чем ниже оно в хвостах, тем эффективнее считается обогащение. Выходом концентрата называется соотношение масс концентрата и исходной руды (последняя принята за единицу).

концентрат железной руды
концентрат железной руды

Аналогично вычисляется и выход хвостов. На обогатительной фабрике сумма масс концентрата и хвостов равна массе исходной руды, то есть сумма выходов концентрата и хвостов равна единице. Выход концентрата при обогащении может быть вычислен по содержаниям железа в руде, концентрате и хвостах. Извлечением железа в концентрат называется соотношение масс железа в концентрате и в исходной руде. Наконец, вычисляются коэффициенты обогащения и сокращения. Первый из них показывает, во сколько раз содержание железа в концентрате больше, чем в исходной руде, а второй - во сколько раз масса концентрата меньше массы исходной руды.

железная руда
железная руда

Эффективность обогащения необходимо оценивать по всем показателям обогащения одновременно. Так, высокое содержание железа в концентрате может сопровождаться низким выходом концентрата и низким извлечением железа в концентрат. Наоборот, высокий выход концентрата связан с пониженным содержанием железа в нем и т. д. Выполним пример подсчета показателей обогащения для условий Качканарского ГОКа (Северный Урал), где содержание железа в руде, концентрате и хвостах составляет соответственно a = 15,9%; В = 61,38%; V = 6,55% (1984 г.)

формула выхода концентрата
формула выхода концентрата

 

Таким образом, из 1 т руды получают 170,5 кг концентрата. При этом 65 - 82% железа используется затем в металлургическом переделе, а 34 - 18% железа теряется безвозвратно с хвостами. Общий расход электроэнергии на дробление, измельчение и обогащение составляет на КачГОКе 68,8 кВт - ч/т концентрата. Наиболее древним способом обогащения руд является мойка, в ходе которой на дробленую руду во вращающемся барабане направляется сильная струя воды, способная отделить глинистую пустую породу от рудного вещества. На концентрационных столах, в отсадочных машинах для разделения рудных минералов и пустой породы используется различие плотности этих компонентов руды: 2,65 г/см3 для кварцита и 5,26 г/см3 для гематита.

гематит
гематит

Обогащение руды флотацией основано на неодинаковых гидрофильности и гидрофобности минералов. Наибольшее распространение получил метод магнитной сепарации руды, когда измельченную руду пропускают через магнитное поле. Удельная магнитная восприимчивость магнетита высокая (до 97350*10 - 6 см3/г), в то время как кварц относится к диамагнетикам (-0,47*10 - 6 см3/г). В барабанном магнитном сепараторе Эдисона неподвижный электромагнит 1 располагается внутри вращающегося барабана 2, на внешнюю поверхность которого подаются обогащаемая руда с водой. Частицы пустой породы оседают на дно бака, а частицы магнетита притягиваются к поверхности вращающегося барабана и могут быть смыты с нее только вне магнитного поля, что позволяет выделить концентрат магнитной сепарации (шлих).

шлих
шлих

На рисунке показана также конструкция ленточного магнитного сепаратора для обогащения (сухой сепарации) сильно магнитных руд. Конструкция включает транспортерную 7 и убирающую 2 ленты и делительную перегородку 3. Производительность магнитных сепараторов достигает 45 - 50 т/ч при обогащении тонкоизмельченных магнетитовых железных руд. Концентраты обогащения руды представляют собой весьма тонкий порошок и не могут быть загружены в доменные печи без предварительного окускования на фабриках окатышей или агломерационных фабриках.

магнитный сепоратор
магнитный сепоратор

        Механические методы обогащения руды

К главным процессам обогащения руды относятся измельчение руды и выделение концентрата. Измельчение заключается в дроблении природного материала, обычно механическими методами, с получением смеси частиц ценных и ненужных компонентов. Дробление может также дополняться химическим разложением молекул компонентов для освобождения полезных атомов. Выделение, или концентрация, состоит в обособлении полезных частиц одного или нескольких продуктов, называемых концентратами, и исключении ненужных частиц пустой породы (хвостов, или отходов). Частицы, которые не попали ни в концентрат, ни в отходы, называются промежуточным продуктом и обычно требуют дальнейшей переработки.

молекула
молекула

            Метод дробление

Дробление - это разделение материала на мелкие части. Существуют задачи дробления различных материалов: зерна, пластмасс, твёрдых бытовых отходов, биологических отходов, горной породы и др.

дробление горных пород
дробление горных пород

 

Дробление можно считать частью процесса измельчения, если речь идет о необходимости уменьшить размер с крупности 2 метра и менее до крупности единиц, десятков и сотен миллиметров. Например в горнодобывающей промышленности первичная горная порода крупных размеров получается путем буро-взрывных работ. При выполнении закладки взрывчатого вещества определяется будущая крупность кусков породы после взрыва. Этой крупности должна соответствовать максимальная крупность питания дробилки.

дробилка
дробилка

Куски материала превышающие требуемую максимальную крупность требуют дробления гидромолотом или пневмомолотом. Дробление разделяют на крупное (сотни миллиметров), среднее (десятки миллиметров) и мелкое (единицы миллиметров). Соответственно при переработке породы до мелких фракций требуется использовать три стадии дробления.К дроблению относятся механические процессы, посредством которых добытая в руднике порода разбивается до размеров, подходящих для дальнейшего измельчения посредством размалывания. Устройства, которые разбивают добытое в руднике сырье, относятся к первичным дробилкам; дробилки щекового и конусного типов среди них являются основными. Вторичное дробление осуществляется в один, два, реже в три этапа.

процесс дробления горных пород
процесс дробления горных пород

            Метод размалывание

Измельчение - это процесс уменьшения размеров частиц твердого тела до требуемых размеров путем механического воздействия.

измельчение горных пород
измельчение горных пород

 

По размеру измельчённого продукта измельчение разделяют на два типа:

- дробление  грубое (300 - 100 мм), среднее (100 - 25 мм) и мелкое (25 - 1 мм);

грубое дробление
грубое дробление

Цель дробления - получение кускового продукта необходимой крупности, а также подготовка к помолу.

- помол грубый (1000 - 500 мкм), средний (500 - 100 мкм), тонкий (100 - 40 мкм) и сверхтонкий (< 40 мкм).

тонкий помол горной породы
тонкий помол горной породы

Цель помола - увеличение дисперсности твёрдого материала, придание ему определённого гранулометрического состава и формы частиц, дезагрегирование. Граница между измельчением (помолом) и дроблением условна. Оборудование для измельчения также делится на дробилки и мельницы. Измельчение применяется для:

- улучшению однородности смесей;

улучшение однородности примесей
улучшение однородности примесей

- ускорению и повышению глубины протекания химических реакций;

химическая реакция
химическая реакция

- повышению интенсивности сочетаемых с ним других технологических процессов (перемешивание, сушка, обжиг, химические реакции);

обжиг
обжиг

- снижению применяемых температур и давлений (например, при варке стекла);

снижение давления
снижение давления

- улучшению физико - механических свойств и структуры материалов и изделий (твёрдые сплавы, бетон, керамика, огнеупоры и т. п.);

керамика
керамика

- повышению красящей способности пигментов и красителей, активности адсорбентов и катализаторов;

катализатор
катализатор

- переработке полимерных композиций, включающих высокодисперсные наполнители (например: сажу, слюду, химические волокна и др.), отходов производства, бракованных и изношенных изделий (резиновые шины, термопласты и реактопласты и др.)

химическое волокно
химическое волокно

Размалывание представляет собой конечный этап механического отделения полезных минералов от пустой породы. Обычно оно производится в водной среде посредством машин, в которых порода измельчается при помощи чугунных или стальных шаров, кремневой гальки, а также гальки, образующейся из твердых кусков руды или вмещающей породы.

размалывание горной породы
размалывание горной породы

            Метод грохочение и классификация

Грохочение применяется для приготовления материала определенной размерности, поступающего на концентрирование. Грохотами обычно разделяют зерна, размер которых превышает 3 - 5 мм; механические классификаторы используются для более тонкой сепарации мокрого материала.

грохочение
грохочение

            Метод грохота

Грохот - одно или несколько вибрационных сит (решёт) для разделения сыпучих материалов по размерам кусков или частиц (фракций). При механизации процесса - машина или аппарат. Получил свое название за характерный шум при работе. Грохот разделяет любой кусковой или сыпучий материал на частицы разных размеров с помощью просеивающих поверхностей с калиброванными отверстиями.

вибрационное сито
вибрационное сито

Применяется для разделения на фракции горных пород, сыпучих строительных материалов, в лабораториях для фракционного анализа сыпучих материалов и др. Также применяется для обезвоживания различных материалов (обогащенных углей, промытых руд). Грохотами также называют машины для просеивания зерна злаковых и бобовых культур, обычно для отделения семян сорняков и камешков на механизированых токах, элеваторах, мельницах.

фракция горных пород
фракция горных пород

Обычно имеет высокую производительность, которая обеспечивается большой площадью поверхности грохочения (площадью сита), в отличие от вибрационных сит, которые обладают в общем случае малой и средней производительностью, могут быть предназначены для решения специфических задач (малая крупность деления (меньше 2 мм), обезвоживание и др.) и имеют различные конструктивные исполнения.

поверхность грохочения
поверхность грохочения

Большинство грохотов относится к вибрационному типу. Их главным элементом является сито, пластина с отверстиями или какая - либо другая плоская перфорированная конструкция (обычно устанавливаемая наклонно под углом 20 - 40°), которой придается вибрация с частотой 500 - 3600 циклов в минуту. Более тонкая сепарация проводится на прямоугольных качающихся грохотах и воздушно - центробежных классификаторах.

вибрационный тип грохота
вибрационный тип грохота

            Метод механических классификаторов

Механические классификаторы представляют собой прямоугольные лотки с наклонным дном, которым сообщается встряхивающее и возвратно-поступательное движение. Материал, подлежащий разделению по крупности зерен, смешивается с водой, подается на верхний край классификатора и перемещается под действием силы тяжести в углубление на нижнем крае лотка. Там более тяжелые и крупные частицы оседают на дно и забираются конвейером. Более легкие и мелкие частички выносятся потоком воды.

механический классификатор
механический классификатор

            Метод центробежных конусных классификаторов

В центробежных конусных классификаторах для выделения рудных частиц используются центробежные силы в водной среде. Процесс разделения в таких классификаторах позволяет получить мелкозернистую песчано - шламовую фракцию, пригодную для дальнейшего концентрирования методом флотации.

центробежный конусный классификатор
центробежный конусный классификатор

Для применения воздушного способа разделения материала по крупности или плотности требуется соблюдения жесткого условия сохраниения низкой абсолютной влажности материала до 1 - 2%, иначе зерна материала слипаются и не могут быть разделены. В виду того, что в естественном состоянии материалы имеют влажность 2 - 4%, а в водонасыщенном 8% и выше, применение воздушного классификатора требует предварительной сушки материала. Последнее требует существенного увеличения расходов на переработку, что при отсутствии по технологии требования сушки материала делает применение воздушного классификатора экономически затратным, но иного способа с большой производительностью и высокой эффективностью разделить тонкие материалы не существует.

воздушный классификатор
воздушный классификатор

        Физические методы обогащения руд

Механические и физические методы обогащения позволяют отделить ценные рудные частицы от частиц пустой породы с использованием чисто физических процессов, без химических превращений.

ценные рудные частицы
ценные рудные частицы

            Метод гравитации руд

Гравитационное обогащение полезных ископаемых - процесс и технология обогащения полезных ископаемых, основанный на использовании действия силы тяжести, при которой минералы отделяются от пустой породы за счёт разницы их плотности и размера частиц. 

гравитационное обогащение железной руды
гравитационное обогащение железной руды

Гравитационное обогащение осуществляется в водной, воздушной или в тяжёлой среде, в шлюзах, сепараторах (например, крутонаклонных сепараторах), гидроциклонах, отсадочных машинах, на концентрационных столах и т. п.

гравитационное обогащение в тяжелой среде
гравитационное обогащение в тяжелой среде

Современная теория гравитационного обогащения рассматривает его как процесс установления равновесия и достижения минимума потенциальной энергии системой частиц, находящихся в поле тяжести в состоянии неустойчивого равновесия. Скорость гравитационного разделения оценивается по снижению центра тяжести системы, а его эффективность - по уменьшению потенциальной энергии смеси. В основе расчётов лежит определение относительных скоростей перемещения частиц разной плотности, размеров и формы в средах разной плотности и вязкости (в воздухе - сухое или пневматическое гравитационное обогащение, в жидкости - мокрое).

пневматическое гравитационное обогащение
пневматическое гравитационное обогащение

Гравитационная концентрация основана на использовании разной плотности различных минералов. Частицы разной плотности вводятся в жидкую среду, плотность которой имеет промежуточное значение между плотностями минералов, подлежащих разделению. Этот принцип можно проиллюстрировать отделением песка от опилок, когда их бросают в воду; опилки всплывают, а песок тонет в воде.

плотность минерала
плотность минерала

Наиболее распространено мокрое гравитационное обогащение, которое подразделяют на следующие виды:

- в неподвижном водном растворе или среде, которая горизонтально перемещается;

неподвижный водный раствор
неподвижный водный раствор

- в среде, имеющей плотность, промежуточную в сравнении разделяемыми частицами, (обогащение в тяжёлых средах, магнитогидродинамическая и магнитогидростатическая сепарация);

магнитогидростатическая сепарация
магнитогидростатическая сепарация

- в тяжёлой среде, движущейся по круговой или винтовой траектории (например, центробежные сепараторы);

центробежный сепаратор
центробежный сепаратор

- в потоке, текущем по наклонной плоскости (желобы, шлюзы, конусные концентраторы);

конусный концентрат
конусный концентрат

- в потоке, текущем низходящей винтовой площадке или желобу (винтовые сепараторы и винтовые шлюзы).

винтовой шлюз
винтовой шлюз

Гравитационное обогащение - основной метод обогащения угля, сланцев, рассыпного золота, касситерита, вольфрамита, рутила, ильменита, циркона, монацита, танталита, колумбита и др., а также один из равноценных методов обогащения руд чёрных металлов, редких металлов, а также фосфатов, алмазов и других неметаллических полезных ископаемых.

гравитационное обогащение
гравитационное обогащение

Гравитационными методами обогащается свыше 4 млрд тонн в год, то есть половина от общего количества полезных ископаемых, которые обогащаются. Это следствие таких преимуществ метода, как дешевизна, простота аппаратуры, возможность разделения частиц широкого диапазона крупности (от 0,1 - 2 до 250 - 300 мм), сравнительная лёгкость очищения сточных вод и возможность осуществления замкнутого водоснабжения обогатительной фабрики.

гравитационная установка
гравитационная установка

            Метод обогащения руды в тяжелой среде

Метод обогащения в тяжелой среде основан на использовании суспензии, состоящей, помимо частиц руды, из воды и твердого компонента. Плотность суспензии варьируется от 2,5 до 3,5 в зависимости от свойств разделяемых минералов. При этом используются конические или пирамидальные емкости.

обогащение в тяжелой среде
обогащение в тяжелой среде

            Метод отсадочных машин

Отсадочная машина - это один из видов гравитационного концентратора, в котором суспензия состоит из воды и рудных частиц. В отсадочных машинах непрерывного действия имеются по крайней мере два отделения. Тяжелые частицы, попавшие в приемное отделение, скапливаются на дне; более легкие частицы всплывают. Подаваемый материал захватывается текущей водой и поступает в поверхностный слой на нижней части уклона, который стремится выплеснуться через край. Однако тяжелый материал проседает через более легкий и оказывается в придонном слое. Легкий материал смешивается с верхним слоем, и поперечный поток воды сносит его через перегородку в соседнее отделение, где происходит аналогичная сепарация. Автоматические разгрузочные устройства удаляют придонный слой с такой скоростью, чтобы он сохранял необходимую толщину.

отсадочная машина
отсадочная машина

            Метод концентрационных столов

Концентрационные столы представляют собой гравитационные концентраторы, приспособленные для переработки материала песчаной фракции с размером зерна менее 2,5 мм. Главный их элемент - это покрытая линолеумом прямоугольная дека шириной 1,2 - 1,5 м и длиной около 4,8 м. Она устанавливается с небольшим регулируемым поперечным уклоном и испытывает возвратно-поступательное движение вдоль длинной стороны с частотой 175 - 300 циклов в минуту и амплитудой от 6 до 25 мм.

концентрационный стол
концентрационный стол

Дека имеет рифленую поверхность; при этом высота ее гребней уменьшается в направлении диагонали деки от края стола, где производится подача материала, к его выгрузочному концу. Водная суспензия попадает в бороздки и там расслаивается: более тяжелый материал оседает на дно, а более легкий оказывается наверху. Под воздействием возвратно - поступательного движения легкий материал передвигается по деке. Поскольку высота гребней к выгрузочному концу стола уменьшается, верхний слой смывается потоком воды, идущим поперек стола, и уносится вниз к его боковой стороне, тогда как более тяжелый материал переносится к выгрузочному концу.

дека концентрационного стола
дека концентрационного стола

            Метод концентрационных шлюзов

Концентрационный шлюз представляет собой наклонный желоб с шероховатым дном, вдоль которого перемещается гравий россыпи (золотоносной или оловоносной), увлекаемый потоком воды; при этом тяжелые минералы оседают на дне углублений и удерживаются там, тогда как легкие выносятся. Шероховатость дна создается деревянными брусками, рейками, рифленой резиной, небольшими жердями и даже железнодорожными рельсами, устанавливаемыми вдоль или поперек желоба. Для переработки мелкозернистого песка и шлама дно шлюза покрывают мешковиной, брезентом или другим подобным материалом, который обычно прикрепляется металлической решеткой или грубой проволочной сеткой.

шлюз
шлюз

При переработке золотоносного гравия для сепарации довольно часто используется ртуть благодаря ее способности прилипать к мелким частичкам золота и удерживать их в потоке воды. Ширина шлюза составляет от 0,5 до 2 м, а длина - от 3 - 6 м до 1,5 км и более. Наклон варьируют в пределах 2,0 - 12,5 см/м; при этом в нижней части шлюза преобладает тонкозернистый материал с большим количеством воды, а в верхней части - более грубозернистый с меньшим количеством воды. Периодически подачу материала прекращают и создают легкий поток воды, рифли снимают, начиная с выходного конца, осевший песок переворачивают лопатами для отмывки легкого песка, а оставшуюся часть сгребают в бадьи. Очищенный золотоносный продукт затем обрабатывается в промывочном лотке (диаметром 0,45 м и глубиной 5 - 8 см) с наклонными под углом 45° стенками. Когда песок вместе с водой в лотке встряхивается, тяжелый материал оседает, а легкие отходы смываются через край.

концентрационный шлюз
концентрационный шлюз

            Метод флотации железной руды

Флотация - один из методов обогащения полезных ископаемых, который основан на различии способности минералов удерживаться на межфазовой поверхности, обусловленный различием в удельных поверхностных энергиях. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы минералов избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц. При флотации пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности. Флотация применяется также для очистки воды от органических веществ и твёрдых взвесей, разделения смесей, ускорения отстаивания в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности.

флотация
флотация

В зависимости от характера и способа образования межфазных границ (вода - масло - газ), на которых происходит закрепление разделяемых компонентов различают несколько видов флотации:

- масляная флотация была предложена первой, на которую В. Хайнсу (Великобритания) в 1860 году был выдан патент. При перемешивании измельченной руды с маслом и водой сульфидные минералы избирательно смачиваются маслом и всплывают вместе с ним на поверхность воды, а порода (кварц, полевые шпаты) осаждается. В России масляная флотация графита была осуществлена в 1904 году в Мариуполе;

масляная флотация
масляная флотация

- пленочная -  способность гидрофобных минеральных частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут в ней, была использована А. Нибелиусом (США, 1892) и Маквистеном (Великобритания, 1904) для создания аппаратов плёночной флотации, в процессе которой из тонкого слоя измельченной руды, находящегося на поверхности потока воды, выпадают гидрофильные частицы;

пленочная флотация
пленочная флотация

- пенная - при которой через смесь частиц с водой пропускают мелкие пузырьки воздуха, частицы определённых минералов собираются на поверхности раздела фаз «воздух-жидкость», прилипают к пузырькам воздуха и выносятся с ними на поверхность в составе трехфазной пены (с добавлением пенообразователя, который регулирует устойчивость пены). Пену в дальнейшем сгущают и фильтруют. В качестве жидкости чаще всего используется вода, реже насыщенные растворы солей (разделение солей, входящих в состав калийных руд) или расплавы (обогащение серы).

пенная флотация
пенная флотация

Для образования пузырьков предлагались различные методы: образование углекислого газа за счёт химической реакции (С. Поттер, США, 1902), выделение газа из раствора при понижении давления (Ф. Элмор, Великобритания, 1906) - вакуумная флотация, энергичное перемешивание пульпы, пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия.

вакуумная флотация
вакуумная флотация

Для проведения пенной флотации производят измельчение руды до крупности 0,5 - 1,0 мм в случае природногидрофобных неметаллических полезных ископаемых с небольшой плотностью (сера, уголь, тальк) и до 0,1 - 0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидратированности разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотационные машины. Образование флотационных агрегатов (частиц и пузырьков воздуха) происходит при столкновении минералов с пузырьками воздуха, вводимого в пульпу, а также при возникновении на частицах пузырьков газов, выделяющихся из раствора. На флотацию влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы (особенно кислород), температура, плотность пульпы. На основе изучения минералого - петрографического состава обогащаемого полезного ископаемого выбирают схему флотации, реагентный режим и степень измельчения, которые обеспечивают достаточно полное разделение минералов.

флотационные реагенты
флотационные реагенты

Лучше всего флотацией разделяются зёрна размером 0,1 - 0,04 мм. Более мелкие частицы разделяются хуже, а частицы мельче 5 мкм ухудшают флотацию более крупных частиц. Отрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается специфическими реагентами. Крупные (1 - 3 мм) частицы при флотации отрываются от пузырьков и не флотируются. Поэтому для флотации крупных частиц (0,5 - 5 мм) в СССР были разработаны способы пенной сепарации, при которых пульпа подаётся на слой пены, удерживающей только гидрофобизированные частицы. С той же целью созданы флотационные машины кипящего слоя с восходящими потоками аэрированной жидкости.

аэрированная жидкость
аэрированная жидкость

Пенная флотация - гораздо более производительный процесс, чем масляная и плёночная флотации. Этот метод применяется наиболее широко. Электрофлотация - перспективный метод для применения в химической промышленности, заключается во всплытии на поверхности жидкости дисперсных загрязнений за счет выделения электролитических газов и флотационного эффекта. Для очистки воды, а также извлечения компонентов из разбавленных растворов в 1950 - х годах был разработан метод ионной флотации, перспективный для переработки промышленных стоков, минерализованных подземных термальных и шахтных вод, а также морской воды.

электрофлотация
электрофлотация

При ионной флотации отдельные ионы, молекулы, тонкодисперсные осадки и коллоидные частицы взаимодействуют с флотационными реагентами - собирателями, чаще всего катионного типа, и извлекаются пузырьками в пену или плёнку на поверхности раствора. Тонкодисперсные пузырьки для флотации из растворов получают также при электролитическом разложении воды с образованием газообразных кислорода и водорода (электрофлотация). При электрофлотации расход реагентов существенно меньше, а в некоторых случаях они не требуются.

ионная флотация
ионная флотация

Широкое использование флотации для обогащения полезных ископаемых привело к созданию различных конструкций флотационных машин с камерами большого размера (до 10 - 30 м³), обладающих высокой производительностью. Флотационная машина состоит из ряда последовательно расположенных камер с приёмными и разгрузочными устройствами для пульпы. Каждая камера снабжена аэрирующим устройством и пеносъёмником.

флотационная машина
флотационная машина

Флотация основана на различиях физико - химических свойств поверхности минералов в зависимости от их состава, что вызывает селективное прилипание частиц к пузырькам воздуха в воде. Агрегаты, состоящие из пузырьков и прилипших частичек, всплывают на поверхность воды, тогда как не прилипшие к пузырькам частицы оседают, в результате чего происходит разделение минералов. Прилипание к пузырькам усиливается при селективном покрытии частиц одного из минералов поверхностно-активным веществом. Примером такого вещества может служить парафин. Погрузите покрытую парафином частицу в газированную воду, и пузырьки выделившегося углекислого газа прилипнут к нему. Если частица достаточно маленькая, то она всплывет. Углеводородные ионы, в которых химически активная группа представлена производными тиокислот (ксантогенаты, тиофосфаты, меркаптаны и подобные им соединения), взаимодействуют предпочтительно с ионами тяжелых металлов. Флотация обеспечивает получение высокосортных концентратов. При этом флотационные реагенты составляют главную статью расходов. Этот процесс позволяет разделить практически любые два минерала, которые содержат существенно разные химические элементы или ионные группы.

ионные группы
ионные группы

            Метод магнитной сепарации

Магнитное обогащение полезных ископаемых - обогащение полезных ископаемых, основывающееся на действии неоднородного магнитного поля на минеральные частички с разной магнитной восприимчивостью и коэрцитивной силой. Магнитным способом, используя магнитные сепараторы, обогащают железные, титановые, вольфрамовые и другие руды.

магнитный сепаратор
магнитный сепаратор

Магнитная сепарация применяется для обогащения руд, содержащих минералы с относительно высокой магнитной восприимчивостью. К ним относятся магнетит, франклинит, ильменит и пирротин, а также некоторые другие минералы железа, поверхности которых могут быть приданы нужные свойства путем низкотемпературного обжига. Сепарация производится как в водной, так и в сухой среде. Сухая сепарация больше подходит для крупных зерен, мокрая - для тонкозернистых песков и шламов. Обычный магнитный сепаратор представляет собой устройство, в котором слой руды толщиной в несколько зерен перемещается непрерывно в магнитном поле. Магнитные частицы вытягиваются из потока зерен лентой и собираются для дальнейшей переработки; немагнитные частицы остаются в потоке.

сухая сепарация
сухая сепарация

            Метод электростатической сепорации

Электрическое обогащение полезных ископаемых -  метод обогащения полезных ископаемых в электрическом поле, основанный на различиях в электрофизических свойствах разделяемых компонентов: электропроводности, диэлектрической проницаемости и трибоэлектростатического эффекта (восприимчивости веществ к электризации через прикосновение).

электрическое обогащение
электрическое обогащение

По электропроводности эффективно разделяются вещества - проводники или полупроводники от непроводников; трибоэлектический способ наиболее пригоден для разделения веществ, имеющих близкую по значению электропроводность.

трибоэлектрический метод
трибоэлектрический метод

По диэлектрической проницаемости целесообразно разделять компоненты полезных ископаемых, которые резко различаются по этому параметру, например, металлы, сульфидные руды, графит - от неметаллов. Используется также для разделения материалов по крупности (классификации) и обеспылевания.

неметаллы
неметаллы

Магнитная сепарация применяется для обогащения руд, содержащих минералы с относительно высокой магнитной восприимчивостью. К ним относятся магнетит, франклинит, ильменит и пирротин, а также некоторые другие минералы железа, поверхности которых могут быть приданы нужные свойства путем низкотемпературного обжига. Сепарация производится как в водной, так и в сухой среде. Сухая сепарация больше подходит для крупных зерен, мокрая - для тонкозернистых песков и шламов. Обычный магнитный сепаратор представляет собой устройство, в котором слой руды толщиной в несколько зерен перемещается непрерывно в магнитном поле. Магнитные частицы вытягиваются из потока зерен лентой и собираются для дальнейшей переработки; немагнитные частицы остаются в потоке.

магнитные частицы
магнитные частицы

        Химические методы обогащения руды

Химические методы обогащения включают, в качестве предварительного этапа, измельчение руды, которое открывает доступ химическим реагентам к ценным компонентам руды, после чего облегчается извлечение этих компонентов. Химические методы могут быть применены как непосредственно к рудам, так и к концентратам, полученным в результате обогащения руд механическими методами. Терминология методов химического обогащения до некоторой степени запутана. В рамках этой статьи разделение в расплаве относится к процессу плавления, а разделение путем селективных химических реакций - к процессу выщелачивания.

селективные химические реакции
селективные химические реакции

            Метод плавления руд

Плавление - это химический процесс, происходящий при высоких температурах, в ходе которого ценный металл и пустая порода переходят в расплавленное состояние. Поскольку металл имеет более высокую плотность и нерастворим в расплавленной пустой породе, он отделяется от последней и погружается на дно. Метод плавления имеет свои специфические особенности для каждого металла. Например, свинцовый концентрат смешивается с твердыми реагентами в определенных соотношениях, чтобы получить загрузку печи такого состава, которая при нагревании до достаточно высоких температур приводит к образованию за счет пустой породы сложных силикатов (шлака), остающихся на поверхности расплавленного металлического свинца. При выпускании металла со дна печи получается черновой свинец. При наличии в свинцовом концентрате меди образуются три слоя: нижний слой свинца, средний слой сульфида меди (штейн) и верхний слой шлака. Они выпускаются из печи раздельно. Штейн затем перерабатывается в другой печи (конвертере), через которую продувают воздух для удаления серы, получая в результате черновую (пористую) медь.

плавление металла
плавление металла

            Метод обжига руд

Обжиг в ходе подготовки к выщелачиванию применяется либо для изменения химического состава полезных составляющих, что делает их пригодными для выщелачивания, либо для удаления некоторых примесей, присутствие которых значительно затрудняет и удорожает процесс выщелачивания ценных компонентов. Например, некоторые руды золота, содержащие мышьяк и серу, перед выщелачиванием подвергают обжигу для удаления этих составляющих.

обжиг
обжиг

            Метод выщелачивания руд

Выщелачивание (иногда - варка), перевод в раствор (обычно водный) одного или нескольких компонентов твёрдого вещества с помощью водного или органического растворителя, часто при участии газов - окислителей или восстановителей. Выщелачивание осуществляется перемешиванием (агитацией) мелкого твёрдого материала с жидким растворителем в контакте с газообразным реагентом, например, воздухом (Выщелачивание золотых, урановых руд и сульфидных концентратов и др.), просачиванием (перколяцией) жидкого реагента через неподвижный слой твёрдого (Выщелачивание меди из окисленных руд, алюминатов из спечённых бокситов).

выщелачивание
выщелачивание

Выщелачивание периодически или непрерывно, прямоточно или противоточно обычно проводят в чанах с механическим, пневматическим или пневмомеханическим перемешиванием при атмосферном давлении; в чанах без перемешивания (в перколяторах или диффузорах); в трубчатых реакторах; в автоклавах при повышенных давлениях и температурах. Избирательность выщелачивание определяется химическими свойствами и концентрацией растворителя, структурой твёрдого вещества и его физико - химическими свойствами, растворимостью соединений выщелачиваемого вещества в данных условиях. Скорость выщелачивания зависит от удельной поверхности раздела твёрдое - жидкость (то есть от размера частиц твёрдого), разности концентраций растворителя и химических реагентов на поверхности твёрдого и в объёме, вязкости растворителя, величины коэффициента диффузии, интенсивности перемешивания (уменьшение диффузионного слоя, ускорение растворения газообразных реагентов), температуры (увеличение констант скорости реакции и диффузии), парциального давления газообразного реагента (кислорода, сернистого ангидрида и др.) над раствором, концентрации растворимого окислителя, например, сульфата железа. Чаще всего выщелачивание как гетерогенный процесс протекает в диффузионной области, хотя возможны смешанные диффузионно - кинетические или кинетические режимы.

кислород
кислород

При выщелачивании ценные компоненты руды растворяются и отделяются от нерастворимого остатка посредством подходящего растворителя. В некоторых случаях для перевода ценного компонента в растворимую форму добавляется реагент. Эффективность (скорость и полнота протекания) процесса зависит от размера частиц, свойств реагентов, применяемых для выщелачивания, температуры и метода приведения в соприкосновение руды с растворителем или реагентами. Обычно чем меньше размер частиц, выше температура и концентрация выщелачивающих химических соединений, тем быстрее идет процесс.

реагент
реагент

            Метод выщелачивающих растворов

К этим методам относятся кучное выщелачивание, выщелачивание при просачивании и выщелачивание при перемешивании. Эти методы могут применяться как в периодических, так и в непрерывных процессах. В свою очередь непрерывные процессы могут быть реализованы как прямоточные либо как противоточные. В прямоточном процессе выщелачивающий раствор движется вместе с рудой и пополняется по мере его истощения. В противоточном процессе выщелачивающий раствор движется навстречу потоку руды. При этом передовой фронт раствора, встречаемый свежей порцией руды, обеднен реагентами и насыщен экстрагированным материалом, а тыловые порции раствора, которые позже встречаются с рудой, представлены свежим выщелачивающим раствором.

кучное выщелачивание
кучное выщелачивание

Кучное выщелачивание применяется для переработки руд, содержащих легко растворимые полезные компоненты; такие руды должны быть относительно пористыми и недорогими (обычно они добываются в открытых разработках). Иногда кучное выщелачивание используется для переработки отвалов, возникших в результате процессов предшествующей добычи и утилизации руды, когда затраты на добычу уже произведены. Для загрузки руды подготавливается слабо наклонная поверхность, непроницаемая для выщелачивающих растворов. Вдоль и поперек этой поверхности создаются водосборные углубления для дренажа. После загрузки руда заливается большим количеством выщелачивающего раствора, достаточным для того, чтобы пропитать всю ее толщу. Раствор проникает между частицами руды и производит растворение полезных компонентов. Через некоторый период времени материал высушивают и извлекают корку, образованную растворившимися ценными составляющими, а обработанную рыхлую породу смывают в дренажную систему.

утилизация руды
утилизация руды

Выщелачивание путем просачивания используется при переработке руд, которые при дроблении измельчаются плохо и не содержат природного шлама или глины. Это довольно медленный процесс. Выщелачивание при просачивании осуществляется главным образом в баках, хорошо приспособленных для загрузки и разгрузки. Дно бака должно быть эффективным фильтром, позволяющим производить через него закачку и откачку раствора. Баки загружаются раздробленной рудой определенной фракции крупности; иногда в целях более плотной и равномерной загрузки она смачивается. Затем выщелачивающий раствор закачивается в бак и впитывается в руду. По истечении необходимого времени выдержки раствор с выщелоченными компонентами откачивается, а руда промывается для удаления остатков выщелачивающего раствора.

выщелачивающий раствор
выщелачивающий раствор

Выщелачивание с перемешиванием обычно применяется при переработке высокосортных руд или концентратов с относительно небольшим объемом материала, подлежащего выщелачиванию, а также руд, содержащих тонкую рассеянную вкрапленность полезных компонентов либо измельченных до весьма мелкозернистой фракции. Выщелачивание с перемешиванием позволяет сократить время взаимодействия растворов с рудой до нескольких часов по сравнению с сутками, которые требуются для выщелачивания при просачивании.

выщелачивание с перемешиванием
выщелачивание с перемешиванием

            Метод извлечения ценных компонентов

Извлечение ценных компонентов из растворов после выщелачивания, содержащих растворенные полезные составляющие, может осуществляться путем химического осаждения, экстракции растворителем, ионообменным методом или электролизом. Для химического осаждения раствор после выщелачивания подвергается воздействию соответствующих химических реагентов, в результате чего ценные компоненты переходят в форму нерастворимых соединений, которые выпадают в осадок, а затем отделяются путем отсадки или фильтрования.

извлечение ценных компонентов
извлечение ценных компонентов

Экстракция растворителем представляет собой сравнительно новый метод, предложенный для переработки урановых руд. Раствор, содержащий выщелоченные ценные компоненты (называемый водной фазой), взаимодействует с несмешивающимся органическим растворителем (называемым органической фазой), в результате чего полезная составляющая переходит из водной фазы в органическую. Затем органическая фаза, несущая ценные компоненты, отделяется и взаимодействует с другой водной фазой, куда компоненты и переходят; этот процесс называется десорбированием. Новая водная фаза с извлеченными ценными компонентами обрабатывается с целью их осаждения. Органической фазой служит какой - либо органический растворитель, например, трибутилфосфат, а в качестве разбавителя обычно используется керосин.

экстракция растворителями
экстракция растворителями

Ионообменный процесс извлечения из руды ценных компонентов разработан сравнительно недавно. Он основан на том явлении, что синтетические смолы могут селективно экстрагировать нужные компоненты из содержащих их растворов. Ионообменные смолы синтезируются путем полимеризации с отщеплением воды. После полимеризации в смоле возникают функциональные группы, например:

- карбоксиловая;

карбоксиловая функциональная группа
карбоксиловая функциональная группа

- сульфониловая;

сульфониловая функциональная группа
сульфониловая функциональная группа

Первые два примера соответствуют катионообменной смоле, ион натрия:

ион натрия
ион натрия

которой обменивается на положительно заряженный ион, содержащий ценный компонент; отрицательно заряженный ион хлора:

ион хлора
ион хлора

анионообменной смолы с аминовой группой обменивается на отрицательно заряженный ион, содержащий ценный компонент.

аминовая группа
аминовая группа

    Химический состав железной руды

По химическому составу железные руды представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые солизакиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнитный железнякили магнетит, железный блески плотная его разновидность красный железняк, бурый железняк, к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, шпатоватый железнякв его разновидность сферосидерит. Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.

Бурые железняки
Бурые железняки

Магнитный железняк - соединение окиси и закиси железа, в чистом виде содержит 72,4% металлического железа, хотя чистая, сплошная руда встречается крайне редко, почти всюду к ней примешиваются серный колчеданили руды других металлов: медный колчедан, свинцовый блеск, цинковая обманка, а также составные части пород, сопровождающих магнитный железняк в его месторождениях: полевой шпат, роговая обманка, хлорити др.

роговая обманка
роговая обманка

Магнитный железняк представляет одну из лучших и наиболее разрабатываемых железных руд; встречается пластами, жилами и гнездами в гнейсах и кристаллических сланцах архейской группы, а также образует иногда целые горы в области развития массивных изверженных горных пород. Железный блеск - безводная окись железа, является в виде руды как агрегаткристаллических зерен минерала того же имени; содержит до 70% металла и образует сплошные пласты и залежи в кристаллических сланцах и гнейсах; одна из лучших железных руд по чистоте. Окись железа плотного, шестоватого, чешуйчатого или землистого строения носит название красного железняка и также во многих местностях служит источником добычи железа.

красный железняк
красный железняк

Под именем бурых железняков соединяют чрезвычайно различные по строению железные руды, в составе которых преобладает водная окись железа:

 

формула водной окиси железа
формула водной окиси железа

что соответствует 59 - 89% металлического железа. Чистые бурые железняки всюду в значительном количестве содержат разнообразные примеси, часто вредные, как, например, фосфор, марганец, серу. Месторождения бурого железняка весьма многочисленны, но редко достигают значительных размеров. Как продукты выветривания других железных руд, бурые железняки встречаются в большинстве известных месторождений железных руд.

бурый железняк
бурый железняк

К бурым железнякам по химическому составу приближаются болотные и озерные руды, представляющие отчасти химический, отчасти механический осадок водной окиси и кремнекислой закиси железа, песка и глины в виде горошин, лепешек или ноздреватых пористых масс в болотах, озерах и других стоячих водах. Обыкновенно содержат 35 - 45% железа. Бурые железняки, по удобству добывания и своей легкоплавкости, с самых давних времен служили предметом разработки, но получаемое из них железо обыкновенно невысокого качества. Шпатоватый железняк и его разновидность сферосидерит - по составу углекислая закись железа (49% металлического железа), встречается в виде пластов и залежей в гнейсах, кристаллических сланцах, реже в более новых осадочных образованиях, где весьма часто сопровождается медным колчеданом и свинцовым блеском.

медный колчедан
медный колчедан

Обыкновенно встречается в природе в тесной смеси с глиной, мергелем, углистым веществом, в каком виде они известны под именем глинистых, мергелистых и углистых сферосидеритов. Такие руды встречаются в виде пластов, гнезд или залежей в осадочных породах различного возраста и если не содержат вредных примесей (фосфорнокислая известь, серный колчедан), то представляют ценную руду. Наконец, всюду распространенные бурые охристые глины местами так богаты железом, что могут тоже считаться Ж. рудами и носят в этом случае название глинистых железняков - красных, если железо содержится в них в виде безводной окиси, и бурых, когда рудный минерал имеет состав бурого железняка. Остальные рудные минералы, иногда образующие значительные скопления, как, например, самородное железо и серный колчедан

 

химическая формула серного колчадана
химическая формула серного колчадана

не могут быть названы железными рудами, первое - по своему малому распространению, а второй - по затруднительности отделить заключенное в нем железо от серы.

Серный колчедан
Серный колчедан

        Усреднение химического состава железной руды

Много внимания в металлургической промышленности уделяется усреднению химического состава железных руд. Содержание железа в руде и агломерате, загружаемых в данный момент в доменные печи, не должно отличаться от среднего арифметического за длительный период более чем на + 0,5 абс.%.Среднеквадратическое отклонение "сигма" содержания железа в разовой пробе а может быть вычислено по среднему арифметическому аср из n проб по формуле:

формула среднеквадратического отклонения сигма
формула среднеквадратического отклонения сигма

 

Результаты работы усреднительных установок оцениваются величиной степени усреднения:

величина степени усреднения
величина степени усреднения

 

Если плавка ведется на рудах постоянного состава, то персонал доменного цеха имеет возможность снизить до предела расход кокса, работая без перегрева печей и не опасаясь аварийного похолодания печей. При этом достигается ровный экономичный ход доменных печей с соответствующим повышением их производительности. Прибывающая на металлургический завод руда выгружается на рудный двор вагоноопрокидывателем. В современных условиях более 90% рудной части шихты доменных печей состоит из агломерата, поэтому усреднение руды ведется на агломерационных фабриках. Прежде доля неподготовленной руды в доменной шихте была значительной. По этой причине, а также для создания запасов руды на зимнее время доменные цехи имели обширные рудные дворы.

доменный цех
доменный цех

 

        Химическая очистка железной руды от примесей

Производством железа, сталей и сплавов на его основе занимается металлургия. Основными стадиями металлургического процесса является добыча железной руды, её обогащение и химическое восстановление железа из природных соединений, находящихся в руде. Обогащение железной руды производится методом магнитной сепарации, который обеспечивает отделение в магнитном поле парамагнитных соединений железа от диамагнитных соединений примесей. Эффективность магнитного обогащения зависит от качества добываемой руды: содержания железа, состава и магнитных свойств его соединений и взаимосвязи этих соединений с примесями.

химическое восстановление железа
химическое восстановление железа

Продукт обогащения железной руды, предназначенный для получения железа доменным способом, называется рядовым концентратом. Рядовые концентраты содержат от 60 до 70 % железа и до 10 % примесей, в которых преобладает кремний в виде кварца и других кремнийсодержащих минералов, а также алюминий, кальций, магний и другие примеси. Более полная очистка рядового концентрата от примесей не требуется, так как в самом доменном процессе происходят процессы очистки: примеси переходят в шлак при взаимодействии с карбонатом кальция, который в виде известняка вводится в домну вместе с концентратом.

рядовой концентрат
рядовой концентрат

Положение кардинально меняется при самостоятельном использовании железорудного концентрата в химических процессах, при синтезе ферритов, в производстве щелочных аккумуляторов, при получении порошкового железа. Для этих целей производятся чистые концентраты, в которых содержание примесей снижено до 2 - 3 %, в том числе кремния до 0,35 - 1,3 %. Чистые концентраты получают из рядовых, применяя дополнительное измельчение, обработку в сильных магнитных полях, флотацию.

феррит
феррит

Но уже сейчас необходимы и в ближайшей перспективе потребуются в большом количестве сверхчистые концентраты, в которых содержание примесей должно быть на уровне сотых долей процента. Их получение традиционными методами магнитной сепарации и флотации практически невозможно, так как потребуется сверхтонкое, технически не достижимое измельчение руды. Но их получение возможно методами химического обогащения, исследования которых проводятся по четырём направлениям: выщелачивание примесей при низких температурах, выщелачивание в автоклавах, спекание с содой,обработка кислотами.

химическое обогащение руды
химическое обогащение руды

            Обработка щелочью при атмосферном давлении

Химическое обогащение железных руд с помощью раствора щёлочи впервые было исследовано во Франции. В связи с истощением в этой стране железорудных запасов, авторы изучали возможность использования в металлургии бедных руд Лотарингии. Эти руды содержат много кремния в виде кварца и силикатов железа и алюминия, а также кальций и много фосфора, а минеральный состав затрудняет применение магнитного и флотационного обогащения. Авторы патента установили, что обработка руды раствором гидроксида натрия при температуре, близкой к температуре кипения раствора, приводит к значительному удалению примесей: выщелачивается до 80 % кремния, до 90 % алюминия, почти полностью удаляются сера и фосфор. Выщелачивание кремния и алюминия идет за счет образования растворимых силикатов и алюминатов натрия, примеси фосфора образуют растворимые фосфаты, а серы - сульфат натрия.

сульфат натрия
сульфат натрия

Исследования французских авторов были доложены на Международном конгрессе по прикладной минералогии , и в этом докладе имеются спорные утверждения. Например, они считают, что тонкое измельчение руды не является обязательным, так как выщелачивание руды грубого помола идет достаточно хорошо. Это утверждение противоречит закономерностям кинетики гетерогенных реакций, скорость которых тем больше, чем больше поверхность раздела, которая увеличивается при измельчении твердых веществ. Авторы также утверждают, что при обработке железных руд щелочами соединения двухвалентного железа способы к некоторому растворению, и рекомендуют выщелачивать руды с минимальным содержанием окиси железа. Но это утверждение не согласуется с тем, что оксид железа (II) не обладает амфотерными свойствами, поэтому его взаимодействие с растворами щелочей маловероятно.

выщелачивание руды
выщелачивание руды

В Болгарии изучали химическое обогащение бедной железной руды месторождения «Нешковцы» также путем обработки растворами гидроксида натрия, при этом наблюдали:

процесс обработки растворами
процесс обработки растворами

Очистка от примесей рядового Криворожского концентрата, Керченской руды и пиритных огарков раствором гидроксида натрия изучалась в России. Установлено, что степень выщелачивания примесей зависит от исходного материала: например, содержание кремния в Криворожском концентрате снижается с 8,62 до 0,76 %, в Керченской руде с 13,7 до 0,40 %, а в пиритных огарках с 6,76 до 4,70 %. Фосфор, сера и мышьяк выщелачиваются до сотых долей процента, а содержание кальция и магния после щелочной обработки возрастает.

кремний
кремний

О поведении серы, содержащейся в железных рудах, при обработке растворами гидроксида натрия докладывалось на Международном конгрессе по прикладной минералогии. Наиболее вероятной, по мнению авторов, является реакция

наименее вероятная реакция железа
наименее вероятная реакция железа

в результате которой на поверхности руды образуется нерастворимая пленка соединений железа, замедляющая или останавливающая процесс выщелачивания. Но с предлагаемым уравнением реакции нельзя согласиться, потому что гидроксид железа (II) в нейтральной и щелочной средах легко окисляется кислородом. Более вероятна, по нашему мнению, реакция:

наиболее вероятная реакция железа
наиболее вероятная реакция железа

Сложный метод обогащения железных руд с помощью гидроксида натрия и магнитной сепарации опробован в США. Он предусматривает смешивание руды или рядового концентрата с небольшим объемом разбавленного раствора гидроксида натрия, а затем обработку смеси при 260 - 400 ºС перегретым паром. При таком воздействии связи между кристаллами ослабляются, между ними и минералами железа возникают разрушающие напряжения. Поэтому при последующей магнитной сепарации достигнуто более полное удаление кремния. С этой работой согласуются данные о том, что химическая обработка (щелочная и кислотная) железорудных концентратов, содержащих кварц и силикаты железа, изменяет поверхностные свойства минералов, что улучшает показатели флотации и повторной магнитной сепарации

.

гидроксид натрия
гидроксид натрия

            Обработка щелочью в автоклаве

Скорость всех физико - химических процессов, в том числе гетерогенных процессов выщелачивания, увеличивается с повышением температуры, поэтому с самого начала исследований по химическому обогащению железных руд появились работы, в которых выщелачивание примесей проводится в автоклавах, что позволяет поддерживать температуру процесса выше температуры кипения раствора.

автоклав
автоклав

В США изучали автоклавное выщелачивание бедной железной руды, состоящей из:

- гематита;

химическая формула гематита
химическая формула гематита

- гетита;

химическая формула гетита
химическая формула гетита

При содержании гидроксида натрия в растворах 130 г/л и температуре выщелачивания 209 ºС был получен концентрат, содержащий 65 % железа.

гетит
гетит

В период существования Советского Союза исследования по автоклавному процессу проводились в отраслевом институте Министерства черной металлургии «Механобрчермет», где из рядовых концентратов Лебединского и Оленегорского горно - обогатительных комбинатов были получены чистые концентраты с содержанием железа

концентраты с содержанием железа
концентраты с содержанием железа

Но методика исследований и условия получения такого концентрата в публикации не указываются.

лебединский комбинат
лебединский комбинат

В институте «Уралмеханобр» методом автоклавного выщелачивания обрабатывали руду с тонким вкраплением соединений кремния в магнетит («магнетитовые кварциты»). Результаты исследований описаны в ведомственном отчёте, доступном небольшому числу специалистов. По результатам этих исследований сделан вывод о возможности селективного удаления кремния из магнетитовых кварцитов, но, как записано в отчёте, «условия проведения процесса для руд разных месторождений должны быть уточнены».

селективное удаление кремния
селективное удаление кремния

            Спекание с кальцинированной содой

Обработка кальцинированной содой (карбонатом натрия) изучается как один из возможных способов очистки железных руд от примесей. Известен японский патент, по которому железную руду, для удаления из неё алюминия, хрома и других примесей, спекают с содой, а затем обрабатывают спеки водой. Дополнительная обработка полученного концентрата аммиаком способствует очистке от кобальта и никеля, удаляемых в составе растворимых комплексных соединений

хром
хром

Спекание с содой изучалось в Центральном научно-исследовательском институте черной металлургии (ЦНИИЧМ, Россия). В лабораторных опытах обычный (рядовой) концентрат, полученный методом магнитной сепарации, спекали с содой при 850 ºС, затем спек измельчали и промывали сначала водой, а затем 1 % - й соляной кислотой и опять водой. Первое сообщение о полученных результатах было оптимистичным: содержание кремния в концентрате снижается до 0,05 - 0,10 %. Но в дальнейшем, при проведении заводских испытаний, в этот процесс была введена дополнительная обработка фтороводородной кислотой (для более полного удаления кремния в виде газообразного), следовательно, в заводских испытаниях данные о глубокой очистке от кремния при спекании концентрата с карбонатом натрия не подтвердились.

Сода
Сода

            Очистка железной руды кислотами

Кислотная обработка железных (а также марганцевых и других руд) проводится с целью удаления примесей фосфора, мышьяка, серы, кальция и магния. Согласно французскому патенту, любая минеральная кислота с концентрацией 2 н при температуре 70 ºС выщелачивает мышьяк из железных и марганцевых руд, а по другому патенту, соляная кислота выщелачивает мышьяк при обычной температуре. Применение серной и соляной кислот для очистки железных руд от фосфора и мышьяка предлагается в патентах.

соляная кислота
соляная кислота

Много исследований проведено по очистке железных руд азотной кислотой. Приоритет этого направления принадлежит Японии. Еще в 1963 г. в этой стране был запатентован метод удаления примесей из железной руды концентрированной азотной кислотой, который обеспечивает повышение содержания железа от 55 до 65 % за счет полного выщелачивания фосфора и мышьяка и частично - кальция, магния, марганца и серы. В дальнейших исследованиях концентрация азотной кислоты была снижена без уменьшения эффективности выщелачивания за счет повышения температуры, добавления к азотной кислоте серной кислоты и проведения процесса выщелачивания при 200 ºС в автоклаве.

азотная кислота
азотная кислота

Но кислоты, как известно, взаимодействуют с соединениями железа, что должно приводить к дополнительному расходу кислот и снижению выхода концентрата, но во всех патентах, кроме российского, эта негативная сторона кислотного обогащения игнорируется. Следует также отметить, что регенерация кислот, использованных для удаления примесей из железной руды или её концентрата, невозможна, тогда как щёлочь после выщелачивания примесей кремния и алюминия можно регенерировать добавлением извести.

известь
известь

Изучение литературы свидетельствует о том, что применение химических методов с целью очистки железных руд от примесей изучается в разных странах и приводит к положительным результатам. Исследования по химическому обогащению железных руд становятся всё более актуальными по двум причинам: истощаются запасы железных руд, легко обогащаемых традиционным методом магнитной сепарации, и в переработку поступают руды со сложным минералогическим составом, в которых примеси образуют с железом тонкую и прочную структуру вкраплений, сростков и химических соединений, увеличиваются масштабы применения сверхчистых концентратов и возрастают требования к их составу. Поэтому необходимы системные исследования процессов получения сверхчистых железорудных концентратов методами химического обогащения.

железнорудный концентрат
железнорудный концентрат

При изучении процессов химического обогащения имеет значение правильный выбор объектов исследования. Каждая руда оригинальна по своему химическому и минералогическому составу и по характеру взаимосвязей рудных минералов с минералами примесей. Но каждую руду исследовать на предмет химического обогащения не обязательно. Исследования целесообразно проводить в расчёте на масштабы производства исходного продукта и возможность получения новых научных и положительных практических результатов. С этой точки зрения наибольший интерес представляют магнетитовая руда Оленегорского месторождения, гематитовая руда Криворожского месторождения и железистые кварциты Курской магнитной аномалии.

курская магнитная аномалия
курская магнитная аномалия

Оленегорская руда (Россия) легче других обогащается методом магнитной сепарации, о чём свидетельствует производство чистого концентрата на Оленегорском ГОКе; возможно, что и химическое обогащение этой руды будет проходить более эффективно. Сверхчистый гематитовый концентрат Криворожской руды имеет перспективы применения в химии и химической технологии вместо оксида железа (III), получаемого химическим синтезом в небольшом количестве и потому весьма дорогостоящего. Курская магнитная аномалия - это самое крупное на нашей планете месторождение богатых железных руд, поэтому масштабы добычи и применения руды этого месторождения в ближайшие десятилетия будут только увеличиваться.

гематитовый концентрат
гематитовый концентрат

Во всех железных рудах и концентратах примесями являются соединения кремния, очистка от которого возможна растворами щелочей, и кальция и магния, для удаления которых применимы кислоты. Исходя из этого, нами была выполнена обширная программа всесторонних лабораторных исследований и проведены промышленные испытания; результаты исследований по этой программе являются содержанием следующих статей.

кальций
кальций

В лабораторных исследованиях изучены следующие закономерности:

- растворимость железа при обработке Оленегорского и Криворожского концентратов кислотами;

растворимость железа
растворимость железа

- очистка Оленегорского концентрата азотной кислотой от кальция и магния  в стационарных условиях;

магний
магний

- очистка Криворожского концентрата от кальция и магния азотной кислотой в процессе его доизмельчения;

криворожский концентрат
криворожский концентрат

- выщелачивание кремния из Криворожского чистого концентрата растворами гидроксида натрия при температурах ниже температур кипения растворов;

кремний
кремний

- выщелачивание кремния из Криворожского чистого концентрата растворами гидроксида натрия в автоклаве при температурах выше температур кипения растворов;

гидроксид натрия
гидроксид натрия

- автоклавное выщелачивание кремния из необогащённой руды Лебединского ГОКа (Курская магнитная аномалия);

необогащенная руда
необогащенная руда

- выщелачивание примесей и раскрытие руды Лебединского ГОКа при обработке физическими и электрофизическими методами.

электрофизический метод обогащения руды
электрофизический метод обогащения руды

В результате этих исследований разработан автоклавно - щелочной способ получения сверхчистых железорудных концентратов. На Сибирском химическом комбинате этим способом была получена промышленная партия сверхчистого концентрата Криворожского гематита, которая была использована в химическом процессе переработки нитрата натрия. На Красноярском заводе «Сибэлектросталь» этим способом была произведена крупная партия сверхчистого Оленегорского концентрата, из которой было получено порошковое железо высокой чистоты.

нитрат натрия
нитрат натрия

        Полезные и вредные примеси железной руды

В железных рудах всегда есть некоторое количество примесей, т.е. элементов, содержащихся в руде в силу различных геологических условий ее образование. Эти примеси могут быть и полезными и вредными. Полезными примесями железных руд называют:

полезные примеси железа
полезные примеси железа

Полезность их определяется главным образом влиянием на качества получаемой стали. Наиболее распространенная примесь марганец. В химическом отношении аналог железа. В обычных условиях плавки марганец вводится в чугун с марганцевой рудой, подаваемой в аглошихту. Наличие марганца в железной руде позволяет избежать расхода на марганцевую руду и снизить себестоимость чугуна.

марганец
марганец

Хром и никель являются ценными легирующими элементами, переходящими в чугун, азатем и в сталь и улучшающие ее качество. Они позволяют снизить расход дорогостоящих феерохрома и ферроникеля. Содержание хрома и никеля в рудах обычно небольшое и составляет от десятых долей процента до нескольких процентов.

никель
никель

Ванадий в значительных количествах содержится только в титаномагнетитах. При доменной плавке часть ваннадия переходит в шлак, из которого затем извлекается по специальной технологии.

ванадий
ванадий

Вольфрам и молибден являются полезными примесями железной руды однако в рудах встречаются крайне редко.

вольфрам
вольфрам

Вредными примесями железных руд являются:

вредные примеси железа
вредные примеси железа

Сера вызывает снижение прочности стали при повышенных температурах (красноломность) и поэтому во всех случаях является вредной примесью. Хотя основное количество серы в доменную печь вносится с коксом, иногда ее много содержится и в руде. Наиболее часто сера встречается в магнетитах, где содержание ее не должно превышать 0,2%. Если же руда подвергается агломерации, то этот предел может быть повышен до 2%. Это объяняется тем, что при агломерации с газами удаляется до 95% всей серы. Поэтому использование серосодержащих руд без агломерации практически невозможно.

сера
сера

Поступающая в доменную печь сера распределяется между газом ччугуном и шлаком. Однако основное количество ее переходит в шлак. В рудах сера находится в виде сульфидов, сульфатов. Сульфатная сера переходит в металл интенсивнее, чем сульфидная.

сульфид
сульфид

Фосфор вредно влияет на качества стали, снижая ее прочность при низких температурах (хладноломкость), и поэтому в большинстве случаев является вредной примесью. В доменной печи фосфор восстанавливается из соединений и полностью переходит в чугун, а затем частично и в сталь. Поэтому содержание его в рудах должно быть низким и составлять сотые доли процента.

фосфор
фосфор

В некоторых случаях повышенное содержание фосфора в чугуне не только допустимо, но и необходимо. Так кислородные конверторы могут перерабатывать чугуны с повышенным содержанием фосфора. Вторым исключением является выплавка литейных чугунов, фосфористые сорта которых могут содержать 0,3 - 0,7% и даже до 1,2% фосфора. Фосфористые чугуны обладают высокой текучестью и хорошо заполняют форму.

чугун
чугун

Цинк является вредной примесью, хотя и не переходит в чугун. Сублемируясь в нижней части печи он конденсируется в кладке верха печи и вызывает ее расширение. Свинец также является вредной примесью. Скапливаясь в горне печи он разрушает кладку.

свинец
свинец

 

    Оценка качества железной руды

При определении промышленной ценности железорудных месторождений, кроме металлургических свойств руды учитывают многие географические, геологические и экономические факторы. Так, близость месторождения к железным и шоссейным дорогам, речным, озерным или морским портам значительно облегчает строительство рудника, транспортировку добытой руды на металлургические заводы. Наличие в районе месторождения крупных населенных пунктов, благоприятные климатические условия облегчают привлечение рабочей силы на строительство рудника, сокращают стоимость капитальных затрат на сооружение шахтерских поселков.

благоприятные географические условия
благоприятные географические условия

Характерным примером в этом отношении являются крупные месторождения докембрийских богатых гематитовых и мартитовых руд пика Итабира и Мату - Гросу в Бразилии, из которых первое, расположенное в 350 км к северу от Рио - де - Жанейро, интенсивно эксплуатируется, а второе, в верховьях Амазонки вдали от городов (2000 км от побережья Атлантического океана) в зараженной малярией местности, не разрабатывается, несмотря на большую потребность в руде. В России неблагоприятным географическим положением характеризуется Нижнетунгусское железорудное месторождение, удаленное от ближайшей железной дороги на 1500 км.

гематитовое месторождение
гематитовое месторождение

 

Важным критерием оценки месторождений являются и запасы руд. Согласно принятой в бывшем СССР системе, различают следующие категории запасов железных руд. К категории А (промышленные запасы) относятся месторождения или участки месторождений, по которым проведено разведочное бурение по частой сетке скважин и форма рудного тела выявлена с достаточной точностью. При этом к разряду Лл промышленных запасов относят руды, технология обогащения, окускования и плавки которых разработана исследовательскими организациями и заводами в промышленном масштабе; к разряду руды, технология переработки которых еще нуждается в разработке или изучена в лабораторных условиях. Утверждение месторождения по категории А является основанием для начала строительства металлургического завода. К категории В (вероятные запасы) относятся месторождения, обуренные по редкой сетке скважин, что делает затруднительным определение точной формы рудного тела.

скважина
скважина

 

Если месторождение отнесено к категории В, то это может служить основанием лишь для проектирования, но не для строительства металлургического завода. К категории С (ориентировочные запасы) относят месторождения, форма рудного тела в которых известна лишь в самых общих чертах. При этом к разряду С1 причисляют месторождения, на которых пробурены единичные разведочные скважины, а к разряду С2 - месторождения, запасы которых определены на основании изучения выходов пластов руды на дневную поверхность, а также по чисто теоретическим соображениям. Запасы руды по категории С могут использоваться только при перспективном планировании развития металлургии и являются недостаточными для начала проектирования металлургических заводов.

мировые подтвержденные запасы железной руды
мировые подтвержденные запасы железной руды

В США и Западной Европе используют несколько иную классификацию запасов. При строительстве и проектировании заводов исходят из так называемых «исчисленных», «измеренных» (США) запасов (А + В), «предположительных» (США) запасов (С). Термин «разведанные» запасы, часто употребляемый в технической литературе, относится к сумме категорий А + В + Су Категории разведанности относятся только к железным рудам («балансовые запасы»), а не к «забалансовым» породам, переработка которых в настоящее время является экономически убыточной. Примером легкообогатимых руд могут служить магнетитовые руды Оленегорского месторождения. Магнитная сепарация (разделение в магнитном поле) позволяет легко отделить кварц пустой породы от магнетита. При обогащении такой руды (31,5% железа) получают концентрат, содержащий до 63% железа. К разряду труднообогатимых руд можно отнести, например, керченские, мойка которых приводит к повышению содержания железа в концентрате до 44,7% против 40,8% железа в исходной руде.

железная руда
железная руда

В отмытой от руды пустой породе содержится до 29 - 30% железа. Химический состав железной руды во многом предопределяет ее металлургическую ценность. По содержанию железа руды делятся на богатые, нуждающиеся в сортировке и окусковании, и на бедные, направляемые на обогащение и окускование. Граница между этими сортами руд сильно колеблется в зависимости от минералогического типа руды. К богатым рудам относятся магнетитовые и гематитовые руды, содержащие более 45 - 48% железа, бурые железняки и сидериты, содержащие соответственно более 37 - 40 и более 27 - 30% железа. Нижний предел содержания железа, при котором руда еще может быть обогащена с достаточным экономическим эффектом, составляет 14 - 16%. Железные руды часто содержат полезные и вредные примеси.

минералогический тип руды
минералогический тип руды

 

Марганец значительно улучшает механические свойства чугуна и стали и, кроме того, способствует десульфурации жидкого металла в ковшах. Никель и хром повышают коррозионную стойкость стали, ее свариваемость и физико - механические свойства. Благоприятное воздействие на качество стали оказывают ванадий и титан, однако повышенное количество титана в руде затрудняет ведение доменной плавки. Сера придает металлу красноломкость. В рудах сера входит в состав пирита, пирротина, гипса, барита. Подавляющая масса сульфидной серы (до 98 - 99%) удаляется из руд в ходе агломерации. В тех же условиях сульфатная сера удаляется лишь на 50 - 70%. В передельном чугуне не должно быть более 0,05% Б. Интенсивная десульфурация руд при агломерации и чугуна в доменных печах позволяет использовать руды, содержащие до 1,5 - 2% 5. Фосфор вызывает хладноломкость стали. В ходе агломерации и доменной плавки весь фосфор руды переходит в агломерат и чугун. В рудах фосфор входит в состав фтор - и хлорапатита и вивианита. В мартеновском чугуне допускается содержание фосфора не более 0,3, в томасовском 1,6 - 2,0 и в бессемеровском до 0,07%.

вивианит
вивианит

 

    Происхождение железной руды

Способ и время происхождения железных руд чрезвычайно разнообразны. Одни из рудных минералов, как, например, магнитный железняк и, может быть, отчасти железный блеск, в особенном изобилии залегающие в гнейсах и кристаллических сланцах архейской группы, представляют, по всей вероятности, первичные продукты - результат первоначального отвердевания земной коры. К первичным же минералам, непосредственно выкристаллизовавшимся из расплавленной массы, относится магнитный железняк, зерна и кристаллы которого встречаются во всех без исключения изверженных горных породах от самых древних гранитов до современных базальтовых лав.

базальтовая лава
базальтовая лава

Как непосредственные продукты первоначальных слоев земной коры - гнейсы и кристаллические сланцы, так и изверженные горные породы, заключающие, помимо рудных, много других минералов, в более или менее значительном количестве содержащих железо, послужили материалом, из которого при дальнейшей химической и механической переработке в природе произошли вторичные скопления железных руд, то выполняющих трещины и пустоты в горных породах, то образующих обширные и мощные пласты среди осадочных образований, то неправильные гнезда и залежи метаморфического происхождения, каковы в особенности месторождения бурых железняков и сферосидеритов.

сферосидерит
сферосидерит

Образование таких вторичных месторождений - результат изменения и разрушения более древних пород деятельностью атмосферных агентов, а главным образом деятельностью наземных и подземных вод и водных растворов, - совершалось во все периоды жизни Земли, происходит весьма энергично и в настоящее время, о чем свидетельствуют, например, образующиеся на наших глазах во многих местностях северной и средней Россииболотные и озерные железные руды. Тем не менее большинство железных руд залегает среди наиболее древних геологических образований палеозойской и особенно архейской группы, в которых метаморфическая деятельность проявлялась особенно энергично, вследствие особых условий их образования. Многоразличны и формы залегания железных руд. Они являются как в осадочных, так и в изверженных породах то в виде жил, вкрапленников, гнезд или штоков, пластов, залежей, поверхностных масс, то даже в виде россыпей и рыхлых механических осадков. 

Гнейс
Гнейс

По условиям залегания, минеральному составу, а отчасти и происхождению один из наилучших знатоков рудных месторождений (Гроддек) различает следующие главные типы месторождений железных руд, повторяющиеся с незначительными различиями на всем земном шаре.

Слоистые месторождния:

- пласты шпатоватых и глинистых железняков, образующие залежи во всех геологических отложениях, содержащих окаменелости. По минералогическому составу руды этого типа представляют плотный сферосидерит, реже тонкокристаллический шпатоватый железняк, с глиной и углистым веществом. Месторождения этого типа по преимуществу в Богемии, Вестфалии, Саксонии, Силезии, но встречаются также в Англии, Франциии Богемии;

шпатовый железняк
шпатовый железняк

 - пласты или залежи бурых и красных железняков, часто богатые окаменелостями железные руды, состоят из плотного или землистого, чистого или глинистого, известковатого или кремнистого, бурого или красного железняка, очень часто оолитового строения. Месторождения этого типа частью относятся к разряду метаморфических, частью же по слоистому характеру и присутствию окаменелостей причисляются к настоящим осадочным образованьям. Железистые руды этого типа особенно распространены в Северной Америке, Богемии и на Гарце; 

красный железняк
красный железняк

 - залежи шпатоватого железняка в связи с известняками. Шпатоватый железняк кристалличен и содержит иногда в виде примеси сернистые руды: серный и медный колчедан, свинцовый блеск, кобальтовые и никелевые руды. В наибольшем числе месторождения этого типа встречаются в кристаллических сланцах и пластах силурийской системы Каринтии, Штириии Восточных Альп; 

свинцевый блеск
свинцевый блеск

- железно - слюдковые сланцы - кристаллические сланцы, содержащие железную слюдку (разновидность железного блеска) и другие железные руды, встречаются среди кристаллических сланцев архейской группы Южной Каролины и Бразилии, под именем итаберита - зернистая плотная порода, состоящая из железного блеска, магнитного железняка, железной слюдки и зерен кварца. Пласты итабирита, вместе с каваберитом , представляющим смесь талькас магнитным железняком, образуют часто сплошные рудные массы и содержат в виде примеси золотои алмазы;

железная слютка
железная слютка

 - залежи сплошного магнитного железняка (франклинита), железного блеска и плотного красного железняка в кристаллических сланцах. Железные руды находятся в смеси с полевым шпатом, гранатом, роговой обманкой, авгитом и другими минералами; весьма часто содержат значительную примесь медного колчедана. Сюда относится громадная залежь железного блеска на острове Эльба, между тальковыми сланцами и известняками архейской группы, разрабатываемая уже в течение нескольких столетий; залежи железного блеска, переходящего в плотный красный железняк, в слюдяных сланцах Сьерры-Морены в Испании, также некоторые месторождения Буковины, Силезии и Саксонии. В Швеции, Норвегиии Финляндиигромадные штокообразные залежи магнитного железняка среди гнейсов пользуются особым распространением, таковы, например, знаменитые месторождения Даннеморыи Гелливары в Швеции и Арендальские залежи Норвегии. В гнейсах и кристаллических сланцах Северной Америки месторождения этого типа достигают исполинских размеров в окрестностях Верхнего озера, где красные железняки образуют целые горы, как, например, железная гораСмита, Мичигамми и другие массивные месторождения; 

порода Гнейс
порода Гнейс

 - включения магнитного железняка, часто титанистого, очень нередко встречаются в массивных горных породах, а местами образуют настолько значительные скопления, что приобретают техническое значение, например в Табергев Швеции и особенно у нас на Урале - знаменитые месторождения гор Высокой, Магнитной и Благодати; 

месторождение руды на Урале
месторождение руды на Урале

- включения железного блеска в массивных породах - единственным примером служит Айрон Монтен в Северной Америке, где коренная порода, порфировидный мелафир, пересечена мощными прожилками железного блеска;

Выполнение пустот:

- красный железняк в виде красной стеклянной головы, плотного красного железняка и железной сметаны, в смеси с кварцем, углекислыми и другими соединениями, в жилах, пересекающих массивные горные породы или залегающих на границе последних с осадочными образованиями, встречается очень часто в диабазах Гарца, на границе гранитов и порфиров с кристаллическими сланцами в Саксонии и в др. местностях;

железная сметана
железная сметана

- бурый и красный железняки, большей частью смешанные с кварцем и известковым или тяжелым шпатом, проходящие жилами в осадочных породах различных геологических систем, часто встречаются в силурийских, девонских, триасовых и юрских отложениях Германии;

тяжелый шпат
тяжелый шпат

- шпатоватый железняк в сплошном виде или в смеси с кварцем и известковым шпатом встречается довольно редко, и классическим примером месторождений этого типа может служить месторождение Штальберг, среди девонских образований Рейнского кряжа, где в глинистых сланцах разрабатывается жильный штоп шпатоватого железняка от 16 до 3 0 м толщиной;

кварц
кварц

- жилы магнитного железняка и железного блеска в кристаллических сланцах Рио-Альбано и Терра-Нера;

кристаллические сланцы
кристаллические сланцы

- бурые железняки, содержащие часто марганец, встречаются часто как выполнения пустот или псевдоморфные образования по известняку; кроме Германии, чрезвычайно распространены и у нас в средней России;

марганец
марганец

- бобовые руды - скопления шаровидного глинистого железняка, как предполагают, осадки минеральных источников, попадаются кое-где в юрских отложениях Западной Европы. У нас им отчасти соответствуют весьма распространенные современные образования на дне болот и озер, известные под именем болотных и озерных железных руд.

бобовая руда
бобовая руда

Обломочные месторождения:

- бурые железняки в виде сплошных или внутри полых обломков и конкреций в глинах и рухляках встречаются часто в пластах новейших геологических систем, но по своим размерам редко имеют техническое значение;

порода железняк
порода железняк

 - брекчии или конгломераты магнитного или красного железняка с сыпучим глинистым или плотным железистым цементом встречаются иногда в ближайшем соседстве с месторождениями других типов, как продукт механического их разрушения. В Бразилии, в провинции Минас Гераес, над итабиритом и кристаллическими сланцами часто находят особое поверхностное образование, толщиной от 1 до 4 м, называемое тапанхоаканга и состоящее из крупных угловатых обломков магнитного железняка, итабирита, железного блеска и бурого железняка, вместе с обломками кварцита, итаколумита и других пород, связанных цементом, в состав которого входят красный и бурый железняк, красная и бурая железная охра; 

железная охра
железная охра

 - наконец, известны и рыхлые россыпи железной руды, наичаще титанистого магнитного железняка, на побережьях многих рек, озер и морей, но они редко достигают значительных размеров и не представляют особого значения для промышленности. 

Кобальто-никелевые руды
Кобальто-никелевые руды

Железной рудой называются природные минеральные образования, которые содержат железо в больших количествах и таких химических соединениях, что его извлечение возможно и целесообразно. Важнейшими минералами 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. 

гидрогетит
гидрогетит

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 рек при отложении осадков и выветривании горных пород. Метаморфогенные месторождения - ранее существовавшие осадочные месторождения, преобразовавшиеся в условиях высоких давлений и температур. Наибольшее количество железной руды сосредоточено на территории России.

опал
опал

 

    Исторические сведения о месторождениях железной руды

В Европейской России железные руды значительно распространены на Урале, в центральной и южной России, в Олонецкой губернии, Финляндии и Привислянских губерниях. Значительные месторождения железных руд известны также на Алтае, в Саянах и Восточной Сибири, но до сих пор остаются еще неисследованными. На Урале, на восточном склоне хребта, многочисленные месторождения магнитного железняка, из которых до сих пор разрабатываются лишь немногие, находятся в связи с развитыми здесь ортоклазовыми породами (сиенитами и порфирами). Месторождения гор Благодати, Высокой и Магнитной (Ула - Утасе - Тау), по громадному запасу руд занимающие выдающееся место на всем земном шаре.

месторождение руды на Магнитной горе
месторождение руды на Магнитной горе

Гора Благодать, наиболее северное из названных месторождений, находится в среднем Урале, около Кушвинского завода. К югу от предыдущей, около Нижне - Тагильского завода, находится другая железнорудная гора Урала - Высокая. Главная залежь магнитного железняка, в виде гигантского штока, находится на западном склоне горы среди разрушенных в буроватые глины ортоклазовых пород. Месторождение работается около 150 лет открытым разносом. Руда, вообще весьма высокого качества, состоит из магнитного железняка, часто переходящего в скрытно-кристаллический железный блеск (мартит), дает 63 - 69% металлического железа, но местами содержит вредную примесь медных руд.

месторождение руды на горе Высокой
месторождение руды на горе Высокой

Не менее значительные запасы руд заключает наиболее южная Магнитная горана Урале (в Верхнеуральском уезде), имеющая тот же характер, как вышеописанные; до сих пор это месторождение, находящееся в безлесной местности, мало разрабатывается. Красный железняк встречается на Урале только небольшими массами, подчиненными залежам бурого железняка. В последнее время открыто, по - видимому, значительное месторождение этой руды на западном склоне Северного Урала, недалеко от Кутимского завода, около которого находится также недавно открытое наилучшее на Урале месторождение железного блеска в кристаллических сланцах.

месторождение руды на Урале
месторождение руды на Урале

Напротив, месторождений бурых железняков, иногда крайне значительных, насчитывается на Урале до 3000, принадлежащих к самым разнообразным типам и залегающих пластами, гнездами, залежами как в массивных, так и в слоистых породах, от самых древних до самых новых. В южной России наиболее значительны месторождения железных руд в окрестностях Кривого Рога, на границе Екатеринославской и Херсонской губерний, где многочисленные пласты красного железняка и железного блеска залегают среди кристаллических сланцев, и месторождение Корсак - Могилы, в котором между кварцитами и гнейсами открыты мощные залежи магнитного железняка. В Донецком кряже, по соседству с месторождениями каменного угля находятся многочисленные пластовые залежи бурых железняков, переходящих иногда в шпатоватые, среди осадочных пород каменноугольной системы. 

слоистые породы
слоистые породы

По разведкам в одной области Войска Донского, на глубине не более 60 м заключается до 23 миллиардов пудов железной руды, которые могут дать до 10 миллиардов пудов чугуна. В центральной России - подмосковном бассейне - железные руды, по преимуществу бурые железняки и глинистые сферосидериты, известны давно и во многих местностях и служат предметом энергичной эксплуатации. Все руды тесно связаны с известняками, доломитами и рухляками девонской, каменноугольной и пермской систем и образуют различных размеров гнезда и пластообразные залежи, образовавшиеся гидрохимическим путем - действием железосодержащих растворов на известковые породы. Первичной рудой должны считаться сферосидериты, из которых путем выветривания произошли бурые железняки. 

подмосковский бассейн
подмосковский бассейн

На севере России и в Финляндии известны многочисленные жилы и залежи магнитного железняка и железного блеска среди массивных пород и кристаллических сланцев архейской группы, в Финляндии служащие предметом эксплуатации. Что касается Олонецкой и Новгородской губерний, то здесь предметом разработки служат исключительно болотные и озерные руды, хотя и содержащие много вредных примесей, но по удобству добычи и обработки представляющие немалое экономическое значение. Запасы озерных руд настолько значительны, что на заводах Олонецкого округа в 1891г. добыча этих руд достигла 535000 пудов, из которых выплавлено 189500 пудов чугуна. Наконец, в Привислянском крае, в южных его частях, имеются многочисленные месторождения бурых железняков и сферосидеритов.

массивные породы
массивные породы

Железные руды по происхождению разделяются на 3 группы - магматогенные, экзогенные и метаморфогенные. Среди магматогенных различаются:

- магматические - дайкообразные, неправильные и пластообразные залежи титаномагнетитов,связанные с габбро-пироксенитовыми породами (Кусинское и Качканарское месторождения на Урале в СССР, местооождения Бушвельдского комплекса в ЮАР, Лиганга в Танзании), и апатито-магнетитовые залежи, связанные с сиенитами и сиенитдиоритами (Лебяжинское на Урале в СССР, Кируна и Елливарс в Швеции);

лиганга
лиганга

- контактово - метасоматические, или скарновые, возникают на контактах или вблизи интрузивных массивов; под воздействием высокотемпературных растворов вмещающие карбонатные и др. породы превращаются в скарны, а также пироксен-альбитовые и скаполитовые породы, в которых обособляются сложные по форме залежи сплошных и вкрапленных магнетитовых руд (в СССР - Соколовское, Сарбайское в Северо - Западном Казахстане, Магнитогорское,Высокогорское и др. на Урале, ряд месторождений в Горной Шории; Айрон - Спрингс в США и др.);

Айрон-Спрингс
Айрон-Спрингс

- гидротермальные образуются при участии горячих минерализованных растворов, путём отложения Железные руды по трещинам и зонам смятия, а также при метасоматическом замещении боковых пород; к этому типу относятся Коршуновское и Рудногорское магномагнетитовые месторождения Восточной Сибири, гидрогётит - сидеритовое Абаильское в Средней Азии, сидеритовые месторождения Бильбао в Испании и др.

Бильбао
Бильбао

К экзогенным месторождениям относятся: осадочные - химическиеи механические осадки морских и озерных бассейнов, реже в долинах и дельтах рек, возникающие при местном обогащении вод бассейна соединениями железаи при сносе в них железистыхпродуктов прилегающей суши; слагают пласты или линзы среди осадочных, иногда - вулканогенно - осадочных пород; к этому типу относятся месторождения бурых железняков,частью сидеритов, силикатных руд (в СССР - Керченское в Крыму, Аятское - Казахская ССР; в ФРГ - Лан - Диль и др.); месторождения коры выветривания образуются в результате выветривания горных пород с железосодержащимипородообразующими минералами; различают остаточные, или элювиальные, месторождения, когда продукты выветривания, обогащенные железом (вследствие выноса из породы др. составных частей), остаются на месте (тела богатых гематито - мартитовых руд Кривого Рога, Курской магнитной аномалии, района озера Верхнего в США и др.), и инфильтрационные (цементационные), когда железо вынесено из выветривающихся пород и переотложено в нижележащих горизонтах (Алапаевское месторождение на Урале и др.)

силикатные руды
силикатные руды

Метаморфогенные (метаморфизованные) месторождения - преобразованные в условиях высоких давлений и температур ранее существовавшие, преимущественно осадочные, месторождения. Гидроокислы железа и сидериты переходят при этом обычно в гематит и магнетит. Метаморфические процессы иногда дополняются гидротермально - метасоматическим образованием магнетитовых руд. К этому типу относятся месторождения железистых кварцитов Кривого Рога, Курской магнитной аномалии, месторождения Кольского полуострова, железорудной провинции Хамерсли (Австралия), полуострова Лабрадор (Канада), штат Минас - Жерайс (Бразилия), штат Майсур (Индия) и прочее.

полуостров Лабрадор
полуостров Лабрадор

Основные промышленные типы железной руды классифицируются по преобладающему рудному минералу. Бурые железняки. Рудные минералы представлены гидроокислами железа,больше всего гидрогетитом. Такие руды обычны в осадочных месторождениях и месторождениях коры выветривания. Сложение плотное или рыхлое, осадочные руды часто имеют олитовую текстуру. Содержание железа колеблется от 55 до 30% и менее. Обычно требуют обогащения. Так на самоплавкие бурые железняки,в которых близко к единице, идут в плавку при содержании железа до 30% (Лотарингия). В бурых железнякахнекоторых месторождений находится до 1 - 1,5% и более магния (Бильбао в Испании, Бакальское в СССР). Важное значение имеют комплексные хромо - никелевыебурые железняки;при наличии 32 - 48% железа в них нередко содержится также до 1% никеля, до 2% хрома.

рудный минерал
рудный минерал

Из таких руд могут без добавок выплавляться хромо - никелевые чугуны и низколегированная сталь. Красные железняки, или гематитовые руды. Основным рудным минералом является гематит. Представлены главным образом в коре выветривания (зона окисления) железистыхкварцитов и скарновых магнетитовых руд. Такие руды часто называют мартитовыми (мартит - псевдоморфозы гематита по магнетиту). Среднее содержание железа от 51 до 60%, иногда выше, с незначительными примесями серы и фтора. Известны месторождения гематитовых руд с присутствием в них до 15 - 18% магния. Менее развиты гидротермальные месторождения гематитовых руд.

гематит
гематит

Рудный минерал - магнетит (иногда магнезиальный), нередко мартитизированный. Наиболее характерны для месторождений контактово-метасоматического типа, связанных с известковыми и магнезиальными скарнами. Наряду с богатыми массивными рудами (50 - 60% железа) распространены вкрапленные руды, содержащие менее 50% железа. Известны месторождения руд с присутствием ценных примесей, в частности магния. Вредные примеси - сульфидная сера, фтор, иногда цинк. Особую разновидность магнетитовых руд представляют титаномагнетитовыеруды, являющиеся комплексными железо - титано - ванадиевыми.

магнетит
магнетит

Важное промышленное значение приобретают вкрапленные титано - магнетитовые руды, являющиеся по существу основными интрузивными породами с повышенным содержанием породообразующего титаномагнетита.В них обычно присутствует 16 - 18% железа, но они легко обогащаются магнитной сепарацией (Качканарское месторождение на Урале и др.) Сидеритовые руды (шпатовые железняки) разделяются на кристаллические сидеритовые руды и глинистые шпатовые железняки.Среднее содержание железа 30 - 35%. После обжига, в результате удаления углеводорода, сидеритовые руды превращаются в промышленные ценные тонкопористые железо-окисные (обычно содержат до 1 - 2% магния, иногда до 10%). В зоне окисления сидеритовые руды превращаются в бурые железняки.

сидеритовые руды
сидеритовые руды

Рудными минералами в них являются железистые хлориты, обычно сопровождающиеся гидроокислами железа, иногда сидеритом (железо 25 - 40%). Примесь серы не значительна, фтора до 0,9 - 1%. Силикатные руды слагают пласты и линзы в рыхлых осадочных породах. Часто обладают оолитовой текстурой. В коре выветривания превращаются в бурые, частью красные железняки. Железистые кварциты (джеспилиты, железистыероговики) - бедные и средние (12 - 36% железа) докембрийские метаморфизованные железные руды, сложенные тонкими чередующимися кварцевыми, магнетитовыми, гематитовыми, магнетит - гематитовыми прослоями, местами с примесью силикатов и карбонатов.

джеспилиты
джеспилиты

В железистых кварцитах мало примесей серы, фтора. Залежи железистых кварцитов обычно обладают крупными запасами металла. Их обогащение, в особенности магнетитовых разностей, даёт вполне рентабельный концентрат с содержанием 62 - 68% железа. В коре выветривания кварц из железистых кварцитов выносится, и возникают крупные залежи богатых гематито - мартитовых руд. Большая часть железной руды используется для выплавки чугунов, сталей, а также ферросплавов. В относительно небольших количествах служат природными красками (охры) и утяжелителями буровых глинистых растворов. Требования промышленности к качеству и свойствам железной руды разнообразны. Так, для выплавки некоторых литейных чугунов применяются железные руды с большой примесью фтора (до 0,3 - 0,4%). Для плавки мартеновских чугунов (главного продукта доменного производства), при плавке на коксе содержание серы в руде, вводимой в домну, не должно превышать 0,15%.

чугун
чугун

Для производства чугунов, идущих в мартеновский передел кислым способом, железные руды должны быть особо малосернистыми и малофосфористыми,  для передела основным способом в качающихся мартенах допускается несколько более повышенная примесь в руде фтора, но не выше 1,0 - 1,5% (в зависимости от содержания железа). Томасовские чугуны плавятся из фосфористых железных руды с повышенным количеством железа. При выплавке чугунов любого типа содержание цинка в железной руде не должно превышать 0,05%.

томасовский чугун
томасовский чугун

Руда, используемая в домне без предварительного спекания, должна быть механически достаточно прочной.Мартеновские руды, вводимые в шихту, должны быть кусковыми и иметь высокое содержание железа при отсутствии примесей серы и фтора. Обычно таким требованиям удовлетворяют плотные богатые мартитовые руды. Магнетитовые руды с содержанием до 0,3 - 0,5%  используются для получения сталей с повышенной устойчивостью против коррозии.

коррозия
коррозия

В мировой добыче и переработке железные руды различных промышленных типов отчётливо проявляется тенденция значительного увеличения добычи бедных, но хорошо обогащающихся руд, в особенности магнетитовых железистых кварцитов, в меньшей мере в крапленных титано -магнетитовых руд. Рентабельность использования таких руд достигается крупными масштабами горно - обогатительных предприятий, совершенствованием техники обогащения и окускования получаемых концентратов, в частности получения окатышей. Вместе с тем сохраняет актуальность задачи увеличения ресурсов железной руды, не требующих обогащения.

окатыши
окатыши

 

    Мировые запасы железной руды

Мировые разведанные запасы железной руды составляют порядка 160 млрд тонн, содержащих около 80 млрд тонн чистого железа. По данным Геологической службы США, Украинаобладает крупнейшими в мире разведанными запасами железной руды, в то время как Россияи Бразилияделят первенство по объему запасов руды в пересчете на содержащееся в ней железо.

мировые запасы железной руды
мировые запасы железной руды

Для промышленного обогащения используются руды с содержанием железа не ниже 14 - 25%. При этом учитывается размер месторождения, условия залегания железосодержащей породы, качество и комплексность руды. Вредными примесями в руде являются сера и фосфор. Богатыми считаются руды с содержанием железа не ниже 57%, кремнезёма  -  8 - 10%, а серы и фосфора - до 0,15%. Наиболее качественные руды обычно содержат более 68% железа, менее 2% кремнезема, 0,01% серы и фосфора и до 3,3% других примесей. По объемам запасов железных руд их месторождения условно подразделяются на уникальные, крупные, средние и мелкие. Уникальных в мире насчитывается десятки, крупных и средних - сотни, а мелких - тысячи.

кремнезем
кремнезем

Разнообразные ресурсы железных руд имеются в почти 100 странах мира. Прогнозные и выявленные их ресурсы достигают 664,3 млрд. тонн. В десятку обладателей крупнейших залежей железа входят: Российская Федерация, США, Бразилия, Австралия, Украина, Китай, Канада, Казахстан, Индия и Швеция. В каждой из этих стран запасы сырья для чёрной металлургии превышают 10 млрд. тонн. В целом эти залежи оцениваются в 555,8 млрд. тонн или 83,7% мировых выявленных запасов.

ресурсы железных руд
ресурсы железных руд

Распределение прогнозных и выявленных запасов железных руд по материкам (в млрд. тонн):

- Америка 266,9;

месторасположение Америки на карте
месторасположение Америки на карте

- Азия 110,2;

месторасположение Азии на карте
месторасположение Азии на карте

- Австралия и Океания 81,2;

месторасположение Австралии и Океании на карте
месторасположение Австралии и Океании на карте

- Европа 55,3;

месторасположение Европы на карте
месторасположение Европы на карте

- Африка 50,0;

месторасположение Африки на карте
месторасположение Африки на карте

- Российская Федерация 100,8.

месторасположение России на карте
месторасположение России на карте

 

Добыча железных руд в 2005 г. велась в 52 странах мира открытым и подземным способами. Производство товарных руд составило около 1100 млн. тонн. Экспорт товарных железных руд в 2003 г. составил 500,5 млн. тонн, тогда как в 1993 г. - 392,0, то есть объёмы экспорта этого вида сырья возрастают. Почти 95% железных руд экспортировали страны, на территории которых они были добыты: Австралия, Бразилия, Канада, Индия, ЮАР, Швеция, Российская Федерация, Украина, Мавритания и Венесуэла.

добыча железной руды в мире
добыча железной руды в мире

Импорт товарных железных руд в 2003 г. в мире составил 486,3 млн. тонн, а в 1993 г. - 383,1, т.е. и этот показатель заметно возрастает. Главными импортерами и потребителями важнейшего для чёрной металлургии сырья являются: Япония, Китай, Германия, Южная Корея, Великобритания, Франция, США, Италия, Тайвань, Польша, Бельгия и Люксембург.

импортеры железной руды
импортеры железной руды

Основной железорудной базой черной металлургии США является район озера Верхнего, который дает около 80 % добываемой в стране руды. В этом районе наибольшее количество руды добывается в округе Месаби, от которого получила название и руда. Руда месаби содержит:

состав руды месаби
состав руды месаби

Запасы руды оцениваются в 1 млрд. т, кроме этого, в месторождении есть около 30 млрд. т кварцитов (местное название - такониты), из которых около 5 млрд. т являются магнетитовыми. Последние добываются и обогащаются от 31 до 64 % железа, затем подвергаются окускованию в агломерат или окатыши. Это и другие месторождения удовлетворяют потребности черной металлургии США лишь частично.

железнорудная база Сша
железнорудная база Сша

Характерной особенностью металлургической промышленности развитых капиталистических стран (США, Япония, Германии и др.) является импорт больших количеств железной руды и окатышей из крупных месторождений мира, расположенных обычно в развивающихся странах. Высокое качество этих руд, низкая стоимость их добычи и обогащения и незначительные транспортные расходы обеспечивают эффективность такой работы. Ниже дана краткая характеристика наиболее крупных железорудных районов мира.

металлургическая промышленность
металлургическая промышленность

Канада обладает значительными запасами железных руд и имеет развитую железорудную промышленность - добычу, обогащение и окускование в виде агломерации и производства окатышей. Главные месторождения находятся в провинциях Квебек, Ньюфаундленд (остров Ньюфаундленд, месторождение Вабана) и др. Запасы основных месторождений Канады оцениваются в 5,5 млрд. т, из которых около 3 млрд. т находится в районе Квебек-Лабрадор. Руды этого месторождения являются гематитами и магнетитами, содержат около 53 % железа, имеют кремнеземистую пустую породу, не содержат серу, но содержат 0,03 - 1,1 % фтора. Получаемые концентрат и окатыши экспортируются в США, Англию и Германию.

железная руда в Канаде
железная руда в Канаде

Венесуэла обладает большими запасами качественных руд, которые оцениваются в 2,2 млрд. т. Руды гематитовые, с очень высоким содержанием железа (63 - 68 %), не содержат серу и фосфор. В год добывается около 20 млн. т руды, 80 % которой отправляется в США.

добыча железной руды в Венесуэле
добыча железной руды в Венесуэле

Бразилия имеет огромные запасы высококачественных железных руд. Запасы в штате Минас - Жераис (месторождения Итабири, Итабирита) оцениваются в 16 млрд. т и содержат 50 - 60 % железа. 

запасы железной руды в Бразилии
запасы железной руды в Бразилии

В Австралии разведаны месторождения с запасом около 16 млрд. т гематитовых и частично лимонитовых руд. Основные месторождения расположены в Западной Австралии, вблизи побережья. В наиболее крупном месторождении Брокен сосредоточено около 8 млрд. т гематитовой и гематито - лимонитовой руды, содержащей 54 - 69 % железа. Добываемые здесь руды и производимые на месте окатыши через близлежащие порты вывозятся в основном в Японию.

запасы руды в Австралии
запасы руды в Австралии

В Индии имеются значительные запасы железных руд, которые составляют около 20 млрд. т. Основные месторождения расположены на 300 км западнее г. Калькутты в штатах Бихар, Орисса и Мадхъя - Прадеш, образуют в комплексе так называемый Железный пояс с общими запасами 8 млрд. т богатых гематитовых руд. Они содержат 60 - 68 % Fе, очень чистые по сере и фосфору. Отрицательной особенностью этих руд является преобладание глинозема в пустой породе.

железная руда в Индии
железная руда в Индии

Криворожское месторождение гематитовых и мартитовых руд Украины располагается в Днепропетровской области узкой полосой шириной 3-й длиной до 90 км. Глубина залегания руды достигает на отдельных участках 500 м. Добычу ведут шахтным способом и открытыми (~50% всей добычи) разработками. Богатые руды (46 - 60% железо), состоящие в большинстве случаев из гематита и кварца, находятся поверх скоплений бедных магнетитовых и гематитовых кварцитов. Руды чрезвычайно чисты по фосфору и сере.

сера
сера

Магнетитовые кварциты (<46% железо) подвергаются измельчению до крупности <75 мкм и магнитной сепарации на горно - обогатительных комбинатах. Концентраты обогащения кварцитов (39 - 41% ) содержат до 65 - 66% железа и служат сырьем для изготовления агломерата и окатышей. Кирунавара (Швеция). Месторождение магнетитовых руд магматического происхождения у северного полярного круга. Руда содержит в среднем 59,8% железа, 0,1 - 0,2% магния. Пустая порода представлена апатитом. В связи с этим содержание фосфора находится в обратной связи с содержанием железа в руде.

магнитовые кварциты
магнитовые кварциты

Так, при 68% фтора в руде содержится всего 0,03%, а при 58% железа > 2,5% фтора. Добываемые открытыми .разработками руды подвергают дроблению, измельчению, магнитной сепарации; в концентратах содержится 63 - 69% железа. Экспорт руды и концентрата осуществляется главным образом через порт Лулео и норвежский порт Нарвик. Запасы месторождения составляют 2,4 млрд. т. Лотарингский железорудный бассейн (Франция, у г. Нанси, частично на территории Люксембурга и Бельгии). Здесь располагается одно из крупнейших в мире осадочных месторождений оолитового железняка (руды минетт) и сидеритов. В руде в среднем содержится,% : 31 - 35 железа; 0,2 - 0,3 магния; до 2,0 фтора и 0,1 5.

оолитовый железняк
оолитовый железняк

Характер пустой породы руды на отдельных участках месторождения резко различный. По этой причине руды с кислой пустой породой:

формула кислой пустой породы
формула кислой пустой породы

смешивают с рудами с основной пустой породой

формула основной пустой породы
формула основной пустой породы

получая самоплавкие смеси. Ресурсы руд оцениваются в 6 млрд. т. Франция потребляет до 65% добываемой руды, экспортируя остальную ее массу в Бельгию, Люксембург и ФРГ. Ньюфаундленское месторождение (Канада). На северном берегу острова Бель - Айленд в заливе Консепшен располагается крупное до кембрийское осадочное месторождение гематито - сидеритовых руд оолитового строения с ресурсами (А + В + С) в 0,112 млрд. т (забалансовые резервы 3 млрд. т).

пустая порода руды
пустая порода руды

В руде содержится <60% гематита; 22 - 23% шамозита; 2 - 13% сидерита; 3 - 7% кварца. Руды содержат в среднем 48,4% железа при 0,7 - 0,9% фтора. Пустая порода содержит,%:

содержание пустой породы
содержание пустой породы

Разработки (рудник Вабана) ведут на глубине 600 м. Часть пластов руды расположена под дном океана. Месторождение у г. Лабрадор - Сити (Канада) расположено на восточном берегу озера Вабуш (полуострова Лабрадор). Здесь на поверхности земли (рудник Кэрол) ведется разработка докембрийского осадочного месторождения гематита, содержащего 35 - 40% железа (запасы 3 млрд. т). Руда, содержащая 0,01 - 0,03% серы, 0,03 - 1,14% фтора, 0,08 - 7,9% марганца, подвергается обогащению. В полученном концентрате содержится 64% железа.

сидерит
сидерит

Характер пустой породы кислый. Месторождение Верхнего озера (США). На площади 160 км2 находится эксплуатируемое с 1854 г. крупное месторождение до кембрийских метаморфизованных богатых гематитовых руд с кварцевой пустой породой, располагающихся поверх пластов железистых кварцитов (таконитов) гематитовой и магнетитовой разности. Богатые пылеватые руды содержат 50 - 51% Бе, 9 - 10% SiO2. Главная масса руды содержит мало марганца, фосфора и серы (в округе Кайюна руды содержат до 6% Mn). Общие запасы богатых руд составляют около 2 млрд. т. Такониты, содержащие в среднем 27% железа при 51% SiO2, подвергаются глубокому обогащению с получением концентратов с 64 - 66% железа. Запасы таконитов в этом районе ориентировочно оцениваются в 30 млрд. т. Месторождение бурого железняка на острове Куба расположено у восточной оконечности острова у порта Маяри (общие запасы около 3 млрд. т)

остров Куба
остров Куба

Руда содержит в среднем, %:

содержание руды
содержание руды

и имеет латеритовую пустую породу:

латеритовая пустая порода
латеритовая пустая порода

Вся руда пылеватая и нуждается в агломерации. Красный железняк Венесуэлы (запасы 2,2 млрд. т). Докембрийские осадочные месторождения Эль - Пао и Серро - Боливар находятся на востоке страны и разрабатываются открытым способом. Руда рудника Сер - ро - Боливар содержит в среднем, %:

содержание руды в венесуэлле
содержание руды в венесуэлле

Руда месторождения Эль - Пао поставляется при содержании,%:

содержание руды Эль - пао
содержание руды Эль - пао

80% руды экспортируется в США. Месторождения Итабира и Итабирита (Бразилия) расположены в 350 км к северу от Рио - де - Жанейро на площади 7000 км2. Это докембрийские осадочные метаморфизованные гематитовые месторождения. При добыче образуется лишь 30% мелочи. Типичный состав экспортируемой из этого района руды,%:

химический состав руды Итабира
химический состав руды Итабира

Запасы руды в этом районе составляют 16,3 млрд. т.

месторождение Эль - Пао
месторождение Эль - Пао

Месторождение Каражас (Бразилия) в районе р. Амазонка также относится к докембрийским осадочным метаморфизованным месторождениям. Запасы оцениваются в 15 - 20 млрд. т. После несложного обогащения руда содержит 67% железа. Проектная мощность рудника 35 млн. т/год. Месторождение латеритового бурого железняка у г. Конакри (Гвинея). Это крупнейшее железорудное месторождение Африки (общие запасы 2,5 млрд. т, в том числе богатой руды более 1 млрд. т) состава, %:

химический состав руды из африки
химический состав руды из африки

Месторождение «железного пояса» Индии (шт. Бихар и Орисса на северо-востоке страны, 250-300 км от Калькутты). Здесь расположено докембрийское осадочное месторождение гематитовых руд с глиноземистой пустой породой (запасы около 20 млрд. т). Богатые руды содержат, %:

содержание богатых руд
содержание богатых руд

Относительно более бедные руды поставляются при 58 - 59% железа. Значительная часть добываемой руды экспортируется в Японию.

    Анализ мирового рынка железной руды

Стандартная экономическая схема черной металлургии предполагает размещение производства вблизи источников сырья, с целью уменьшения транспортных издержек. Поэтому средневековые европейские страны, обладавшие богатыми ресурсами железной руды, являлись крупными экспортерами железа. К середине XVII века одним из главных экспортеров высококачественного металла в страны Западной Европы была Швеция . Надо отметить, что торговля железными рудами практически отсутствовала. Высокие транспортные издержки делали их транспортировку экономически неоправданной вплоть до XX века.

Швеция в 17веке
Швеция в 17веке

Эти факторы определяли географическое положение сталеплавильного производства вблизи месторождений железной руды. Наличие месторождений железной руды во многом определило экономическое превосходство Германии, Англии, Франции над остальными европейскими странами. Черная металлургия являлась типично сырьевой отраслью с тяготением к источникам сырья, что определяло ее географичность и упрощало анализ. Подобная территориальная структура существовала вплоть до 1970-х гг. Является ли она такой сейчас?

черная металлургия
черная металлургия

Сейчас объем мирового экспорта железной руды составляет около 45% объема добычи. Причем средняя длина перевозок на тонну руды превышает 5600 морских миль. Доля транспортных издержек в стоимости руды доходит до 70% . Надо отметить, что основные страны - импортеры (страны Западной Европы, Япония) железной руды, являются также основными импортерами энергоресурсов и коксующегося угля. Эти страны также являются крупнейшими экспортерами стальной продукции. С другой стороны многие страны - экспортеры железорудного сырья и каменного угля практически не развивают свои сталеплавильные мощности, наращивая экспорт сырьевых ресурсов.

страны - импортеры руды
страны - импортеры руды

Что стало причиной формирования подобного территориального разрыва между производством железной руды и выплавкой стали? Черная металлургия по - прежнему остается географичной отраслью промышленности, но факторы, определяющие географию отрасли, изменились. Мы попробуем доказать, что территориальный разрыв между сталеплавильной и железорудной отраслями, стал не столько следствием конкурентной борьбы через снижение производственных и транспортных издержек, что окончательно вывело в лидеры Австралию и Бразилию, сколько следствием появления централизованного рынка железорудного сырья и исторически сформировавшихся рыночных механизмов, определяющих отношения между производителями и потребителями железной руды. Несомненно, снижение транспортных издержек оказало огромное значение на развитие отрасли, однако на географию современной торговли железорудным сырьем такие факторы, как географическое положение, производственные и транспортные издержки, и даже, богатство месторождений оказывают гораздо меньшее влияние, чем раньше.

рынок железнорудного сырья
рынок железнорудного сырья

Россия является одним из крупнейших участников мировой торговли стальной продукцией. В результате экономических реформ начала 90-х, сформировался существенный разрыв цен на внутреннем и внешнем рынках страны. Сейчас черные металлы являются одним из основных экспортных товаров России. Это был единственный способ выжить для громадного металлургического комплекса оставшегося после СССР. Однако Россия испытывает серьезное противодействие со стороны иностранных компаний производителей стальной продукции. Уже в 1997 году против России проводилось около 40 антидемпинговых расследований, из них 34 - против металлургических предприятий. Это приводит к серьезному ослаблению российских производителей металлопродукции на мировом рынке. Сейчас против России действует более 90 ограничительных квот, большинство из которых касается именно продукции металлургического комплекса. Антидемпинговые разбирательства против России ведутся в 46 странах мира. В настоящий момент многие отечественные производители стали пытаются заменить часть экспортного рынка растущим национальным рынком. Тем не менее, размер этого рынка пока недостаточно велик.

Россия начала 90х годов
Россия начала 90х годов

Россия обладает крупнейшими в мире подтвержденными запасами железной руды (16,9% мировых). С учетом современного состояния рынка стали, положения России на этом рынке, и тенденции перемещения сталелитейных мощностей в развивающиеся страны, интересным представляется потенциал России в качестве экспортера железорудного сырья на мировой рынок.

мировой рынок
мировой рынок

        Железная руда в мировом хозяйстве

В развитии мирового хозяйства важную роль играет комплекс проблем, связанных с использованием минеральных ресурсов. Экономические потрясения середины 70-х годов убедительно показали, что в определенных условиях эти проблемы могут серьезно воздействовать на весь ход экономического развития, отрицательно влиять на состояние производственной, валютно - финансовой, внешнеэкономической и других сфер хозяйства целого ряда групп государств.

минеральные ресурсы мира
минеральные ресурсы мира

Производство и потребление минеральных ресурсов стало глобальным, охватывающим через международное разделение труда все страны. Минеральное сырье представляет собой исходный материал любого производственного процесса, его материальную основу. Удельный вес сырья широко колеблется в зависимости от продукции: в стоимости машиностроения он составляет 10 - 12%, в продукции основного химического синтеза 80 - 90%. Добывающие отрасли занимают значительное место в мировом производстве 4,7% ВМП. На их долю, приходится 14,6% промышленной продукции. Минеральные ресурсы играли значительную роль в экономике многих стран, являясь одним из источников богатства и дохода. В длительной ретроспективе открытие новых минералов, сплавов, новых методов извлечения и производства минералов оказывало важное влияние на промышленное развитие и потребление. В последние десятилетия квалифицированная рабочая сила и капитальные ресурсы стали более значимыми составляющими национального богатства, чем минеральные ресурсы.

машиностроение
машиностроение

        Формирование мирового рынка железной руды

Датой начала формирования мирового рынка железной руды можно считать 1892 год, когда в Соединенных Штатах Америки была начата разработка богатейшего месторождения железных руд Месаби (среднее содержание железа около 62%) в штате Миннесота. Это привело к резкому падению цен на железную руду на национальном рынке (с $5 - 6 за тонну до $2 - 3). За 1890-е гг. цена упала на 60%. Доля Миннесоты в производстве железной руды в США выросла с 6% в 1890 г. до 51% в 1905 г. Доля железной руды в стоимости стальной продукции (в США) в это время составляла 44% (58% стоимости сырья). Резкое снижение цен привело к резкому росту экспорта продуктов обрабатывающей отрасли из США (на 90% за 1895 - 1900 гг.), их доля в экспорте страны также увеличилась с 20% до 50%, причем основной рост пришелся на продукцию черной металлургии.

руда Месаби
руда Месаби

За 1890 - 1913гг. стоимость экспорта продукции этой отрасли выросла с $25,5 млн. до $304,6 млн. Основным конкурентом США в то время была Англия. Стоимость экспорта стальной продукции в Западную Европу всего за пять лет (1895 - 1900 гг.) выросла с $8,5 млн. до $45,8 млн., причем почти половина экспортных поставок приходилось на Англию. Конкурентоспособность английской сталеплавильной промышленности оказалась под угрозой. Если в период с 1895 по 1913 гг. производство железной руды в США выросло почти в 4 раза, то в Англии рост едва превысил 25%. Удар был особенно силен в 1912 году, когда сталеплавильная промышленность Англии практически остановилась на два месяца из-за забастовки железнодорожников и угольщиков. Открытие месторождения Месаби оказало экономический эффект на рыночные цены, равный 30-ти летнему периоду улучшения производительности в черной металлургии .

стальная продукция
стальная продукция

Все это вынудило Англию искать источники железорудного сырья вне пределов страны, в результате, к 1913 году Англия импортировала уже около 43% потребляемой железной руды (во второй половине XIX века эта доля не превышала 5%), преимущественно из Испании. Надо отметить, что железная руда из Миннесоты практически не экспортировалась, более того, южные штаты преимущественно потребляли руду, импортированную из Кубы. Это произошло не столько вследствие высоких транспортных издержек, сколько вследствие концентрации месторождений железных руд Миннесоты в руках корпорации U.S.Steel, которая в период с 1984 по 1907 год скупила около 75% всех месторождений штата. Кроме того, компания установила контроль над железнодорожной сетью и транспортной системой Великих Озер.

месторождение железных руд Миннесоты
месторождение железных руд Миннесоты

Расследование об антиконкурентной практике компании U.S.Steel показало, что цены на железную руду устанавливались в основном путем соглашений между заинтересованными сторонами, а не в результате конкуренции производителей. Прибыль железорудных шахт превышала 33%. Тем не менее, подобная система просуществовала до начала 1980-х гг. Вышеописанные события не привели к формированию централизованного рынка железной руды, более того конкуренции на этом рынке еще не наблюдалось, что, наверное, было и невозможно из - за высоких транспортных издержек. Однако конкуренция на мировом рынке стали, подвигла крупные сталеплавильные компании на поиски более дешевого железорудного сырья.

железорудное сырье
железорудное сырье

Надо отметить, что интерес к удаленным железорудным месторождениям многие развитые страны начали проявлять еще в начале века. Так, например, Бельгия, Франция, США и Великобритания скупили многие месторождения в штате Минас - Жерайс в Бразилии еще в 1891 году, однако первая экспортная поставка железной руды была осуществлена этой страной лишь в 1930 году . Толчком к развитию грузопотоков железной руды на большие расстояния стало несколько факторов. Во - первых, развитие железнодорожного и морского транспорта привело к снижению транспортных издержек (морские суда водоизмещением более 60 тыс.т. и скоростью выше 50 км/час появились лишь в начале века). Во - вторых, рост экономики стран Западной Европы после второй мировой войны требовал огромного количества стали. Развитие торговли продуктами железорудной отрасли в Азиатском регионе связано в первую очередь с экономическим подъемом Японии в 60-х гг. Тем не менее, фактор географического положения сталеплавильных мощностей и месторождений железной руды все еще играл определяющее значение. Конкуренция добывающих компаний была минимальна.

азиатский регион
азиатский регион

Свидетельством этому является сохранение высокого уровня добычи небогатых и тяжелых в разработке месторождений железной руды во многих странах Западной Европы. Так, например, Франция еще в 1980 году производила около 30 млн.т. железной руды. Несмотря на истощение богатых железом месторождений, в США (штат Миннесота) продолжалась добыча бедных таконитовых руд (среднее содержание железа в рудах этого штата упало к 1965 году до 27%, к 1980 - до 20%). Важным фактором развития торговли являлось также снижение стоимости железной руды в стоимости конечной продукции до 10% .

штат Миннесота
штат Миннесота

Около 98% производимой железной руды используется для производства стали. Поэтому спрос на железную руду определяется спросом на сталь. К формированию централизованного мирового рынка железной руды в нынешнем его виде стал крах рынка стали начала 80-х гг. Фактически этот кризис произошел в результате объявленного странами ОПЕК нефтяного эмбарго, повлекшего за собой резкий рост цен на энергоносители и глобальный экономический кризис.

страны опек
страны опек

В конце 70-х в мире существовало четыре основных центра производства стали: Азиатский (Япония, Южная Корея и Тайвань), Западно-Европейский (Германия, Франция, Великобритания) и два центра в Северной Америке (канадско-американский в районе Великих Озер и американский - на восточном побережье США). Также двумя крупнейшими сталеплавильными центрами являлись СССР и Китай, но в силу сложившегося в этих странах государственного строя, они были относительно слабо вовлечены мировую торговлю. Большинство этих стран являлись крупнейшими импортерами нефти и нефтяной кризис оказал самое разрушительное действие на их экономику. В результате нефтяного кризиса, произошел общеэкономический спад, потребление стали снизилось. В период с 1979 по 1982 год ее производство упало на 20%.

общеэкономический спад
общеэкономический спад

В 1980 году основные объемы добычи железной руды (около 80%) приходились на 8 стран (без СССР и Китая). Также довольно существенные объемы железной руды добывали Либерия - 17,4 и Венесуэла - 16,1. Добыча в остальных странах не превышала 10 млн.т. Большая часть железной руды добываемой в Северной Америке и Европе транспортировалась на небольшие расстояния (около нескольких сотен км.). Железная руда, добываемая в районе Великих Озер в США, отправлялась только в металлургический центр этого же района. Французская железная руда использовалась только во Франции. Шведская - преимущественно в Северной Европе.

месторождение в Либерии
месторождение в Либерии

Канадская железная руда из восточной части страны отправлялась в металлургические центры на востоке США и в районе Великих озер, а также в Северную Европу. Оставшиеся четыре производителя отправляли железную руду на гораздо большие расстояния. Индия сбывала железную руду преимущественно в Азии. Основная часть бразильской железной руды сбывалась в Европе, тем не менее, Бразилия значительную часть добытой железной руды сбывала и на азиатских рынках. Австралия основную долю добычи отправляла на азиатские рынки, хотя продавала свою руду и в Европе. ЮАР также сбывала железную руду в обоих этих регионах.

Снимок1
Снимок1

        Обзор мирового рынка железной руды

Международный рынок железной руды можно географически разделить на два крупных сегмента - Атлантический и Тихоокеанский. Более подробное деление включает пять элементов: Западная Европа, страны Восточной и Юго - Восточной Азии, Северная Америка, ближневосточные страны и Латинская Америка.

Латинская Америка
Латинская Америка

Последние три региона играют на рынке подчиненную роль по отношению к первым двум. На азиатском сегменте рынка Япония является лидером группы стран - потребителей железной руды, другие члены группы, как правило, поддерживают политику этой страны. Со стороны поставщиков сырья на этой части рынка главенствующая роль принадлежит Австралии, Бразилии и Индии. Что касается Западной Европы, то здесь главным игроком среди потребителей является Германия совместно с Францией, Великобританией и Италией.

Италия
Италия

Среди поставщиков наиболее сильным влиянием на рынок обладают Бразилия, Австралия, Швеция и Канада. Североамериканский рынок является в значительной мере изолированным из - за кооперации Канады и США, в районе Великих озер сложился довольно крупный комплекс взаимосвязанных коммерческих структур и поэтому они являются фактически единственными значимыми игроками в данном сегменте рынка.

североамериканский рынок железной руды
североамериканский рынок железной руды

Максимальные по объему потоки руды идут из Австралии в Японию, Китай, страны Западной Европы и Южную Корею; из Бразилии руда поступает в страны Западной Европы, Японию и Южную Корею, а СНГ (Россия и Украина) поставляет руду в страны Восточной Европы. Кроме того, важное значение имеет экспорт руды из Индии в Японию, из Канады в страны Западной Европы и США, а также из Мавритании в страны Западной Европы.

Западная Европа
Западная Европа

Стоит отметить, что в СНГ сформировался довольно интересный транспортный грузопоток железной руды. Казахстан поставляет железную руду на металлургические комбинаты Урала из-за истощения местных месторождений и Западной Сибири, поскольку при их строительстве во времена СССР они изначально были рассчитаны на месторождения этой страны. Россия экспортирует руду в Украину - при равных ценах, сложившихся в результате особенностей системы налогообложения концентрат из России на 2% богаче железом. Украина же экспортирует свою железную руду в страны Восточной Европы.

Восточная Европа
Восточная Европа

        Ценообразование на мировом рынке железной руды

Себестоимость железной руды складывается из двух основных компонентов: производственные издержки и транспортные издержки. Производственные издержки складываются из расходов на добычу руды и расходов на ее обогащение. Транспортные издержки складываются из расходов на железнодорожный транспорт и расходов на морской транспорт. Эти два компонента и определяют конкурентоспособность продукта на рынке.

транспортные издержки
транспортные издержки

Характеристики товарной железной руды могут сильно различаться. Чтобы учесть эти различия, цены на железную руду устанавливаются в центах США за 1% содержания железа в метрической тонне руды (1000 кг) на европейском рынке и в длинной (английской) тонне (1016,06 кг) руды на японском рынке. На рынке присутствуют определенные марки руды (обычно по названию компании или месторождения) с определенными и на протяжении длительного времени постоянными характеристиками. Помимо содержания железа в руде (более низкий уровень снижает общую цену из - за расходов на транспортировку неметаллического материала), на цену руды оказывает влияние содержание таких элементов, как алюминий, кремний и марганец, а также влажность руды и ее структура.

марганец
марганец

Эти параметры сырья оцениваются по схеме подобной оценке содержания железа. Марки железной руды различаются также по таким характеристикам, как потеря веса на прокаливание, хрупкость, предел прочности при сжатии. Поскольку морские транспортные издержки составляют довольно большую долю стоимости цены (до 70%) в порту доставки (CIF), то цены на различные марки руды могут серьезно различаться в зависимости от страны доставки, и даже внутри одной страны. Цены CIF позволяют учитывать эти характеристики, в отличие от цен в порту отгрузки (FOB). С другой стороны в этом случае ответственность за доставку и все непредвиденные издержки ложатся на плечи производителя железной руды или транспортной компании.

транспортная компания
транспортная компания

Цены на руду устанавливаются на год или больший срок в ходе ежегодных переговоров проводящихся между основными производителями и потребителями железной руды. Несмотря на то, что фискальный год в Японии начинается 1 апреля, и все контракты заключаются опираясь на этот базис, а в Западной Европе исходя из календарного начала года, переговоры на Атлантическом и Тихоокеанском рынках проходят одновременно в ноябре - феврале. Как правило, исход переговоров на европейском рынке зависит от исхода переговоров между Японией и Австралией. Японский рынок прозрачен, и детальная информация о контрактах и ценах публикуется в СМИ.

Япония
Япония

В качестве средней базовой цены обычно берется цена на рудную мелочь бразильской компании CVRD (порты Тубарао - Роттердам), определенная в ходе переговоров между этой компанией и сталеплавильными заводами Германии. Надо заметить, что сталеплавильные компании обычно более организованно действуют в ходе ежегодных ценовых переговоров, и по сложившейся традиции готовы предложить серьезное поощрение в виде более крупного контракта, той компании, которая первой заключит контракт.

Германия
Германия

На Тихоокеанском сегменте рынка Япония играет главную роль при определении цен на железную руду. Исторически сложилось так, что японские потребители железной руды оказываются лучше остальных подготовленными к ценовым переговорам. Южная Корея, Тайвань и Китай в период установления цен ориентируются на Японию. Кроме того, эти страны используют Японию в качестве перевалочного пункта. Так в 1997 году около 40% экспортных поставок компании BHP (53% австралийского экспорта) было отправлено в Японию, а из нее реэкспортировано в эти страны. Доминирование Японии в процессе формирования среднегодовых цен на железную руду легко объяснимо. Во - первых, на нее приходится около 27% мирового импорта железной руды. Во - вторых, стабильное обеспечение сырьевыми ресурсами было основной проблемой Японии во время быстрого становления ее промышленности в 1960-х, поэтому заключение долгосрочных контрактов с производителями железной руды стало ее особенностью.

Япония на карте мира
Япония на карте мира

В силу географического положения Австралия стала крупнейшим поставщиком Японии, затем к ней присоединилась Бразилия. Долгосрочные контракты заключаются на поставку определенного количества сырья, цены определяются на ежегодных переговорах. Исполнением контракта занимается компания-оператор, с учетом таких факторов, как складские запасы, расписание танкеров с сырьем, кредитование и амортизационные отчисления. Обычно одна или несколько сталеплавильных компаний выступают, как стратегический партнер определенного поставщика железной руды от лица более крупной группы компаний. В результате между Японией и ее крупнейшими поставщиками в Австралии и Бразилии сложились очень близкие партнерские отношения. Обе стороны понимают крайнюю зависимость друг от друга, в основе которой лежат долгосрочные контракты . Этот фактор крайне важен для рынка железной руды. С одной стороны и поставщик, и потребитель имеют уверенность в завтрашнем дне и облегчают себе поиски инвесторов, с другой подобная замкнутость лишает компании мобильности при изменении конъюнктуры рынка.

Бразилия на карте мира
Бразилия на карте мира

Отличным примером взаимодействия на основе долгосрочного контракта является проект West Angela (Австралия). Общие запасы месторождения (принадлежит австралийской компании Robe River) оцениваются в 441 млн.т. кусковой железной руды со средним содержанием железа в 62,1%. В январе 2000 года компания получила письма заинтересованности от семи японских сталеплавильных компаний. Японские компании предложили покупать руду этого месторождения на протяжении 8 лет, начиная с 2002 - 2003 года, в объеме 5 млн.т. в год с возрастанием на 1 млн.т. в год до 8 млн.т. на четвертый год и так дальше до конца контракта. Был оговорен даже состав товарной продукции (отношение кусковой руды к рудной мелочи 33:67). Месторождение должно быть выработано в течение 27 - 30 лет. Компания ищет инвестиции для строительства 340 км железнодорожной сети до месторождения.

австралийская компания
австралийская компания

На Атлантическом сегменте рынка процесс образования цен на железную руду происходит несколько сложнее. Исторически Западная Европа никогда не зависела от сырьевых ресурсов в такой мере как Япония. Так, в 1980 году Франция добывала около 30 млн.т железной руды (к 1990 году добыча сократилась почти в 10 раз). Рост международного разделения труда, сделал добычу железной руды в Западной Европе экономически невыгодной (за исключением Швеции). Это привело к смещению сталеплавильной промышленности к океаническому побережью, ближе к морским портам с дешевой и богатой импортной рудой. Суммарный импорт железной руды западноевропейскими странами уступает импорту Японии. Основными импортерами являются Германия, Франция, Италия, Бельгия и Люксембург (на эти страны приходится около 25% процентов мирового импорта железной руды).

Бельгия
Бельгия

Эти страны опасаются зависимости от сырьевых ресурсов и стараются максимально увеличить число поставщиков, чтобы снизить эту зависимость. Большое количество поставщиков и потребителей усложняет процесс переговоров. В течение последнего десятилетия Западная Европа всего дважды заключала первый контракт на поставку железной руды раньше Японии (в 1992 - 1993 году и в 1999 - 2000 году). В обоих случаях первый контракт был заключен между сталеплавильными компаниями Франции и относительно небольшой компанией-поставщиком железной руды из Мавритании (SNIM). В 1992 - 1993 году переговоры происходили довольно тяжело из - за падения цен на железную руду на мировом рынке. Компания CVRD (Бразилия) впервые отправила своих представителей в Западную Европу и в Японию одновременно, чтобы установить цены на обоих рынках одновременно.

Мавритания
Мавритания

За сорвавшимися переговорами компании с немецкими сталеплавильными компаниями 17 декабря 1992 года последовал провал второго раунда переговоров между компаниями Японии и Австралии 22 декабря. Было решено перенести переговоры на начало следующего года. Однако разница во времени между двумя рынками стала важной, когда до конца рабочего дня появилась информация о том, что добывающая компания SNIM (Мавритания) и сталеплавильная компания Франции Sollac договорились о снижении цен на марку TZF (рудная мелочь месторождения Tazadit) на 13,5%. Новая базовая цена была установлена без участия главных игроков рынка, к большому их удивлению. У них фактически не было выбора (особенно, после того как SNIM заключила такое же соглашение с итальянской Ilva SpA), как в самом начале 1993 года заключить договоры со сталеплавильными компаниями опираясь на эту цену. Например, в Японии, основные поставщики железной руды (Hamersley, BHPIO, Robe River и CVRD) одновременно приняли решение о снижении цен на 11%.

снижение цен
снижение цен

На переговорах 1999/00 года сложилась аналогичная ситуация, только в контексте растущих цен на железную руду. Австралийские добывающие компании оказывали давление на японских производителей стали с целью вернуть цены на железную руду на уровень 1998 года (в 1998/99 году цены упали на 11%). 27 января компания SNIM вновь привлекла к себе всеобщее внимание, заключив договор с крупнейшей компанией Франции Usinor (повышение цен составило 5,42% на рудную мелочь и 5,85% на кусковую руду). Французская компания пошла на скромное повышение цен, чтобы избежать более высокого их роста. Этот договор тут же повлек за собой серию новых соглашений между сталеплавильными компаниями Германии и их поставщиками в Канаде, Бразилии и Швеции. Однако крупнейшие производители железной руды полностью отвергли повторение сценария 1993 года, когда в качестве базовых цен были приняты цены договора между SNIM и Sollac. Консолидация экспортеров железной руды позволила им поднять цены на более высокий уровень, нежели удалось участникам ранних соглашений. Тем не менее, этот уровень мог бы быть выше, если бы компании-производители железной руды действовали более организованно.

добывающие компании
добывающие компании

Система определения цен на годичный период не всегда выгодна участникам рынка, поскольку эти цены не меняются в зависимости от различных событий влияющих на рынок в течение года. В результате добывающие руду компании не получили в этом году крупных прибылей от роста рынка стали. Кроме того существует некоторый "эффект запаздывания", поздней реакции цен на рынок. Немалую роль в этом играет и наличие крупных складских запасов руды у сталелитейных компаний и добывающих компаний. При сложившейся системе рынок железной руды более устойчив к изменениям, нежели рынок стали.

эффект запаздывания
эффект запаздывания

    Компании на мировом рынке руды

Рынок железной руды сильно сконцентрирован. На девять стран приходится около 95% мирового экспорта железой руды. Рынок считается крайне стабильным, за последние десять лет основным постоянным изменением было уменьшение доли России и Украины в мировом экспорте железорудного сырья. Доля этих стран в мировом экспорте железной руды уменьшилась с 9% в 1990 году до 5% в 1998 г. За этот период суммарная доля Бразилии и Австралии выросла более чем на 10% - до 67% мирового экспорта .

 

ведущие экспортеры железной руды
ведущие экспортеры железной руды

Концентрация рынка железной руды в еще большей степени видна при анализе взаимосвязей компаний ее производящих. 9 компаний в 1997 году обеспечивали около 77% экспортных поставок железной руды, однако если учитывать состав акционерного капитала этих компаний, то количество крупных производителей значительно уменьшается. Третьей по величине горнодобывающей компании мира Rio Tinto принадлежит 53% австралийской компании Robe River и 59,3% акций канадской Iron Ore Canada (IOC) а также 100% акций австралийской компании Hamersley. Бразильской торговой компании - оператору Caemi принадлежит 84,7% акций компании MBR и 50% акций канадской QCM. Бразильская компания Samitry владеет 51% пакетом акций компании Samarco, а 42% акций Samitry владеет бразильская компания Belgo - Minera. Эта компания контролируется одной из пяти крупнейших европейских компаний-производителей стали Arbed. Компания Ferteco (третий по величине экспортер железных руд в Бразилии) принадлежит крупнейшей немецкой сталеплавильной компании Thyssen-Krupp Stahl.

немецкая сталеплавильная компания
немецкая сталеплавильная компания

Крупнейшему экспортеру железных руд Австралии, компании BHPIO принадлежит 49% акций бразильской Samarco. В свою очередь одна из крупнейших японских торговых компаний - операторов Mitsui владеет пакетами акций в австралийских BHPIO и Robe River а также бразильской Caemi. В 2000 году произошла новая волна слияний между компаниями, производящими железную руду. Подобная структура владения сосредотачивает мощности по добыче железной руды в руках 3 - 4 промышленных групп, которые и оказывают влияние на рынок. Немалая доля акционерного капитала добывающих компаний в итоге принадлежит непосредственным потребителям железорудного сырья.

слияние компаний, производящих железную руду
слияние компаний, производящих железную руду

Из числа общих характеристик экспортно-ориентированных добывающих компаний можно выделить следующие особенности организации производства:

- общая схема системы экспорта представляет собой цепочку месторождение - железнодорожный транспорт - морской порт - потребитель. Компания стремится поставить под свой контроль все звенья этой цепочки;

железнодорожный транспорт
железнодорожный транспорт

- подавляющее большинство исследованных компаний владеют железной дорогой (рудопроводом) от месторождения до экспортного порта или компаниями - операторами осуществляющими перевозки по этому маршруту. Основной целью является увеличение пропускной способности железной дороги;

железная дорога
железная дорога

- все экспортеры железной руды стараются иметь доступ к специализированным морским портам, занимающиеся исключительно экспортом железорудного сырья. Чаще всего этот морской порт принадлежит компании, или близким к ней коммерческим структурам. Основными характеристиками порта;

морской порт
морской порт

- некоторые компании имеют свой морской флот (BHP), обеспечивающий доставку товара потребителю.

морской флот
морской флот

        Перспективы мирового рынка железной руды

Мировой рынок железной руды в 2006 г. характеризовался дефицитом поставок, масштабы которого существенно увеличились в 2007 г. По прогнозу целого ряда источников, нехватка данного сырья в мире сохранится и в ближайшие годы.Железная руда используется почти исключительно для производства чугуна и продуктов прямого восстановления железа - основных материалов (вместе с коксом), используемых при выплавке черновой стали. Как сообщает "Mining Journal", выпуск черновой стали в мире увеличился в 2007 г. на 7,4% по сравнению с 2006 г. - с 1251 млн. до 1344 млн. т, а чугуна на - 8,1% - до 946 млн. т. Соотношение приведенных показателей указывает на то, что продуценты все активнее в качестве сырья стали использовать железную руду в ущерб дорогостоящему лому. В 2007 г. мировой выпуск продуктов прямого восстановления железа оценивается в 67 млн. т.

кокс
кокс

По информации "Mining Journal", которая при сохранении общей тенденции по численным данным несколько отличается от приведенной выше, объем мирового рынка железной руды за последние 10 лет, с 1998 г., увеличился на 80%, или на 727 млн. т. Более 75% наблюдавшегося прироста приходилось на последние 5 лет. Однако в 2007 г. повышение производства данного сырья в мире несколько замедлилось по сравнению с предыдущим годом и составило 9% (или 134,2 млн. т), тогда как в 2006 г. оно равнялось 12%. Тем не менее в 2007 г. был достигнут очередной (седьмой подряд) рекордный показатель мировой добычи железной руды. Рост производства отмечался в основном в четырех крупных странах - ее продуцентах - в Бразилии, Австралии, КНР и Индии. На развивающиеся страны в 2007 г. приходилось 62% мировой добычи (в 2006 г. - 61%), на государства СНГ - 12% и на промышленно развитые страны - 26%. При этом доли СНГ и развитых стран несколько снизились вследствие опережающего роста производства в КНР, Индии и Бразилии.

увеличение объема
увеличение объема

Добыча железной руды в КНР в 2007 г. достигла нового рекордного показателя в 332 млн. т, что соответствует 20% ее мирового производства (расчет с учетом сортности сырья). Указанная доля практически не изменилась по сравнению с 2006 г., но существенно увеличилась относительно показателя десятилетней давности, равнявшегося 13%. Наблюдавшийся в последние 6 лет рост добычи железной руды в КНР позволил стране в 2006 - 2007 гг. выйти на второе место в ряду мировых продуцентов данного сырья (после Бразилии), опередив Австралию. Ожидается, что в 2008 г китайское производство железной руды вновь повысится ввиду ее подорожания и заинтересованности правительства страны в обнаружении и разработке новых железорудных месторождений. В промышленно развитых странах (включая Восточную Европу) без учета Австралии и Швеции производство железной руды за последние 10 лет снизилось на 12%. При этом в Австралии и Швеции наблюдался его прирост соответственно на 83 и 18%. В государствах СНГ за указанный период добыча железной руды повысилась на 52%, однако достигла пока лишь уровня середины 80-х годов в 250 млн. т. Северной Америке производство хотя и не увеличивается, все железорудные предприятия эксплуатируются на полную мощность.

государства СНГ
государства СНГ

Выпуск железорудных окатышей в мире достиг в 2007 г. рекордного уровня в 326 млн. т, что на 1,5% больше, чем в 2006 г. Их мировой экспорт в указанный период повысился на 3,9% - до 137 млн. т. Доля железорудных окатышей в суммарном производстве железной руды в 2006 г. составляла 24%, однако в 2007 г. она упала до 20%, причем снижение указанного показателя наблюдалось с 1997 г. Причиной этому во многом послужило сокращение производства железорудных окатышей в США, однако в настоящее время имеются признаки его стабилизации. В настоящее время в мире планируется построить или уже сооружается несколько новых заводов по выпуску данной продукции.

окатыши
окатыши

В 2007 г. три крупнейших продуцента железной руды - "Cia Vale do Rio Doce" ("CVRD"), "Rio Tinto" и "ВНР Billiton" контролировали 35% мирового рынка этого сырья, что лишь немного превышало показатель 2006 г. Таким образом, в последние два года степень концентрации мировой железорудной промышленности оставалась более или менее стабильной. Члены "большой тройки" не стремились расширять выпуск своей продукции столь же высокими темпами, какими росло мировое производство железной руды в целом и которые обеспечивались менее масштабными продуцентами, такими как КНР и Индия, а также новые австралийские компании.

продуценты железной руды
продуценты железной руды

Бесспорным лидером мирового производства железной руды является бразильская компания "Cia Vale do Rio Doce", или "Vale" (бывшая "CVRD"). Как полагают, ситуация не изменится даже в случае возможного приобретения в 2008 г. компанией "ВНР Billiton" фирмы "Rio Tinto" примерно за 150 млрд. долл. с целью консолидации производства в Австралии и обеспечения скоординированной деятельности этих двух компаний. Такое слияние явилось бы крупнейшей сделкой за всю историю мировой горнодобывающей отрасли. В результате ее осуществления на мировом рынке железной руды может сформироваться весьма сильный игрок, который, однако, будет занимать только второе место после "Vale". Однако, по-видимому, маловероятно, что слияние "ВНР Billiton" и "Rio Tinto" будет одобрено антимонопольными службами.

Бразилия
Бразилия

В 2007 г. под контролем "Vale" с ее производственной базой в Бразилии было выпущено 308 млн. т железной руды, что на 37 млн. больше, чем в 2006 г. В результате доля компании в мировом производстве данного сырья повысилась на 0,6% - до 18,8%. Беспрецедентно высокие темпы развития отрасли можно продемонстрировать на том, что лишь недавно, в 2004 г., добыча железной руды тогдашней компанией "CVRD" впервые превысила уровень в 200 млн. т.

производство руды в Бразилии
производство руды в Бразилии

При определении уровня корпоративного контроля над производством недооценивается степень концентрации железорудного сектора, поскольку значительная часть продукции не поступает на рынок в результате наличия вертикальной интеграции в отрасли. Альтернативой является оценка с точки зрения доли в международных морских перевозках. При таком рассмотрении оказывается, что "Vale" контролирует 36% мирового рынка международных отгрузок железной руды, а три крупнейшие компании в целом - 69%. Эксперты считают, что такая концентрация в отрасли может привести к тому, что крупные продуценты получат контроль над ценами, особенно в условиях возможной дальнейшей консолидации предприятий.

бразильская компания Вале
бразильская компания Вале

В 2008 г. железная руда резко подорожала. В феврале 2008 г. "Vale" заключила первый в текущем году контракт на поставку сырья с "Nippon Steel Corp.", в соответствии с которым цены фоб на рудную мелочь повышались на 65 - 71% в зависимости от сорта. В марте "Vale" и "ILVA" пришли к соглашению о повышении цен на железорудные окатыши для доменного производства на 87%. Первым небразильским продуцентом, заключившим соглашение на поставку железной руды в 2008 г., должна была стать 10 апреля компания "LKAB", когда "ArcelorMittal" в рамках заключенного ею контракта подняла цены на окатыши для доменного производства на 87%, а на железорудную мелочь - на 70%.

завод Вале
завод Вале

 

Одновременно велись длительные переговоры между китайскими стальными компаниями и австралийскими продуцентами железной руды, и только 23 июня "Rio Tinto" заключила контракт с крупнейшим в КНР продуцентом стали - "Baosteel" на поставку железорудной мелочи и кусковой руды по ценам, поднятым соответственно почти на 80 и 97%, хотя австралийская компания предлагала еще более значительное повышение. Такой неожиданно резкий рекордный рост цен объясняется рядом факторов. Во - первых, повышение спроса было более значительным, чем прогнозировалось, и осуществлялось на фоне сниженных по сравнению с планировавшимися темпов ввода в эксплуатацию новых производственных мощностей.

продуценты в Китае
продуценты в Китае

Для реализации расширения мощностей требуется более продолжительное время, в основном вследствие отдаленности строящихся рудников, что удорожает и затягивает сооружение инфраструктуры, в первую очередь железных дорог и портов. Кроме того, бум в горнодобывающем секторе привел к нехватке транспортных средств и задержке поставок оборудования. Во - вторых, при текущей ситуации на рынке железной руды, характеризующейся малым числом крупных продуцентов, усиливается их влияние на переговоры по контрактным ценам, тогда как относительно разрозненная структура стального сектора ослабляет позиции покупателей.

производство товарной железной руды
производство товарной железной руды

 

В-третьих, стальные компании смогли в начале 2008 г. повысить цены на свою продукцию, поставляемую клиентам, а следовательно, были в состоянии поддерживать рентабельность производства, несмотря на подорожание сырья. Таким образом, им было трудно аргументировать свой отказ от принятия более высоких цен на железную руду. В - четвертых, при повышении цен железорудные компании использовали в качестве одного из своих основных аргументов то, что спотовые цены на железную руду были заметно выше контрактных. Несмотря на более низкие, чем планировалось, темпы ввода в эксплуатацию новых рудников, объем новых мировых мощностей по добыче железной руды достиг в 2007 г. примерно 130 млн. т в год, что значительно выше показателей 2005 г. и 2006 г., составлявших соответственно 40 млн. и 70 млн. т. В результате существенно повысились потенциальные возможности расширения производства данного сырья. Стало очевидным, что период высокого роста спроса на железную руду продлится дольше, чем ожидалось, и что осуществления первого этапа реализации новых проектов по строительству железорудных рудников будет недостаточно для удовлетворения растущего спроса.

мировой спрос на руду
мировой спрос на руду

Три крупнейших мировых продуцента железной руды заявили, что если они не продолжат наращивать производство продукции, то им придется столкнуться с новыми конкурентами на обновленном рынке, где число крупных игроков может увеличиться до четырех и даже до пяти. Эти соображения вместе с наблюдающимся в текущем году ростом цен на железную руду поставили вопрос об ускорении реализации ряда проектов по строительству предприятий в Западной Африке и расширению мощностей в Бразилии и Австралии. Однако проекты в арктическом регионе Канады еще далеки от осуществления.

рост цен на руду
рост цен на руду

Большие усилия по увеличению своих мощностей предприняла компания "Vale" с тем, чтобы остаться мировым лидером отрасли. В число ее проектов входят расширение рудника "Carajas", сооружение "Fazendao", "Maquine-Bau" и "Serra Sul". Суммарная стоимость этих четырех проектов оценивается в 15 млрд. долл. Принимая во внимание все затраты, включая строительство завода по выпуску окатышей и расширение инфраструктуры, компания планирует вложить в реализацию данных проектов 19 млрд. долл. Их осуществление является частью плана "Vale" по увеличению производства к 2011 г. примерно на 150 млн. т, что необходимо для успешной конкуренции с китайскими продуцентами. Добываемая руда будет отгружаться в соответствии с долгосрочными контрактами и транспортироваться крупнотоннажными судами для исключения влияния неустойчивости фрахтовых тарифов. Дистрибьютором руды в КНР будет "Vale". Компания также приняла решение о крупномасштабном вхождении в угольный бизнес, поставив перед собой цель произвести в 2010 г. 30 млн. т угля. Первый шаг в этом направлении был сделан в марте 2007г., когда за 662 млн. долл. была приобретена австралийский угольная компания "AMCI Holdings Inc.". Благодаря диверсификации своей деятельности "Vale" сможет, подобно компаниям "Rio Tinto" и "ВНР Billiton", поставлять продуцентам стали два основных вида сырья, необходимого их предприятиям.

наиболее дорогостоящие проекты железной руды
наиболее дорогостоящие проекты железной руды

 

    Крупнейшие месторождния железной руды

Высокое содержание железа в земной коре, многообразие геологических обстановок и условий его концентрации обусловили многочисленность типов месторождений железных руд, отличающихся также широким спектром объёмов их запасов. В целом минерально - сырьевую базу железных руд мира характеризуют четыре главные геолого - промышленные типа месторождений, обладающих наибольшими ресурсами и запасами, из которых добывается почти весь объём товарных руд:

- месторождения магнетитовых руд в железистых кварцитах и сланцах кристаллических щитов, локализованные в крупных железорудных бассейнах. Запасы месторождений такого типа составляют 71,3% мировых. Наиболее крупные из них расположены в Российской Федерации, Украине, Индии, Габоне, Гвинее, ЮАР, Бразилии, Китае, Венесуэле, Канаде, США и Австралии;

месторождение железной руды в индии
месторождение железной руды в индии

- осадочные и вулканогенно - осадочные месторождения, залегающие в осадочных прибрежно - морских или вулканогенно - осадочных толщах. Месторождения этого типа составляют 11,4% мировых запасов. Они разведаны на территории Российской Федерации, Украины, Казахстана, Китая, США, Австралии и некоторых стран Европы и Северной Африки;

месторождение руды в россии
месторождение руды в россии

- месторождения магнетитовых руд в складчатых зонах древних платформ и в осадочном покрове платформ (7,3% мировых запасов). Наиболее крупные залежи этого типа расположены в Российской Федерации, Вьетнаме, Казахстане, Иране, Турции, США, Перу и Чили;

месторождение магнетитовых руд в Казахстане
месторождение магнетитовых руд в Казахстане

- магматогенные и титаномагнетитовые руды составляют 6,5% мировых запасов. Месторождения такого типа находятся в Российской Федерации, Швеции, Танзании, Уганде, ЮАР, Турции, Иране, США и на территории некоторых других государств Европы и Африки;

месторождение руды в Турции
месторождение руды в Турции

Второстепенные типы месторождений в целом составляют всего 3,5% мировых запасов. Они представлены железистыми корами выветривания (Албания, Греция, Филиппины, Куба и страны тропической Африки) и современными прибрежно-морскими россыпными месторождениями (Индонезия, Япония, Новая Зеландия, ЮАР, Боливия и Бразилия). 

месторождение руды в Греции
месторождение руды в Греции

Главные промышленные типы железорудных месторождений:

- месторождения железистых кварцитов и богатых руд, образовавшихся по ним. Имеют метаморфогенное происхождение. Руда представлена железистыми кварцитами, или джеспилитами, магнетитовыми, гематит - магнетитовыми и гематит - мартитовыми (в зоне окисления). бассейны КМАи Криворожский(СССР), район озера Верхнего (США и Канада), железорудная провинция Хамерсли (Австралия), район Минас - Жерайс (Бразилия);

месторождение руды в Бразилии
месторождение руды в Бразилии

- пластовые осадочные месторождения имеют хемогенное происхождение, образовались за счет выпадения железа из коллоидных растворов. Это оолитовые, или бобовые, железные руды, представленные преимущественно гетитоми гидрогетитом. Лотарингский бассейн (Франция), Керченский бассейн, Лисаковское и другое.

месторождение руды во Франции
месторождение руды во Франции

Происхождение магматическое, месторождения приурочены к крупным докембрийским интрузивам. Рудные минералы - магнетит, титаномагнетит. Качканарское, Кусинское (СССР), месторождения Канады, Норвегии.

Гётит
Гётит

Второстепенные промышленные типы железорудных месторождений:Комплексные карбопатитовые апатит - магнетитовые месторождения - Ковдорское, СССР,Железорудные магно - магнетитовые месторождения, Коршуновское, Рудногорское, Нерюндинское в СССР, Железорудные сидеритовые месторождения, Бакальское, СССР, Зигерлянд, ФРГ и другое. Железорудные и железомарганцевые оксидные пластовые месторождения в вулканогенно - осадочных толщах, Каражальское, Железорудные пластообразные латеритныеместорождения, Южный Урал; Куба и другое.

        Месторождение Кирунаеара в Швеции

Кирунаеара (Швеция). Месторождение магнетитовых руд магматического происхождения у северного полярного круга. Руда содержит в среднем 59,8 % железа, 0,1 - 0,2 % магния. Пустая порода представлена апатитом:

химическая формула апатита
химическая формула апатита

В связи с этим содержание фосфора находится в обратной связи с содержанием железа в руде. Так, при 68 % железа в руде содержится всего 0,03 % фтора, а при 58 % железа более 2,5 % фтора. Добываемые открытыми разработками руды подвергают дроблению, измельчению, магнитной сепарации; в концентратах содержится 63 - 69 % железа. Экспорт руды и концентрата осуществляется главным образом через порт Лулео и норвежский порт Нарвик. Запасы месторождения составляют 2,4 млрд. т.

месторождение Кирунаера
месторождение Кирунаера

        Месторождение Лотарингский бассейн во Франции

Лотарингский железорудный бассейн (Франция, у г. Нанси, частично на территории Люксембурга и Бельгии). Здесь располагается одно из крупнейших в мире осадочных месторождений оолитового железняка (руды минетт) и сидеритов. В руде в среднем содержится:

химическое содержание руды
химическое содержание руды

Характер пустой породы руды на отдельных участках месторождения резко различный. По этой причине руды с кислой пустой породой

химическая формула руды с кислой пустой породой
химическая формула руды с кислой пустой породой

смешивают с рудами с основной пустой породой

химическая формула руды с основной пустой породой
химическая формула руды с основной пустой породой

получая самоплавкие смеси. Ресурсы руд оцениваются в 6 млрд. т. Франция потребляет до 65 % добываемой руды, экспортируя остальную ее массу в Бельгию, Люксембург и ФРГ.

Лотарингский железнорудный бассейн
Лотарингский железнорудный бассейн

        Месторождение Ньюфаундленское в Канаде

Ньюфаундленское месторождение (Канада). На северном берегу острова Бель - Айленд в заливе Консепшен (против г. Сидней, Ньюфаундленд) располагается крупное докембрийское осадочное месторождение гематито - сидеритовых руд оолитового строения с ресурсами (А + В + С) в 0,112 млрд. т (забалансовые резервы 3 млрд. т). В руде содержится - 60 % гематита; 22 - 23 % шамозита; 2 - 13 % сидерита; 3 - 7 % кварца. Руды содержат в среднем 48,4 % железа при 0,7 - 0,9 % Р. Пустая порода содержит:

химическое содержание пустой породы
химическое содержание пустой породы

Разработки (рудник Вабана) ведут на глубине 600 м. Часть пластов руды расположена под дном океана.

Ньюфаундленское месторождение руды
Ньюфаундленское месторождение руды

Месторождение Верхнего озера (США). На площади 160 км2 находится эксплуатируемое с 1854 г. крупное месторождение до-кембрийских метаморфизованных богатых гематитовых руд с кварцевой пустой породой, располагающихся поверх пластов железистых кварцитов (таконитов) гематитовой и магнетитовой разности. Богатые руды пылеваты, содержат:

химическое содержание руды
химическое содержание руды

Главная масса руды содержит мало марганца, фосфора и серы (в округе Кайюна руды содержат до 6 % Мп). Общие запасы богатых руд составляют около 2 млрд. т.

месторождение Верхнего озера
месторождение Верхнего озера

Красный железняк Венесуэлы (запасы 2,2 млрд. т). Докембрий-ские осадочные месторождения Эль - Пао и Серро  -Боливар находятся на востоке страны и разрабатываются открытым способом. Руда рудника Серро - Боливар содержит в среднем:

химическое содержание руды Серра - Боливар
химическое содержание руды Серра - Боливар

Руда месторождения Эль - Пао поставляется при содержании:

химическое содержание руды Эль - Пао
химическое содержание руды Эль - Пао

80 % руды экспортируется в США.

месторождение в Венесуэлле
месторождение в Венесуэлле

        Месторождение Итабири в Бразилии

Месторождения Итабири и Итабирита расположены в 350 км к северу от Рио - де - Жанейро (Бразилия) на площади 7000 км2. Это докембрийские осадочные метаморфизованные гематитовые месторождения. При добыче образуется лишь 30 % мелочи. Типичный состав экспортируемой из этого района руды:

состав железной руды в Бразилии
состав железной руды в Бразилии

Запасы руды в этом районе составляют 16,3 млрд. т. Месторождение Каражас в районе р. Амазонка также относится к докембрийским осадочным метаморфизованным месторождениям. Запасы оцениваются в 15 - 20 млрд. т. После несложного обогащения руда содержит 67 % железа. К месторождению строится железная дорога длиной 900 км. Проектная мощность рудника 35 млн. т/год.

месторождение Итабири
месторождение Итабири

Месторождение латеритового бурого железняка у г. Конакри (Гвинея). Это крупнейшее железорудное месторождение Африки (общие запасы 2,5 млрд. т, в том числе богатой руды более 1 млрд. т) состава, %:

состав железной руды в Гвинеи
состав железной руды в Гвинеи

        Месторождение штат Бихар в Индии

Месторождение «железного пояса» Индии в шт. Бихар и Орисса (северо - восток страны, в 250 - 300 км от Калькутты). Здесь расположено докембрийское осадочное месторождение гематитовых руд с глиноземистой пустой породой (запасы около 20 млрд. т). Богатые руды содержат (%)

химический состав богаты руд Индии
химический состав богаты руд Индии

Относительно более бедные руды поставляются при 58 - 59 % железа. Значительная часть добываемой руды экспортируется в Японию.

Месторождение руды в Индии
Месторождение руды в Индии

Япония, не располагая собственными крупными запасами руды, ведет добычу железистых песков на побережье тихоокеанских островов и импортирует главную массу руды из Индии, Австралии, с Филиппинских островов, из Южной Америки (средняя дальность транспортировки руды в Японию достигает 9000 км). Транспортировка ведется рудовозами грузоподъемностью до 200 тыс. т. Транспортируется сухая руда или пульпа (взвесь руды в воде). Последнее позволяет значительно сократить стоимость погрузки и выгрузки руды в портах, так как пульпа выкачивается из рудовоза или накачивается в его трюм с помощью высокопроизводительных насосов, и надобность в погрузке - выгрузке грейферными кранами отпадает.

руда
руда

 

        Месторождние Манченг в Китае

Власти северо - восточной китайской провинции Хэбэй объявили об открытии месторождения железной руды Манченг (Mancheng) с доказанными запасами в размере 1,044 млрд т - это крупнейшее железорудное месторождение, обнаруженное в Китае с 1980 гг.

китайская провинция Хэбэй
китайская провинция Хэбэй

В дополнение к доказанным запасам месторождение также содержит 500 млн т ресурсов. Оно находится вблизи г.Тангшан (Tangshan), глубина залегания составляет от 100 до 600 м, простирается на 6 км, ширина зоны минерализации составляет в среднем от 41,43 до 108,95 м.

месторождение манченг
месторождение манченг

Ожидается, что к 2015 г. выпуск железной руды в Китае составит 1,1 - 1,2 млрд т. Тем не менее, китайские компании предпринимают усилия для инвестирования в зарубежные месторождения. Как ожидается, к 2015 г. 70% требуемого сырья для китайской сталелитейной промышленности будет производиться на местных рудниках и зарубежных рудниках, принадлежащих китайским компаниям.

Китай
Китай

        Месторождение Дивриги в Турции

В Турции известно несколько сотен месторождений и проявлений железных руд, из них более 100 разведано. Наибольшее экономическое значение имеют скарновые месторождения, на долю которых приходится около 1/2 запасов (Дивриги, Аязмант, Ашван, Бизмишен, Кесиккёпрю, Кемалие, Чатак, Шамлы и др.). Крупнейшее в стране - рудное поле Дивриги (Кюрек). Руды в основном магнетит - гематитовые с примесями ванадия, хрома, титана, кобальта, меди и др.

Турция
Турция

В гидротермальных месторождениях сосредоточено около 15% запасов железных руд страны. Промышленное значение имеют гидротермально - метасоматические месторождения рудного района Хекимхан с гематит - магнетитовыми и сидеритовыми рудами (Хасанчелеби, Девели, Илич, Иниктепе, Хортуна, Мансурлу и др.). Руды содержат примеси титана, ванадия, марганца и др. Гидротермальные жильные месторождения с магнетит - гематитовыми рудами известны в различных районах страны: Каракуз (рудный район Хекимхан), Кангал - Серинкая, Пынаргёзю, Меллеч, Отлукилисе и др. На осадочные и латеритные месторождения приходится около 1/3 запасов (Паяс, Чалдаг, Юрендюзю и др.). Детритовые и нодулярные руды месторождения Паяс сложены гематитом, лимонитом и бокситами, в среднем содержат железа 32%, оолитовые руды месторождения Чалдаг - 30%. Месторождения бурых железняков в корах выветривания характерны для юго - восточной части страны (Меркез, Девели).

месторождение Дивриги
месторождение Дивриги

        Месторождение Чогарт в Иране

По сообщению ИРНА, 26 февраля т.г. в заседании Административного совета губернии Бафк приняли участие представители местной администрации и исполнительный директор Компании по разработке месторождений железной руды в центральных районах Ирана и Бафке Эсрафиль Ахмадие.

Ирак
Ирак

Он сообщил, что в 1385 иранском году (21.03.06 – 20.03.07) на руднике месторождения Чогарт в губернии Бафк провинции Йезд было добыто 4, 5 млн. т железной руды. Предполагается, что в будущем году на этом руднике будет добыто 6 млн. т железной руды. В настоящее время на рудниках этой компании официально работают 2 500 рабочих и служащих. Работы по добыче руды ведутся в три смены. Ахмадие отметил, что в будущем году важнейшим проектом компании будет строительство водовода от реки Заяндеруд (провинции Исфаган) в губернию Бафк до рудника Чогарт.

рудник Чогарт
рудник Чогарт

Глава администрации губернии Бафк Хосейн Тафаккори в своём выступлении сообщил, что эта губерния является важнейшим центром горнорудной промышленности провинции Йезд. Ежегодно на рудниках этой губернии добываются десятки миллионов тонн различных полезных ископаемых, в том числе железной, цинковой и свинцовой руд, фосфатов и декоративного камня. Значительная часть добытых полезных ископаемых экспортируется в Китай, Пакистан, Южную Корею, Японию и Турцию. В сообщении отмечается, что город Бафк, административный центр одноимённой губернии, находится в 120 км восточнее города Йезд.

рудник в Иране
рудник в Иране

Железные руды добываются с 60-х гг., однако, промышленный уровень достигнут в связи со строительством Исфаханского металлургического завода. Максимальный уровень производства 1560 тысяч т (1978). Разработка ведётся в основном подземным способом. Основные горные объекты расположены в районе г. Бафк (месторождения Чадармалю, Чогарт, Зеренд, Голе - Гоухер) и контролируются рудоуправлением, входящим в состав "National Iranian Steel Соrp.". Суммарная производственная мощность рудоуправления 1 млн. т, число занятых 2400 человек (1982). Мелкие месторождения разрабатываются частными компаниями. Одно из крупных предприятий по добыче железных руд расположено на месторождении Чогарт. Производственная мощность 780 тысяч т руды в год, число занятых свыше 500 человек (1982). В дальнейшем в связи с необходимостью вовлечения в эксплуатацию руды с высоким содержанием фосфора (до 1%) планируется строительство обогатительной фабрики. В 1981 сдана первая очередь железорудного карьера на месторождении Голе - Гоухер (проектная производственная мощность 5 млн. т руды в год). Добываемая в Иране руда потребляется внутри страны. Перспективы развития отрасли связаны с пуском завода прямого восстановления в г. Ахваз (производственная мощность по проекту 2,53 млн. т губчатого железа в год), работающего на привозном сырье (4,5 млн. т руды в год из Индии).

железная руда Ирана
железная руда Ирана

По данным на 1966 г., 61% всех запасов железной руды СССР принадлежит к категории докембрийских осадочных метаморфизированных руд, 13%  - к категории магматических руд, 11,2%  - к категории контактных месторождений, 13,1%  - к категории осадочных оолитовых руд. В таблице содержатся сведения о химическом составе руд и концентратов обогащения руд крупнейших месторождений железной руды России, более подробная характеристика которых приведена ниже.

добыча железной руды
добыча железной руды

Более 60% всех запасов железной руды на территории России принадлежит к докембрийских осадочным метаморфизированным рудам. Одним из самых крупных месторождений в России является Оленегорское месторождение магнетитовых кварцитов, которое расположено в Мурманской области. Руда в месторождении располагается на самой поверхности и имеет рудное тело, уходящие в глубину на полкилометра. Руда Оленегорского месторождения относится к так называемым легкообогатительным рудам, в концентрате которой содержится до 63% железа.

рудник в Мурманской области
рудник в Мурманской области

На Кольском полуострове расположено Еиско - Ковдорское месторождение. В руде этого месторождения имеется магнетит, оливин, апатит и мангезиоферрит. В Карелии расположено одно из крупнейших железных месторождений России Костомукшское месторождение, которое протянулось в длину на 12 километров и ширину порядка 3 километров. Основным рудным материалом данного месторождения является магнетит. Курская магнитная аномалия, является самым крупным в мире месторождением металла, в общей она сложности протянулась на 120 тысяч квадратных километров. Основная масса руд состоит их магнетитовых кварцитов с содержанием железа порядка 40%. Бакчарское железорудное месторождение

КМА
КМА

 

Это месторождение является одним из крупнейших подобных месторождений железной руды в России и мире. Оно находится на территории Томской области в междуречье рек Андорма и Икса. Месторождение было открыто случайно при разведке нефтяных месторождений в 1960 - х годах.

месторождение в Томской области
месторождение в Томской области

        Бакчарское железнорудное месторождние в России

Бакчаровское железорудное месторождение занимает площадь в 16 тысяч км2. Железорудные образования находятся на глубине от 190 до 220 метров. Руды содержат до 57 % железа, а также примеси других химических элементов (фосфора, ванадия, палладия, золота и платины). Содержание железа в обогащённой руде достигает 95 - 97 %.Запасы железной руды на данной территории оцениваются в 28,7 миллиардов тонн.В настоящее время внедряются новые технологии разработки месторождений. Добычу руды предполагается вести не карьерным способом, а с помощью скважинной гидродобычи.

Бакчарское железнорудное месторождение
Бакчарское железнорудное месторождение

 

        Абагасское железорудное месторождение в России

Абагасское железорудное месторождение располагается в Красноярском крае в 186 км к западу от города Абакан на территории Минусинской котловины и Кузнецкого Алатау. Месторождении было открыто ещё в 1933 году, но разработка его началась только 50 лет спустя. Руды здесь в основном магнетитовые, высокоглинозёмистые, магнезиальные.

Абагасское месторождение
Абагасское месторождение

 

Главным рудным минералом здесь является магнетит, а второстепенные - мушкетовит, гематит, пирит.

пирит
пирит

Абагасское железорудное месторождение делят на две зоны: Южная (длина свыше 2600 м) и Северная (2300 м). Балансовые запасы железных руд составляют свыше 73 миллионов тонн. Разработка ведётся открытым способом. Суммарная среднегодовая добыча 4,4 миллионов тонн руды с содержанием железа 28,4%.

Южное Абакасское железнорудное месторождение
Южное Абакасское железнорудное месторождение

        Абаканское железорудное месторождение в России

Абаканское железорудное месторождение располагается в Хакасии, у города Абаза.Располагается в северо-восточных отрогах Западного Саяна. Открыто в 1856 году, первоначально носило название «Абаканская благодать». После открытия разработка руд велась периодически.С 1947 по 1959 были построены предприятия по добыче и обогащению руд. С 1957 по 1962 месторождение разрабатывалось открытым способом, а затем подземным (шахта глубиной 400 м).

Абаканское месторождение железных руд
Абаканское месторождение железных руд

Абаканское месторождение магнетитовых руд. Здесь содержится: магнетит, актинолит, хлорит, кальцит, андезит и кобальтосодержащий пирит.

андезит
андезит

Разведанные запасы руды со средним содержанием железа 41,7 - 43,4% с примесью цинка и серы составляют 140 миллионов тонн. Среднегодовая добыча  2,4 миллионов тонн. Промышленный продукт содержит около 47,5% железа. Центры добычи и переработки - города Абаза, Абакан, Новокузнецк.

Абакан
Абакан

        Курская магнитная аномалия в России

Курская магнитная аномалия самый мощный в мире железорудный бассейн. Залежи руды на её территории оцениваются в 200 - 210 миллиардов тонн, что составляет около 50 % железорудных запасов на планете. Она располагается в основном на территории Курской, Белгородской и Орловской областей.

магнитная аномалия
магнитная аномалия

В настоящее время границы Курской магнитной аномалии охватывают площадь размером свыше 160 тысяч км2, захватывая территории девяти областей Центра и Юга страны. Перспективные запасы богатых железных руд уникального бассейна составляют многие миллиарды тонн, а железистых кварцитов - практически неисчерпаемы.

богатые запасы железных руд
богатые запасы железных руд

Магнитная аномалия в этом районе была открыта ещё в XVIII веке, но о возможной её причине - залежах магнитной руды, учёные заговорили лишь в прошлом веке. Богатые руды были открыты в 1931 году. Площадь около 120 тысяч км2. Руды: магнетитовые кварциты, богатые железные руды в коре выветривания железистых кварцитов. Запасы железистых кварцитов свыше 25 миллиардов тонн с содержанием железа 32 - 37 % и свыше 30 миллиардов тонн богатых руд  (52 - 66 % железа). Месторождения разрабатываются как открытым, так и подземным способами.

залежи магнитной руды
залежи магнитной руды

В состав Курской магнитной аномалии входят Приоскольское железорудное месторождение и Чернянское железорудное месторождение.Курская магнитная аномалия (КМА) расположена на территории Курской, Белгородской и Орловской областей, занимая в общей сложности около 120 тыс. км2. Месторождения аномалии протянулись почти на 600 км двумя полосами шириной до 25 км каждая при расстоянии между полосами 50 - 60 км. Основная масса рудных тел состоит из бедных магнетитовых кварцитов (34 - 40% Fe), нижняя граница которых не обнаруживается даже при бурении до глубины 2 - 3 км. Кварциты обогащают магнитной сепарацией (в концентрате содержится 65 - 68% Ре). Выше кварцитов располагаются скопления богатых руд (50 - 61% Fe), представленные главным образом гематитом и мартитом.

мартит
мартит

        Оленегорское месторождение в России

Оленегорское месторождение магнетитовых кварцитов (31 - 33% железа) расположено в Мончегорском районе Мурманской области. Рудное тело, находящееся на глубине 1 - 15 м, имеет мощность до 315 м и состоит из магнетитовых и гематитовых кварцитов (соотношение магнетит: гематит в среднем для месторождения составляет 3:1). Руда относится к легкообогатительным - при измельчении руды до крупности <0,8 мм в концентрате содержится до 63% железа.

Оленегорское месторождение железной руды
Оленегорское месторождение железной руды

Оленегорское месторождение железных руд открыто в 1932. Невысокое содержание железа, но в нем ничтожно мало примесей серы и фосфора, менее 0,05%. Добыча руды ведется открытым способом. На обогатительной фабрике руда измельчается. С помощью сильных электромагнитов магнетит и гематит отделяются от кварца пустой породы. Концентрат отправляется на Череповецкий металлургический комбинат, построенный в 1955. Железные руды найдены также в районе Кольского залива, по р. Западная Лица и у станций Шонгуй, Лопарская. В 1933 открыто Ёнское месторождение магнитных руд на берегах оз. Ковдозеро.

        Ено-Ковдорское месторождение в России

Расположенное западнее Оленегорского, представлено магнетитовыми кварцитами, содержащими 31 - 32 %, имеет мощность около 500 млн. т. Особенностью его является основная пустая порода, имеющая индекс основности 1,6 и высокое содержание фосфора, которое после магнитного обогащения на Ковдорском ГОКе снижается с 2,7 - 2,9 % только до 0,18 - 0,20 %. Концентрат, содержащий 64 - 65 % железа, направляется на комбинаты для агломерации.

Ено - Ковдорское месторождение
Ено - Ковдорское месторождение

Ковдорский массив щелочно - ультра основных пород и карбонатитов представляет собой уникальное явление природы. Он расположен на Кольском полуострове, примерно в 30 км от границы с Финляндией (67°33‘с.ш. 30°31‘в.д.), в бассейне реки Ковдоры - левого притока реки Ёны. Климат Ковдорского района типичен для большей части Кольского полуострова. Зима продолжительная, снежная, со среднемесячной температурой в феврале - 14,2°С, лето длится 2-2,5 месяца (средняя температура в июле + 13,6°С), иногда сухое и жаркое, но нередко и дождливое. Холмы и горы покрыты смешанным лесом (ель, сосна, береза), заболоченные территории - зарослями березы и ивы. Летом и осенью в лесу и на заболоченных местах много ягод (морошка, черника, брусника, клюква) и грибов. В озерах и реках этого района много рыбы, она ловится даже сейчас в Ковдорском озере, несмотря на то, что оно находится в самом центре индустриального комплекса.

карбонатит
карбонатит

До открытия этого местрождения в 1933 году Константином Михайловичем Кошичем эта местность была абсолютно безлюдной с нетронутой и живописной природой. Сейчас этот город является крупным промышленным центром Заполярья. Руды месторождения состоят из апатит-форстеритовых пород, пронизанных магнетитовыми жилами или прожилками с подчинённым кальцитом (10 - 50 % или 50 - 80 %). Последние частично переходят в карбонатиты. На местоождении преобладают руды с небольшим содержанием кальцита: апатит - форстерит - магнетитовые, форстерит - магнетитовые и флогопит - апатит - форстерит - магнетитовые (Оценка железорудных месторокщений, 1970).

флогопит
флогопит

По текстурам среди руд различаются полосчатые, вкрапленные, пятнистые и массивные. Структура руд алломорфно - зернистая. Размеры зёрен иагнетита от 0,5 - 5 мм. до нескольких сантиметров, преобладают зёрна крупнее 1 мм. Магнетит характеризуется наличием включений оливина, апатита, кальцита. Из других рудных минералов в незначительном количестве встречаются ильменит, пирротин, халькопирит, пирит, марказит. Распространение сульфидов неравномерное.

иагнетит
иагнетит

Магнетит отличается повышенным содержанием окиси магния (4,7 - 7,9 %) и глинозёма (2 - 4,4 %), за счёт последнего при распаде образуется шпинель. Все разновидности коренных руд, а также карбонатиты содержат неравномерную тонкую вкрапленность бадделеита. В рудах содержится (в вес. %):

содержание руд
содержание руд

Запасы матнетитовых руд Ковдорского меcорождения составляют 650 млн. тонн. Кроме магнетитового концентрата из руд месторождения извлекаются апатитовый и бадделеитовый концентраты.

бадделеитовый концентрат
бадделеитовый концентрат

        Костамукшское месторождение в России

Костамукшское месторождение железной руды, магнетитовых кварцитов мощностью около 1,2 млрд. т расположено в Карельской АССР, на границе с Финляндией. Кварциты, содержащие 30 - 35 % железа, около 0,07 % фтора и 0,2 % серы, обогащаются на построенном тут ГОКе до содержания 63 - 65 % железа, из них производятся окатыши, направляемые на Череповецкий металлургический комбинат.

Костамукшское месторождение
Костамукшское месторождение

Костомукшское железорудное месторождение находится в Западной Карелии. Открыто в 1946, разрабатывается с 1982. Месторождение включает 2 залежи железной руды на глубине от 0 до 40 м: основную рудную (длиной 12,5 км, толщина до 270 м) и переслаивания (свыше 40 рудных тел длиной 0,1 - 6,7 км, толщиной 1 - 80 м). Руды представлены железистыми кварцитами. Основной рудный минерал - магнетит. Вредные примеси - фтор, сера. Разведанные запасы руды 1156 млн т со средним содержанием железа 32,2 %. Разрабатывается открытым способом. Разработку осуществляет ОАО «Карельский Окатыш», входящее в «Северсталь - груп». Среднегодовая добыча руды около 24 млн тонн. Главный административный и промышленный центр разработки - город Костомукша.

город Костамукша
город Костамукша

Балансовые запасы железных руд были утверждены ГКЗ СССР (протокол № 8668 от 19.12.1980 г.) как подготовленные для освоения, их количество составило по категориям В+С1 1107,655 млн.тонн, по категории С2 - 261,931 млн.тонн. Кроме того, было подсчитано 1023,025 млн.тонн забалансовых железных руд, включая руды некондиционные по содержанию железа магн и руды, находящиеся за контурами карьера. При проектной производительности комбината 24 млн.тонн сырой руды в год его обеспеченность разведанными запасами месторождения оценивалась в 45 лет.

руда
руда

Оценка прогнозных ресурсов железных руд месторождения проводилась неоднократно. По состоянию на 01.01.1983 г. они были оценены Мингео СССР по категории Р1 в количестве 1100 млн.тонн. В 1985 г. по результатам прогнозно - металлогенических исследований решением НТС ПГО «Севзапгеология» было поставлено на учет 1300 млн.тонн железных руд по категории Р1 до глубины 800 м и 1400 млн.тонн потенциальных ресурсов железных руд (Рп) в интервале глубин 800 - 1200 м. В последующем основная часть прогнозных ресурсов железных руд месторождения была снята с учета в связи с отсутствием реальных перспектив их дальнейшего геологического изучения и промышленного освоения. Прогнозные ресурсы железных руд месторождения, в количестве 300 млн.тонн по категории Р1 были приняты НТС Департамента природных ресурсов по Северо - Западному региону в декабре 2001 г.

кобальтовая руда
кобальтовая руда

        Качканарское месторождение в России

Качканарское месторождение титаномагнетитов расположено севернее г. Нижний Тагил, имеет запасы около 12 млрд. т. Крайне низкое содержание железа (всего 16 - 17 %) в процессе обогащения повышается до 61 %. Руда содержит около 0,15 % ванадия, что является важной особенностью. Качканарский ГОК производит агломерат и окатыши и поставляет их на Нижне - Тагильский металлургический комбинат. Первоначальной базой этого комбината были месторождения Тагило - Кушвинского железорудного района, которые к настоящему времени практически выработаны. Качканарское месторождение титано - магнетитовых руд разрабатывается с 1957 года.

Качканарское месторождение
Качканарское месторождение

Общая длина - 6 км, ширина до 6 км, высота залегания пород - от 220 до 630 м. Запасы железных титаномагнетитовых руд, по предварительной оценке, превышают 3,3 млрд тонн, среднее содержание железа - 16,6 проц. Лицензию на право пользования Качканарский ГОК получил в 2007 г. В течение года готовился проект доразведки участка. Новое месторождение обеспечит Качканарский ГОК работой минимум на 25 лет, позволит предприятию увеличить количество рабочих мест, наращивать объемы производства.

Качканарский ГОК
Качканарский ГОК

Рудоносный Качканарский габбро - пироксенитовый плутон занимает площадь около 110 км2. Он имеет изометричную форму и относится, по-видимому, к типу лакколитов. Вмещающими плутон породами являются на восточных контактах плагиоклазовые порфириты и эффузивные диабазы силурийского возраста, на западных - слюдяные и кремнистые сланцы ордовика. В северной и южной периферических частях плутона габбро сменяются амфиболитами. Пироксениты слагают половину площади интрузива и представлены двумя массивами: Гусевогорским на востоке и Качканарским на западе. Гусевогорский пироксенитовый массив, частично сложенный перидотитами, горнблендитами и габбро, вытянут в меридиональном направлении на 8,5 км. при ширине 1 - 3,5 км.

габбро
габбро

Качканарский пироксенитовый массив, в составе которого также участвуют оливиниты и перидотиты, вытянут в северо - восточном направлении на 5,5 км., средняя его ширина 3,2 км. В пределах Гусевогорского месторождения выделяется девять рудных залежей, из которых эксплуатируется Главная залежь; площадь кондиционного оруденения последней 1,1 км2. В контуре промышленного оруденения имеются слаборудные (некондиционные) и безрудные участки, обычно изометричные, площадью от 1000 до 2200 м2. Оруденение распространяется на глубину более 500 - 600 м.; скважины, пройденные до этих глубин, не вышли из кондиционных руд.

кондиционная руда
кондиционная руда

Как рудоносные, так и безрудные пироксениты пересечены многочисленными дайками роговообманковых и кварцевых плагиоклазитов мощностью до 2 м. с разнообразным простиранием и падением под углами 20 - 90°. Рудные тела образованы вкрапленностью титаномагнетита, реже шлировыми выделениями и прожилками массивных руд в основном в пироксенитах, габбро и горнблендитах, в значительно меньшей мере в перидотитах и оливинитах. Руды месторождеяня подразделяются на пять природных типов: крупно - (более З мм.), средне - (1-3 мм.), мелко - (0,2 - 1 мм.), тонко- (0,05 - 0,2 мм.) и дисперсновкрапленные (менее 0,05 мм.)

перидотит
перидотит

Основным рудным минералом является титаномагнетит со структурой распада твёрдого раствора, содержащий 2 - 18 % ильменита. Титаномагнетит содержит изоморфную примесь ванадия. Второстепенные рудные минералы - пирит и пирротин, редко встречаются халькопирит, пентландит и борнит, а также самородная платина и платиноиды. Нерудные мералы представлены пироксенам, амфиболами, оливином, серпентином, плагиоклазами, иногда эпидотом, апатитом, цоизитом, шпинелью и продуктами изменения пироксенов и амфиболов - хлоритом и биотитом.

эпидот
эпидот

        Криворожское месторождение в России

Криворожское месторождение в районе г. Кривой Рог дает. Руда, получаемый на месте концентрат и производимые окатыши используются на Криворожском металлургическом комбинате, а также экспортируются за рубеж. Руда залегает на глубине до 500 м, но кварциты выходят на поверхность. Поэтому разработка ведется как открытым, так и закрытым способами. Запасы богатых руд (гематитов и мартитов) оцениваются в 1,2 млрд. т, а кварцитов (магнетитовых и гематитовых окисленных) - до 18 млрд. т.

Криворожское месторождение
Криворожское месторождение

Среднее содержание железа в руде составляет около 55 %, а в добываемых магнетитовых кварцитах 35 - 37 %. Пустая порода состоит практически только из кремнезема. Руда не содержит вредных примесей. Богатая руда на месте дробится и сортируется по крупности частиц. Фракция 0 - 10 мм направляется на агломерацию, а >10 мм - прямо в доменные цехи. Магнетитовые кварциты обогащаются методом магнитной сепарации. Из концентрата, содержащего около 65 % железа, производится агломерат, окатыши или он направляется на металлургические заводы. Кременчугское месторождение, расположенное к северо - востоку от Криворожского, является его продолжением. В нем сосредоточено 1,1 млрд. т магнетитовых кварцитов, содержащих около 30 % железа, которые обогащаются на построенном тут Полтавском ГОКе до 65 % железа, из концентрата производятся окатыши.

Полтавский ГОК
Полтавский ГОК

Криворожский железорудный бассейн (Кривбасс) расположен в 80 - 100 км к западу от реки Днепр, в системе реки Ингулец и её левых притоков - рек Саксагань, Жёлтая и Зелёная. Месторождения бассейна вытянуты в виде узкой полосы в северном и северо - восточном направлении протяжённостью более 100 км и шириною 1 - 2 км до 6 км (в районе г. Кривой Рог). Северным продолжением бассейна является Кременчугская магнитная аномалия. Площадь около 300 км².

кривбасс
кривбасс

Расположен на территории Днепропетровской, Полтавской, Кировоградской, Запорожской областей Украины, объединяется в крупную железорудную провинцию, т. н. Большой Кривой Рог. Запасы около 20 млрд тонн. Летом 1866 в Дубовой балке под Кривым Рогом Александр Николаевич Поль обнаружил залежи железной руды. Разведанные (по состоянию на 1 января 1972) запасы богатых железных руд (со средним содержанием железа = 57,6 %) составляют около 1,7 млрд тонн, магнетитовых кварцитов - 11,6 млрд тонн и немагнитных разностей кварцитов - 2,6 млрд тонн. Учтённые балансовые запасы железистых роговиков бассейна составляют около 19,6 млрд тонн. Эти запасы распределяются по типам (в геологическом понимании) следующим образом, магнетитовые кварциты, содержащие 31 - 39 % железа - 10,7,млрд. тонн (54,5 %);гематитовые кварциты, содержащие около 38 % железа - 8,9 млрд (45,5 %).

железистый роговик
железистый роговик

В геологическом отношении Криворожский железорудный бассейн входит в состав Украинского кристаллического массива и является частью докембрийской эвгеосинклинали. Архейский этаж её сложен гнейсами, гранитами, мигматитами, амфиболитами, кристаллическими сланцами. Вышележащие породы криворожской геосинклинальной серии протерозойского возраста подразделяются на 5 свит. Железные руды приурочены в основном к саксаганской (средней) свите, состоящей из 7 чередующихся, местами сливающихся и выклинивающихся железистых кварцитов и кварцитово-сланцевых горизонтов общей мощностью до 1500 м. Всего было известно более 300 рудных залежей богатой железной руды. Рудные тела - пласто - столбообразные, штокоподобные, гнездовые и др. Породы криворожской серии собраны в сложную складчатую структуру субмеридионального простирания - Криворожский синклинорий, на крыльях которого развиты сжатые, опрокинутые на востоке синклинальные и антиклинальные складки (второго порядка) со срезанными западными крыльями (Саксаганская синклиналь и др.)

мигматит
мигматит

Железистые кварциты (роговики и джеспилиты) с содержанием железа 30 - 45% делятся на неокисленные (магнетитовые, железнослюдко -магнетитовые, силикат - магнетитовые) и окисленные (мартитовые, железнослюдко - мартитовые, гётит - гидрогётит - мартитовые). Месторождения легкообогатимых неокисленных кварцитов приурочены к замкам складчатых структур с горизонтальной мощностью продуктивной толщи от 400 до 1000 м (Ингулецкое, Скелеватское - Магнетитовое, Новокриворожское), к зонам поперечной деформации пород шириной до 1600 м (Первомайское) и к крыльям складчатых структур с мощностью железистых кварцитов от 30 до 400 м (Валявкинское, Анновское, Большая Глееватка и др.). На кварцитах развита площадная (глубина до 100 м) и линейная (в Саксаганской синклинали глубина до 2000 - 2500 м и более) зоны окисления. Богатые железные руды развиты преимущественно среди железистых кварцитов саксаганской свиты. Рудные залежи мощностью от 10 до 100 м группируются в 25 месторождениях. В саксаганском рудном поле рудные тела на глубине сливаются в единые мощные залежи (до 260 м) шарнирного типа, полого погружающиеся на севере Они приурочены к ядру Саксаганской синклинали и прослежены горными выработками и скважинами по простиранию почти на 10 км до глубины 2250 м.

окисленный кварцит
окисленный кварцит

        Белорецкое месторождение в России

Белорецкое месторождение расположенное вблизи г. Запорожье, представлено богатыми гематитовыми рудами, содержащими около 63 % железа. Запасы составляют 500 млн. т. Расположенный тут Запорожский ГОК обрабатывает добытую руду, после чего направляет ее непосредственно на заводы.

белорецкое месторожждение
белорецкое месторожждение

Месторождение еще слабо разведано и изучено, особенно в отношении технологии подготовки руд к плавке и самой плавки. Наиболее вероятным и эффективным способом их обогащения является пирометаллургический метод. Этот метод заключается в том, что в процессе восстановительного обжига руды значительная часть железа переходит в металлическое состояние. Последующая магнитная сепарация обоженного продукта позволяет получать концентрат, содержащий 81,2 - 81,5 % железа, в том числе 77,3  -79,7 % железа металлического при высокой степени его извлечения. Около 75 % хрома переходит в хвосты, из которых его можно извлекать другими методами. Никель на 77 - 82,5 % переходит в концентрат. Однако это технология относительно дорогая. Окончательного решения по использованию руд этого месторождения пока нет.

никель
никель

В северо - восточной части Свердловской области находится Алапаевская группа небольших месторождений, представляющих рудную базу Алапаевского и Верхне - Синячихинского металлургических заводов. Руды представлены бурыми железняками со средним содержанием железа для различных месторождений в пределах 38 - 41 % , чистыми по сере (в среднем 0,02 %). Содержание фосфора не превышает 0,1 %. В пустой породе преобладают кремнезем и глинозем. Балансовые запасы руд этой группы составляли около 58,6 млн. т. В настоящее время добыча руд не ведется.

балансовые запасы руд
балансовые запасы руд

 

    Производство железорудного сырья в России

Железную руду, извлеченную из недр, в горном деле принято называть «сырой рудой». Под термином «товарная руда» в горном деле понимают «руду, подготовленную к металлургическому переделу». В России добывают два типа железной руды: богатая и бедная. Богатая железная руда - это горная порода, первичное происхождение которой осадочное с последующей частичной дезинтеграцией под действием процессов выветривания. Основными породообразующими минералами богатой железной руды являются гематит (содержание 40 - 55%) и кварц (содержание до 20%). Бедная руда представлена неокисленными железистыми кварцитами, которые состоят в основном из кварца, магнетита, гематита (не всегда) и имеют характерное тонкослоистое строение.

сырая руда
сырая руда

Количество стадий рудоподготовки богатой руды на пути от «сырой руды» к «товарной руде» минимальное: дробление и клас­сификация по крупности на грохотах.Технологическое превращение неокисленных железистых кварцитов как «сырой руды» в товарную руду (концентрат) значительно более сложно и включает процессы дробления, измельчения, классификации по крупности и по плотности, дешламации, магнитной сепарации, обезвоживания. В этой совокупности процессов первичной обработки неокисленных железистых кварцитов они приобретают свойства нового продукта, но не свойства товарного продукта. Товарным продуктом они становятся только тогда, когда их свойства удовлетворяют требованиям потребителя (металлургических заводов), т. е. определенным стандартным требованиям, нормируемым техническими требованиями заказчиков. Такими свойствами на горных (горно - обогатительных) предприятиях России, добывающих и перерабатывающих железные руды, обладают аглоруда, доменная руда, кондиционный железорудный концентрат, железорудные окатыши и брикеты.

аглоруда
аглоруда

Добыча и обогащение руд сосредоточены в нескольких районах. В Центральном ФО - в Курской и Белгородской областях с Лебединским, Михайловским, Стойленским ГОКами и комбинатом КМА - Руда. Качество магнетитовых концентратов для месторождений КМА: крупность - 0,1 - 0 мм, влажность - 10,5%, содержание железа - не менее 64%.

месторождение КМА
месторождение КМА

На Северо - западе России руду добывают Карельский окатыш, Оленегорский и Ковдорский ГОКи. Наиболее крупными уральскими ГОКами являются Качканарский, Высокогорский, Бакальские рудники, Богословское рудоуправление. В Сибири крупных комбинатов нет за исключением расположенного в Иркутской области Коршуновского ГОКа. На Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке расположены также несколько средних и мелких добывающих и перерабатывающих предприятий.

Коршуновский гок
Коршуновский гок

Обогащение магнетитовых кварцитов осуществляют магнитным методом в слабом магнитном поле в 2 - 5 стадий с применением барабанных магнитных сепараторов различных типов, а в ряде переделов - промывкой, отсадкой, флотацией. Весьма эффективной является сухая магнитная сепарация крупнокускового материала (6 -10 мм) При содержании в исходной руде около 35 %железа получают конечный концентрат и хвосты, содержащие 65 - 68 и менее 12 % железа соответственно. Извлечение железа в концентраты составляет более 81 %.

магнитное поле
магнитное поле

Обогащение гематит - магнетитовых, гематитовых, бурожелезняковых и сидеритовых руд осуществляют по комбинированным магнитно-гравитационным, магнитно - флотационно - гравитационным схемам. Так, апатит - магнетитовые руды Ковдорского месторождения обогащают по комбинированной магнитно-флотационно - гравитационной технологии с получением же­лезорудного, бадделеитового и апатитового концентратов.

апатитовый концентрат
апатитовый концентрат

Разработаны оригинальные комбинированные технологии (магнитно - гравитационные, магнитно - флотационные и пирометаллургические) для переработки высокотитанистых титаномагнетитовых руд Южного Урала, Сибири и Кольского полуострова.Доля балансовых запасов, разрабатываемых открытым способом, составляет 92,5%, из них на 8 крупнейших горно-обогатительных комбинатов приходится 85% всей добычи железных руд. Из 30 действующих карьеров 5 наиболее крупных (Лебединский, Михайловский, Стойленский, Костомукшский, Северный Качканарского ГОКа) обеспечивают 69% общероссийской добычи открытым способом и 3 карьера (Ковдорский, Главный и Западный Качканарского ГОКа) - 16% добычи, Коршуновский карьер - 2,5%.

Коршуновский карьер
Коршуновский карьер

Массовая добыча и переработка бедных железистых кварцитов вызвала значительное увеличение расхода электроэнергии на подготовку металлургического сырья. Средний удельный расход электроэнергии на железорудных горных предприятиях России составляет 44 - 45 кВт-ч на 1 т добытой и переработанной руды и 125-126 кВт-ч на 1 т полученного концентрата. На ГОКах, где конечным продуктом являются железорудные окатыши, энергоемкость добычи и переработки 1 т железной руды составляет 61 - 62 кВт-ч, а на ГОКах, где товарным продуктом является железорудный концентрат - 38-45 кВт.

расход электроэнергии
расход электроэнергии

    Применение железной руды

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.

мартеновское производство стали
мартеновское производство стали

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.

открытый способ добычи руды
открытый способ добычи руды

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.

скважина гидродобычи
скважина гидродобычи

В производстве черной металлургии в Росси железорудную продукцию делят на несколько видов: аглоруду (имеет среднее содержание железа); сепарированную железную руду (имеет низкий уровень содержания железа); окатыши (сырая железосодержащая масса). В России богатая железная руда применяется для получения чугуна и с неё, в большинстве случаев, выплавляют конвертное и мартеновское производство. В некоторых случаях с её помощью выплавляют железо. Сравнительно небольшой процент руды применяют в качестве природной окраски (название охра) или утяжелителя буровых растворов (глинистых).

чугун
чугун

Следует знать, что мировые запасы месторождений (уже разведанных) составляют сто шестьдесят миллиардов тонн. Железа в их содержится приблизительно восемьдесят миллиардов тонн. Самыми крупными запасами этого весьма популярного материала обладают такие страны, как Россия и Бразилия. Удивительный факт – объемы мировой руды не угасают, а наоборот, прибавляются с каждым годом. Как правило, в России руду добывают открытым способом. Он заключается в следующем: технику доставляют прямиком к месторождению руды и потом сразу строят карьер. Глубина карьера составляет порядка пятисот метров (диаметр). Потом добытую руду складывают на машины и увозят на предприятия для дальнейшей переработки. Недостаток открытого метода заключается в том, что руду нельзя добывать на большой глубине. В таком случае целесообразней заниматься строительством шахт. Для этого делается специальный ствол (который напоминает форму колодца) с хорошо укрепленными стенками. Найденную руду взрывают и поднимают на поверхность. В России достаточно много современного оборудования для успешного и быстрого поднятия руды. В России большее количество руды добывается именно через шахты. Хоть такой способ дорогой, но оказывается с хорошей итоговой производительностью.

добыча руды из шахты
добыча руды из шахты

При выплавке стали на шихте со значительным количеством жидкого чугуна для плавки требуется добавлять железную руду, кислород которой окисляет примеси металла. Железо восстановленной части руды переходит в металл, отчего увеличивается выход стали. Однако в условиях окислительной атмосферы рабочего пространства мартеновской печи восстановление руды в силу законов равновесия не может быть полным и обычно не превышает 90 - 92%, а чаще бывает ниже этих пределов. Пригар металла благодаря восстановительной реакции железной руды зависит от состава шихты.

шихта
шихта

Хотя наибольший пригар от руды обеспечивают углерод, кремний и фосфор, однако было бы неэкономичным применять для рудного процесса чугуны, богатые кремнием и фосфором. Для офлюсования продуктов их окисления требуется введение CaO и, кроме того, при больших содержаниях кремния и фосфора в чугуне из - за большой толщины шлакового покрова затрудняется теплопередача от пламени к металлу и снижается производительность печи.

офлюсование руды
офлюсование руды

Использование железной руды, активированной механохимическим методом, в качестве катализатора процесса гидрогенизации увеличивает степень конверсии сапромиксита на 21 - 23 % в процессе гидропиролиза и позволяет достичь суммарного выхода жидких продуктов до 58 % мае. При использовании железной руды окислительный период длится 60 мин, при применении кислорода 40 мин. При плавке стали без окисления на нагрев металла после расплавления и на проверку его химического состава затрачивается 20 - 30 мин. Характерная особенность применяемых грузов - использование железной руды в качестве наполнителя бетона, что намного увеличивает их удельный вес. 

использование железной руды
использование железной руды

Сотрудники упомянутого института изучают процесс и его кинетику с использованием различных железных руд, которые восстанавливаются при температурах выше 700 различными восстановителями.  Дополнительным источником фосфорных удобрений являются фосфатные шлаки - отходы черной металлургии, получаемые при использовании высокофосфористых железных руд. Поэтому масштабы и пункты производства фосфатных шлаков определяются перспективным планом развития металлургической промышленности. В настоящее время фосфатные шлаки получаются на юге Украины, в перспективе они будут выпускаться и сибирскими металлургическими заводами. В районах производства фосфатных шлаков преобладают черноземные почвы, на которых агрохимическая эффективность этого лимоннорастворимого удобрения ниже, чем водорастворимых. Поэтому в расчет масштабов и технико-экономических показателей производства фосфатных шлаков введен поправочный коэффициент их эффективности 0 8, установленный на основании вегетационных и полевых опытов агрохимической службы НИУИФ и ВИУА. 

фосфатные шлаки
фосфатные шлаки

В XVI веке в селе Павлове на Оке и в окрестностях г. Тулы существовала металлообрабатывающая промышленность, основанная на использовании местной железной руды.  В резолюции XVIII съезда дано указание: Приступить к строительству шахт в районе Курской магнитной аномалии, как дополнительной базы черной металлургии Центра, и провести подготовительные мероприятия к строительству металлургического завода в районе Курской магнитной аномалии. Использование железных руд КМА ставится в качестве одной из важных задач в плане четвертой пятилетки Несмотря на огромные масштабы потребления железных руд и низкие цены на них, усиленно изучается и начинает применяться химическое обогащение этих руд для избирательного удаления силикатов. Крупные работы в этом направлении проводятся во Франции и некоторых других странах, где от использования силикатных железных руд зависит расширение производства.

черная металлургия
черная металлургия

Путем добавления к таким железным рудам фосфоритов или апатитов можно получать нормальный томасовский чугун ( содержащий 2 % фосфора) или чугуны типа феррофосфора ( содержащие до 20 % Р), которые затем перерабатывают томасовским процессом. В последнем случае получают также высокопроцентные фосфористые томасовские шлаки, которые могут быть использованы как удобрение. Расширение масштабов использования фосфористых железных руд для получения шлаков, которые могут быть использованы в качестве удобрений, представляет значительный интерес.  Путем добавления к таким железным рудам фосфоритов или апатитов можно получать нормальный томасовский чугун ( содержащий 2 % фосфора) или чугуны типа феррофосфора ( содержащие до 20 % Р), которые затем перерабатывают томасовским процессом. В последнем случае получают также высокопроцентные фосфористые томасовские шлаки, которые могут быть использованы как удобрение. Расширение масштабов использования фосфористых железных руд для получения шлаков, которые могут быть использованы в качестве удобрений, представляет значительный интерес.

томасовский чугун
томасовский чугун

Развитие процессов гидрокрекинга, гидроочистки нефтепроктов и ряда нефтехимических процессов, потребляющих водород, ставит задачу существенного удешевления производства водородаТ Применяемые процессы получения водорода многостадийны и дороги. В связи с этим в последнее время возрождается интерес к давно известному способу получения водорода разложением метана, основное преимущество которого в возможности получения водорода из углеводородных газов в одну стадию. Применение катализаторов позволяет снизить температуру процесса разложения метана на 400 - 500, что улучшает перспективы для реализации его в промышленном масштабе. Процесс осуществляется в стационарном слое при температуре 650 - 980 С с периодической регенерацией специального катализатора, состав которого не сообщается. При использовании обыкновенной восстановленной железной руды  практически полное разложение метана на элементы было достигнуто уже при температуре 850 - 900 С. В предложенном 10 способе получения водорода путем каталитического разложения метана, особенностью которого является применение железа на пористом термостойком носителе ( каолин), процесс осуществляется непрерывно при температуре 760 - 1090 G. Катализатор циркулирует между реакционной и регенерационной зонами. 

процесс гидрокрекинга
процесс гидрокрекинга

Швеции наступает так называемая ( в шведской историографии) эра свобод. В этот период поощряются мануфактуры; инициативные предприимчивые люди получали земельные участки для строительства заводов и фабрик. Недра были богаты различными минералами, горючими сланцами и строительным камнем. Использование железных руд с ничтожным содержанием фосфора и употребление для выплавки чугуна древесного угля, не содержащего серы, выдвинуло Швецию в первые ряды стран, изготовлявших и экспортировавших сталь высокого качества. 

швеция
швеция

 

    Источники и ссылки

wikipedia.org - википедия - портал свободной энциклопедии

wikiznanie.ru - викизнание - свободная интернет энциклопедия

bse.sci - lib.com - большая Советская энциклопедия

dic.academic.ru - словари и энциклопедии на Академике

geographyofrussia.comпортал географии

74rif.ru - информационный центр поддержки предпринимательства на рынке рудного сырья и минералов Урала

uas.su - информационный портал о черной и цветной металлургии

emchezgia.ru - портал цветной металлургии

altertravel.ru - альтернативный путеводитель

matec - nn.ru - портал металлургии

science-education.ru - научный журнал "Современные проблемы науки и образования"

nado.znate.ru - информационный портал цветной металлургии

fb.ru - инетнет энциклоредия полезных ископаемых

ntc-orion.ru - новости промышленности

olvia.org - сайт промышленности

ngpedia.ru - большая энциклопедия нефти и газа

onvi.com.ua - онви - сайт производства магния

metallicheckiy-portal.ru - центральный металлический портал РФ

mining - enc.ru - горная энциклопедия

x - mineral.ru - все о полезных ископаемых

polnaja - jenciklopedija.ru - полная энциклопедия для студентов

metallurgiya.net - новости металлургии

conatem.ru - сайт открытого акционерного общества Конатэм

dissercat.com - электронная библиотека диссертаций

metalosplav.ru - сайт о металлосплавах

irkspirit.ru - сайт об обогащении минерального сырья

bibliofond.ru - электронная библиотека Библиограф

for - engineer.info - инженерный справочник

lemin.ru - сайт о железной руде

findpatent.ru - портал о добыче железной руды

rudana.in.ua - научно - образовательный портал Рудана

wiki.web.ru - все о геологии

bolshoyvopros.ru - портал больших вопросов

vehi.net - библиотека Вехи

znanija.com - школьные знания

kazedu.kz - портад геологии

2vg.ru - рефераты железной руды

geographyofrussia.com - портал географии

kakprosto.ru - научный портал

readtiger.com - все о железной руде

domref.ru - школьные знания

netiquette.narod.ru - портал полезных ископаемых

mitalolom.ru - все о металле

gorniedrobilki.com - сайт о переработке руды и металлов

referat.antiarm.ru - рефераты, контрольные, курсовые

web-alexsky.narod.ru - портал минеральных ресурсов

geokniga.org - геологическая библиотека ГеоКнига