Человечество, по оценкам археологов, научилось обрабатывать железную руду и изготавливать из нее различные изделия еще за 3000 лет до н.э.

В разных странах железная руда обрабатывалась с применением сложных техник, и на протяжении веков люди только совершенствовались в ее обработке и ковке. С течением времени добыча железной руды увеличивалась, и производство качественных изделий выросло до такого уровня, что они стали доступны всем.

На каждом временном этапе человечество использовало железные руды, которые можно было перерабатывать с экономической выгодой на оборудовании того времени: в первом тысячелетии в обработку шли только руды с содержанием железа не менее 80-90%. Но чем более совершенной становилась техника и способы добычи железной руды, тем более бедные железные руды находили использование.

В современном мире отрасли, где железная руда находит постоянное применение - это сталелитейное производство, выплавка чугуна, производство ферросплавов и труб.

В настоящее время все железорудные месторождения делятся по степени содержания Fе на богатые, (57% содержания железа в общей рудной массе) и бедные (не менее 26%). А сама железная руда подразделяется на рядовую (аглоруду), в ней содержание железа находится на среднем уровне, окатыши - это сырая железосодержащая масса, и сепарированная руда с самым низким содержанием железа в общей массе.

К особому типу руды можно отнести магнитный железняк с 70% содержанием окиси и закиси железа. Районом добычи такой железной руды в России является Урал, горы Благодать, Магнитная.

В Норвегии, Швеции тоже имеются такие месторождения. В США магнитный железняк добывают в штате Пенсильвания, но лучшие месторождения по добыче железной руды в этой стране уже фактически выработаны, остались месторождения с рядовым содержанием руды (до 40-50%), такая же ситуация на месторождениях Украины и России.

По этой причине, многим странам, лидирующим по добыче железной руды, приходится постоянно совершенствовать технологии переработки сырья. Богатые месторождения в последние годы найдены только в Австралии, имеются они в Канаде и Мексике. При этом Северная Америка и Западная Европа в суммарном количестве по добыче железной руды уступают Австралии, которая на протяжении нескольких лет является лидером по добыче железной руды.

Такие страны как Германия, Великобритания и Бельгия вынуждены были отказаться от разработок собственных месторождений, поскольку сырье, которое там добывается, относится к третьей группе и его дальнейшая переработка очень затратна. В этих странах добыча железной руды проводилась открытым способом. Прежде всего, при такой разработке бедных месторождений наносится большой ущерб окружающей среде, поскольку на каждую тонну добытого чистого железа, приходится несколько десятков тонн промышленных пустопородных отвалов.

Технология добычи железной руды

На карьере, где на небольшой глубине залегает пласт железорудных пород, проводится выемка верхних слоев грунта на глубину около 500 метров. После того, как верхний слой убран, руду при помощи спецтехники выбирают и вывозят с карьера на перерабатывающие предприятия. Экономическая выгода для производителей в этих странах снижается из-за низкого качества руды, требующей обогащения. Это влечет за собой дополнительные финансовые затраты, а необходимость проводить дорогостоящие восстановительные мероприятия на месте разработки делают добычу таких ископаемых нерентабельной.

В результате такие страны как Франция и Германия на протяжении многих лет входят в десятку стран импортеров железной руды и продуктов ее первичной переработки. Поставки в основном осуществляются из азиатских стран, а также России.

В азиатских странах богатыми месторождениями располагает Индия. В Южной Америке основным местом по добыче железной руды является Бразилия, которая имеет железорудные месторождения с 60% содержанием железных руд и успешно развивает профильные предприятия.

КНР, не смотря на то, что по оценкам специалистов, имеет большие, но бедные месторождения, все равно проводит переработку этой руды. В 2009 году Китай лидировал в сфере экспорта железорудного сырья. В общей мировой добыче железной руды на долю этой страны приходилось 1/3 всего сырья. В сравнении с серединой 20 века основная добыча руды для черной металлургии сместилась из Западной Европы в Азию, Южную Америку и Восточную Европу. На долю азиатских стран в настоящее время приходится около 55% всей добычи.

При этом потребность промышленности в добыче железной руды во всем мире год от года только возрастает. Некоторые страны с развитым автомобильным и промышленным производством, такие как Япония и Южная Корея не имеют своих месторождений. По этой причине становится важным внедрение новых технологий, позволяющих снизить экономические затраты при добыче железорудного сырья. Страны мира, обладающие существенными запасами залежей железной руды, ищут новые технологии обогащения добытого сырья.

На сегодняшний день почти 100 стран имеют такие сырьевые, потенциально готовые к разработке месторождения. На долю Америки (и Северной, и Южной) приходится примерно 267 млрд. тонн, на долю России - 100 млрд. тонн, азиатские страны располагают залежевыми запасами в 110 млрд. тонн, Австралия и Океания (в совокупности) - 82, в Африке около 50 млрд. тонн, в Европе - 56 млрд. тонн.

При этом в пересчете на содержание железа в руде Бразилия и Россия имеют одинаковые в процентном соотношении к общемировым запасы. Каждая из этих стран располагает 18% запасов. Третье место в этом рейтинге принадлежит Австралии с 14 %, четвертое место занимает Украина - 11 %, КНР имеет запасы в 9%, Индия - 5%. Самый маленький запас по содержанию железа в руде из нынешних активных разработчиков месторождений имеют США, всего 3%.

Переработка сырья проводится различными способами: страны Западной Европы, и США благодаря новым научно-техническим методам обогащения бедного сырья добиваются получения конечного продукта лучшего качества. Они проводят агломерацию сырья, но тут следует учесть, что такое сырье не подлежит перевозке и должно перерабатываться на внутреннем рынке.

В вопросе добычи железной руды выигрывают страны производители, поставляющие на экспорт железорудные окатыши, технологии добычи при этом не отличаются от общепринятых, но сырье проходит предварительную обработку. Железорудные окатыши легко транспортировать, а затем на месте, это сырье, благодаря современным технологиям, легко восстанавливается в чистое железо и поступает в дальнейший промышленный процесс.

Как добывают железо?

Железо - важнейший химический элемент в таблице Менделеева; металл, который применяют в самых разных отраслях промышленности. Добывают его из железной руды, которая залегает в недрах земли.

Как добывают железо: способы

Существует несколько способов добычи железной руды. Выбор того или иного метода будет зависеть от месторасположения залежей, глубины залегания руды и некоторых других факторов.

Железо добывают как открытым, так и закрытым способом:

1. При выборе первого способа необходимо обеспечить подвоз всей необходимой техники непосредственно к самому месторождению. Здесь с ее помощью и будет строиться карьер. В зависимости от ширины залегания руды карьер может быть разного диаметра и до 500 метров в глубину. Этот способ добычи железной руды подходит, если полезное ископаемое находится неглубоко.
2. Более распространенным все же является закрытый способ добычи железной руды. В ходе него роются глубокие колодцы-шахты до 1000 м глубиной, в стороны от которых копаются разветвления (коридоры) - штреки. В них опускается специальное оборудование, посредством которого руда изымается из земли и поднимается на поверхность. По сравнению с открытым, закрытый способ добычи железной руды намного более опасный и затратный.

После изъятия руды из недр земли, ее грузят на специальные грузоподъемные машины, которые доставляют руду на перерабатывающие предприятия.

Переработка железной руды

Железная руда - это горная порода, в составе которой есть железо. Чтобы в дальнейшем направить железо в промышленность, его нужно добыть из породы. Для этого из каменных кусков породы выплавляют само железо, причем делают это при очень высоких температурах (до 1400-1500 градусов).

Обычно добываемая порода состоит из железа, угля и примесей. Ее загружают в доменные печи и нагревают, причем уголь сам поддерживает высокую температуру, а железо при этом приобретает жидкую консистенцию, после чего его разливают в различные формы. Шлаки при этом отделяются, а само железо остается чистым.

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% Fe), состоящие в большинстве случаев из гематита и кварца, находятся поверх скоплений бедных магнетитовых и гематитовых кварцитов. Руды чрезвычайно чисты по фосфору и сере. Магнетитовые кварциты (Кирунавара (Швеция). Месторождение магнетитовых руд магматического происхождения у северного полярного круга. Руда содержит в среднем 59,8% Fe, 0,1-0,2% Mn. Пустая порода представлена апатитом 3(3CaOР 2 С>5) СаFe2. В связи с этим содержание фосфора находится в обратной связи с содержанием железа в руде. Так, при 68% Ре в руде содержится всего 0,03% Р, а при 58% Fe > 2,5% Р. Добываемые открытыми.разработками руды подвергают дроблению, измельчению, магнитной сепарации; в концентратах содержится 63-69% Fe. 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 Fe; 0,2-0,3 Mn; до 2,0 Р и 0,1 5. Характер пустой породы руды на отдельных участках месторождения резко различный. По этой причине руды с кислой пустой породой (15-27% SiO 2 , 3-12% CaO; 4-8% Al 2 O 3) смешивают с рудами с основной пустой породой (15-22% CaO; 6-12% SiO 2 ; 4-8% Al 2 O 3), 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). В руде содержится 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% Fe (запасы 3 млрд. т). Руда, содержащая 0,01-0,03% S, 0,03-1,14% Р, 0,08-7,9% Mn, подвергается обогащению. В полученном концентрате содержится 64% Fe. Характер пустой породы кислый.

Месторождение Верхнего озера (США). На площади 160 км 2 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% SiO 2 . 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.

Месторождение бурого железняка на острове Куба расположено у восточной оконечности острова у порта Маяри (общие запасы около 3 млрд. т). Руда содержит в среднем, %: 45 Fe; 1,7-2,0 Сг; 0,8-1,0 N1; 0,06 Р; 0,04 Б и имеет латеритовую пустую породу (2-6% SiO 2 , 6-14% Al 2 O 3). 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, %: 60,7 Fe; 1,78 SiO 2 ; 5,20 Al 2 O 3 ;0,18 Р Руда месторождения Эль-Пао поставляется при содержании,%: 68,0 Fe; 0,77 SiO 2 ; 0,14 Al 2 O 3 ; 0,051 Р; 80% руды экспортируется в США.

Месторождения Итабира и Итабирита (Бразилия) расположены в 350 км к северу от Рио-де-Жанейро на площади 7000 км 2 . Это докембрийские осадочные метаморфизованные гематитовые месторождения. При добыче образуется лишь 30% мелочи. Типичный состав экспортируемой из этого района руды,%: 66,5-70,7 Fe; 0,1-1,3 SiO 2 ; 0,05-0,5 Al 2 O 3 ; до 0,5 Mn; до 0,03 S; до 0,08 Р. Запасы руды в этом районе составляют 16,3 млрд. т.

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% Fe. 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, %: 51,5 Fe; 2,50 SiO 2 ; 9,80 Al 2 O 3 ; 0,3 до 0,06 Р; до 0,60 Cr; до 0,4 Ni + Со; до 0,08 Mn и до 12 п. п. п.

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, %: до 66 Fe; до 0,06 Р; следы S; до 2,5 SiO 2 ; 1,5-4 Al 2 O 3 . Относительно более бедные руды поставляются при 58-59% Fe. Значительная часть добываемой руды экспортируется в Японию.

Железную руду человек начал добывать еще в конце II тысячелетия до нашей эры, уже тогда определив для себя преимущества железа по сравнению с камнем. С тех времен люди стали различать виды железных руд, хотя они еще не имели тех названий, что сегодня.

В природе железо - один из самых распространенных элементов, и в земной коре его содержится по разным данным от четырех до пяти процентов. Это четвертое место по содержанию после кислорода, кремния и алюминия.

Железо представлено не в чистом виде, оно в большем или меньшем количестве содержится в разного вида горных породах. И если по расчетам специалистов добывать железо из такой породы целесообразно и выгодно экономически, ее называют железной рудой.

За последние несколько столетий, на протяжении которых очень активно выплавляется сталь и чугун, железные руды истощаются - ведь металла требуется все больше и больше. Например, если в XVIII веке, на заре промышленной эры руды могли содержать и 65% железа, то сейчас нормальным считается содержание в руде 15 процентов элемента.

Из чего состоит железная руда.

В состав руды входит рудный и рудообразующий минералы, различные примеси и пустая порода. Соотношение этих составляющих отличается от месторождения к месторождению.

Рудный материал содержит главную массу железа, а пустая порода - это минеральные отложения, содержащие железо в очень малых количествах или не содержащие вовсе.

Оксиды, силикаты и карбонаты железа - самые часто встречающиеся рудные минералы железных руд.

Виды железной руды по содержанию железа и по местообразованию.

• С низким содержанием железа или сепарированную железную руду, ниже 20%
• Со средним содержанием железа или аглоруду
• Железосодержащая масса или окатыши - породы с высоким содержанием железа, выше 55%

Железные руды могут быть линейными - то есть залегающие в местах разломов и изгибов земной коры. Именно они наиболее богаты железом и содержат мало фосфора и серы.

Другой вид железных руд - плоскоподобные, которые содержатся на поверхности железосодержащих кварцитов.

Красные, бурые, желтые, черные железняки.

Самым распространенным видом руды является красный железняк, который образуется безводным оксидом железа гематитом, имеющим химическую формулу Fe 2 O 3 . В гематите содержится очень высокий процент железа (до 70 процентов) и мало посторонних примесей, в частности серы и фосфора.

Красные железняки могут находиться в разном физическом состоянии - от плотного до пылевого.

Бурый железняк - это водная окись железа Fe 2 O 3 *nH 2 O. Число n может изменяться в зависимости от основы, составляющей руду. Чаще всего это лимониты. Бурые железняки, в отличие от красных, содержат меньше железа - 25-50 процентов. Их структура рыхлая, пористая, а в руде много других элементов, среди которых - фосфор и марганец. В бурых железняках содержится много адсорбированной влаги, пустая же порода - глинистая. Свое название этот вид руды получил из-за характерного бурого или желтоватого цвета.

Но несмотря на довольно низкое содержание железа, из-за легкой восстановимости перерабатывать такую руду легко. Из них часто выплавляют высокачественный чугун.

Бурый железняк чаще всего нуждается в обогащении.

Магнитными рудами называют те, которые образованы магнетитом, являющимся магнитным оксидом железа Fe 3 O 4. Название подсказывает, что эти руды имеют магнитные свойства, которые утрачиваются при нагревании.

Магнитные железняки реже встречаются, чем красные. Но железа в них может содержаться даже свыше 70 процентов.

По своей структуре он может быть плотным и зернистым, может выглядеть как кристаллы, вкрапленные в породу. Цвет магнетита - черно-синий.

Еще один вид руды, который называется шпатовым железняком. Ее рудосодержащей составляющей является карбонат железа с химическим составом FeCO 3 под названием сидерит. Другое название - глинистый железняк - это если в руде содержится значительное количество глины.

Шпатовые и глинистые железняки встречаются в природе реже других руд и содержат относительно немного железа и много пустой породы. Сидериты могут преобразовываться в бурые железняки под влиянием кислорода, влаги и осадков. Поэтому залежи выглядят так: в верхних слоях это бурый железняк, а в нижних - шпатовый железняк.

2. Главные месторождения железных руд в СССР

По запасам железных руд СССР занимает первое место в мире. В Советском Союзе находится около 54% мирового запаса разведанных железных руд. Основными месторождениями в СССР являются следующие.

Юг и Центр СССР

Руды Криворожского месторождения отличаются высоким содержанием железа и незначительным количеством вредных примесей: 0,04 - 0,08% S и 0,03 - 0,06% Р. Криворожский бассейн имеет очень большие залежи так называемых кварцитов, которые содержат около 35% железа и примерно такое же количество пустой породы в виде кремнезема (SiO 2).

Керченское месторождение представлено в основном] бурыми железняками, которые содержат до 4,6% марганца, до 1% фосфора (иногда и выше) и сравнительно мало железа - до 39%.

Тульское и Липецкое месторождения представлены бурыми железняками. В руде Тульского месторождения содержание железа доходит до 45%, а в липецкой руде - до 47%. В тульской руде больше содержится фосфора (около 0,44%).

Белгородский железорудный район включает пять месторождений. Отдельные месторождения этого района богаты магнититовыми кварцитами. Здесь встречаются также и богатые руды, в которых содержание железа достигает 61%.

Курская магнитная аномалия (КМА) - месторождение, содержащее богатые гематиты (содержащие железа 54,8 - 61,4%) и бедные кварциты. Месторождение очень крупное и перспективное.

Месторождения Северо-Запада

В этом районе насчитывается семь месторождений железных руд. Наиболее крупными являются Оленегорское и Ено-Ковдорское, руды которых служат железорудной базой Череповецкого металлургического завода. В основном руды Оленегорского месторождения представлены магнетитами и гематитами. Среднее содержание железа в этих рудах составляет около 31%. Пустая порода руд этого месторождения такая же, как и в Криворожском месторождении. Особенностями химического состава железных руд Ено-Ковдорского месторождения являются высокое содержание в них фосфора и повышенная основность пустой породы. Среднее содержание железа по этому месторождению 30%.

Месторождение железных руд Кавказа и Закавказья

Железнорудной базой Закавказского металлургического завода является Дашкесанское месторождение. Руды этого месторождения содержат до 14% извести (СаО) и до 1,2% магнезии (MgO). По содержанию железа они относятся к бедным, так как содержание его не превышает 39%.

Месторождения железных руд Урала

К крупнейшим месторождениям этого района относятся Магнитогорское (руду используют Магнитогорский металлургический комбинат), Тагило-Кушвинское (Кушвинский и Ново-Тагильский металлургический заводы) и Бакальское (Челябинский металлургический завод).

Основная масса магнитного железняка Магнитогорского месторождения состоит из руд двух типов: магнитита и мартита. Магнититы этого месторождения сернистые. Содержание серы в отдельных гнездах достигают 4%, а железа 59%. Мартиты содержат серы значительно меньше (до 0,16%) при среднем содержании железа 62% (до 65%). Пустая порода этих руд состоит из кремнезема, глинозема, извести и магнезии. Основная пустая порода - глинозем.

Тагило-кушвинские магнитные железняки (горы Благодать, Высокая и Лебяжья) содержат до 62% железа; в отдельных местах его содержание снижается до 30 - 32%. Пустая порода этих руд состоит из кремнезема и глинозема. Руда - сернистая и фосфористая, на отдельных участках содержание серы достигает 1,5%, а фосфора 1,2%. В отдельных участках руда относительно чиста по фосфору. Гороблагодатская руда содержит медь. При добыче руды разделяют на маломедистую, содержащую до 0,2% меди, и медистую - до 0,7%. Кусковатые обогащенные руды используют для доменной плавки в сыром виде, а пылеватые - после обогащения и агломерации.

Бурые железняки Бакальского месторождения можно считать чистыми по сере и фосфору. Среднее содержание железа в рудах этого месторождения составляет 48 - 50%.

Железные руды Сибири и Дальнего Востока

Месторождения этого района можно разделить на несколько групп:

Горная Шория, где в рудах содержится 42 - 55% железа, и Хакассия (в руде содержится до 46% железа). Эти месторождения являются сырьевой базой Кузнецкого металлургического комбината.

Белорецкая, Инская (на Алтае), Аузасская и Алатау-Алталыцкая группы, руды которых станут сырьевой базой Западно-Сибирского металлургического завода.

Ангаро-Питская и Ангаро-Илимская группы с Нижне-Ангарским, Коршуновским, Рудногорским и другими месторождениями будут основными базами новых металлургических заводов - Красноярского и Прибайкальского.

Гаринская и Кимпанская группы (Дальний Восток), Приаргунский район Читинской области и Алданская группа в Якутской АССР.

Пустая порода месторождений Сибири и Дальнего Востока представлена в основном в виде окиси кальция (СаО), что не вызывает затруднений при доменной плавке. Богатые руды этого района содержат от 50 до 55%, а бедные 33 - 45% железа.

Месторождения Казахской ССР

По территориальному признаку железорудные ресурсы Казахской ССР разделяют на три района: Центрально-Казахстанский, Приаральский и Кустанайский. Последний железорудный район является также базой Магнитогорского металлургического комбината и Барнаульского завода в Западной Сибири. Этот район представлен магнититовыми рудами (45 - 59%) Соколовского, Сарбайского, Качарского, Куржункульского и других месторождений; бурыми железняками (37 - 42%) Аятского, Лисаковского и Кировского месторождений.

По технологическим типам железные руды подразделяют на магнититы (19,0%), гематиты (1,9%), бурые железняки (77,3%), сидериты (0,1%) и гематитовые кварциты (1,7%), из которых 4,17 млн. т не требуют обогащения (55,9%).

Самым важным показателем качества железной руды является содержание в ней железа. Поэтому при металлургической оценке железных руд прежде всего обращают внимание на этот показатель, а также на состав пустой породы. Пустую породу, для которой отношение суммы оснований CaO+MgO к сумме кислот SiО2 + Аl 2 О 3 равно или близко к единице, называют самоплавкой.