Руда- определение, виды железных руд, основные месторождения

Железными рудами называют горные породы, из которых при данном уровне развития техники экономически целесообразно выплавлять железо. Такая экономическая целесообразность определяется следующими основными факторами: содержание железа в руде, мощность месторождения условия залегания месторождения и географическое расположение, наличие вредных примесей, основные соединения железа в рудах.

Экономическая целесообразность промышленной добычи железной руды (браковочный предел по извлекаемому металлу) оценивается величиной (30... 60)% по содержанию железа (в окислах и различных химических соединениях) в сырой, не обогащенной руде, тогда как браковочный предел для меди - (3... 5)%, а для молибдена - всего лишь (0,0005. ..0,02)%. Браковочный предел зависит от потребительской ценности металла, свойств и состава горной массы, способа ее добычи, обогатимости (в смысле технической простоты и полноты извлечения минерала), затрат на производство, хранение и транспортировку к потребителю. Однако, нельзя считать рудами все горные породы, содержащие железо.

Самородное железо не обнаруживается, т.к. оно обладает высоким химическим сродством к кислороду и поэтому в рудах находится в виде окислов, карбонатов и сульфидов. Минералы, не содержащие железо, называются пустой породой и в процессе подготовки руды к доменной плавке (обогащения руды) различными технологиями отделяются от железосодержащей массы. Пустой породой железных руд являются такие минералогические составляющие, как глина (А1₂О₃), кварциты (SiO₂), известняк (СаСОз) и другие.

В природе железо существует в виде трех окислов:

- Fe₃O₄ (или FeO×Fe₂O₃) - магнитная окись железа (магнетит, магнитный железняк), содержащая 72,4%Fe. Руду, содержащую в основном магнетит, называют магнитным железняком, или магнетитовой рудой;

- Fe₂O₃ - гематит (красный железняк) - безводный оксид железа, содержащий 68,96%Fe;

- FeO - вюстит - закись железа, содержащая 31,04%Fe; под воздействием влаги и кислорода воздуха [FeO] окисляется до гематита [Fe₂O₃]. Помимо магнитного и красного железняков, промышленное применение имеет бурый железняк (лимонит 2Fe₂O₃×3H₂O и гетит Fe₂O₃×H₂O) - продукт выветривания, окисления и обводнения других железных руд, содержащий (35...55)%Fe. Бурые железняки труднообогатимы и их промышленное использование ограничено.

Сидериты (шпатовые железняки) - FеСОз, содержат до 40% Fe. К этой группе относится ильменит – FeTiO₃ (36,8%Fe и 3l,8%Ti) - титаномагнетиты Качканарского месторождения (Свердловская область, Северный Урал).

Наиболее богатым месторождением железных руд является Курская магнитная аномалия (КМА), простирающаяся полосой длиною 600 км и шириною 100км от Белгорода – Нового Оскола в северозападном направлении. Общие запасы руд КМА оцениваются более 42 млрд. т. Руды, в основном, гематитовые железняки и более бедные железистые кварциты с низким содержанием вредных примесей - серы и фосфора, а также цветных металлов. Достаточно богатые месторождения железных руд до (35…40)% Fe эксплуатируются на севере Европейской части России (Оленегорское, Ено-Ковдорское, Костомукшское); на Урале (Качканарское, Бакальское, Тагило-Кушвинское - магнетитовые руды, природнолегированные титаном и ванадием, являющиеся основным сырьем доменного производства Нижне-Тагильского металлургического комбината - НТМК; Магнитогорское, Орско-Халиловское), в Сибири и на дальнем Востоке (Горная Шория - база Кузнецкого металлургического комбината - КМК и Запсиба – ЗСМК, Горноалтайское, Хакасское, Коршуновское и др.).

Развивающиеся страны (в том числе страны Латинской Америки, Азии, Африки) производят не более 10% стали, а обладают 55% мировых запасов железной руды, а США, Япония, ФРГ производят 90% стали (за 100% взято производство бывшего СССР и европейских стран бывшего социалистического лагеря, входивших в Совет Экономической взаимопомощи - СЭВ), но обладают запасом только 13% железной руды. Самая богатая железная руда КМА, а также Австралии и Индии. Япония не добывает железную руду и всю ее импортирует, а Австралия, Швеция, Бразилия, Индия Либерия, экспортируют, соответственно, 78; 74; 100; 51; и 57% добытой железной руды.

Виды добычи рудных материалов - преимущества и недостатки

1. Открытая разработка (добывается 70% руды). Себестоимость 1 т. руды в 5 раз ниже, чем при подземной разработке. В США и Канаде, практически, вся железная руда добывалась открытым способом.Открытая добыча сырья связана со значительными потерями сельскохозяйственных земель (угодий) не только за счет площади самого “разреза” (рудника), но и за счет образования отвалов различных пород и "хвостохранилища". Кроме того, ухудшается экология региона за счет неправильного (неэнергоэкономного) расходования воды из водоемов.

2. Подземная (шахтная, закрытая) разработка (добывается около 29% руды) в меньшей степени наносит экологический урон региону, тем более что подземные выработки, остающиеся после добычи и извлечения полезного ископаемого, приходится засыпать отходами основного производства (пустой породой), чтобы не обрушивалась поверхность земли со строениями, либо под землей периодически оставлять гак называемые, “целики”, т.е. специально не разрабатывать участки месторождения (иногда, объем “целиков” доходит до половины запаса месторождения).

3. Добыча мелких фракций богатых руд из скважин с помощью вымывания водой высокого давления (например, на КМА с глубины 600 м с помощью воды под давлением 200 атм.) перспективна, но еще не имеет эксплуатационно-надежных средств.

Что касается нефти и газа, добываемых из скважин, то этому методу нет конкуренции, но, к сожалению, российские месторождения этих видов полезных ископаемых размещены на Крайнем Севере, что требует для их использования значительных материальных затрат всех видов и решения сложного социального вопроса, касающегося создания надлежащих условий труда обслуживающему производственному персоналу.

4. Подводная добыча (Япония, Филиппины, Новая Зеландия).

Закрытая добыча рудных материалов(полезных ископаемых)

Подземным(закрытым) способом и в настоящее время добывается существенная часть полезных ископаемых. В связи с этим особое внимание уделяется повышению производительности труда в ком­плексно-механизированных забоях и шахтах.

Горные машины предназначены для разрушения и погрузок полезных ископаемых на транспортное средство, проведения икрепления горных выработок. Разнообразие горно-геологических условий шахт и рудников предопределило и разнообразие горные машин, предназначенных для самых различных условий эксплуа­тации.

Современное горное предприятие имеет целый комплекс функ­циональных групп горного и общепромышленного оборудова­ния: