Залежи железной руды. Особенности железорудной отрасли в россии. Курская магнитная аномалия

По разведанным (подтвержденным) запасам месторождения железных руд разделяют на весьма крупные (более 1 млрд т), крупные (300 млн–1 млрд т), средние (50–300 млн т) и мелкие (менее 50 млн т).

ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. Добыча железных руд на рубеже XX–XXI вв. осуществлялась более чем в 40 странах. Основное количество железорудного сырья добывалось на месторождениях магнетит-гематитовых руд в железистых кварцитах и сланцах. Превалирующее большинство месторождений этого типа разрабатывается открытым способом. Второе место по объемам разработки занимают месторождения осадочных гидрогётит-шамозит-сидеритовых руд.

Мировое производство товарных железных руд составляет около 1 млрд т. На 12 стран-продуцентов приходится 92,1 % суммарного производства железных руд: Китай – 24,2 %, Бразилия – 17,5 %, Австралия – 14,3 %, Россия – 7 %, Индия – 6,5 %, США – 6,1 %, Украина – 4,6 %, Канада – 3,6 %, ЮАР – 3 %, Венесуэла – 2 %, Швеция – 2 %, Казахстан – 1,3 %.

В Китае разрабатывается около 100 крупных месторождений, запасы которых превышают 100 млн т (содержание железа в рудах в среднем 33 %). Действуют 17 горнодобывающих компаний. В Австралии почти вся горнодобывающая промышленность страны сосредоточено в железорудной провинции Пилбара (Западная Австралия). На этот регион приходится 97 % всех добытых в стране руд. Самым крупным продуцентом железорудного сырья является компания « Rio Tinto " s Hamersley Iron » .

В России наиболее крупные месторождения сосредоточены в Центрально-Черноземном регионе. Эксплуатация железорудных месторождений здесь ведется тремя горно-обогатительными комбинатами (Лебединским, Михайловским и Стойленским). Месторождения железных руд разрабатываются также в Северном (Ковдорское, Костомукшское и Оленегорское месторождения), Уральском, Западно-Сибирском и Восточно-Сибирском регионах.

МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗАВАНИЯ. Железорудные месторождения образовывались во все эпохи: начиная с позднего архея и раннего протерозоя до миоцена и плиоцена включительно. На геосинклинальном этапе основная концентрация железа происходит на ранней стадии и тесно связана с базальтовым магматизмом, когда формируются магматические и скарновые месторождения железных руд. Средняя и поздняя стадии геосинклинального цикла для железа мало продуктивны.

Экзогенные железорудные месторождения начали формироваться в раннем протерозое, когда существовали специфические условия переноса железа, поступавшего с континентов в водные бассейны. Железо, по-видимому, переносилось в виде бикарбонатов в глубинные области океана, где осаждалось в виде гидрооксидов и частично карбонатов совместно с кремнистыми образованиями. Последующий метаморфизм таких образований мог привести к формированию железистых кварцитов, с которыми связаны огромные запасы железорудного сырья. Осадочные месторождения железа, возникшие в более поздние эпохи, формировались в основном в зоне шельфа за счет соединений железа, поступавших с суши, предварительно испытавших интенсивное латеритное выветривание. Перенос железа осуществлялся в виде коллоидных растворов, предохраненных гумусовыми кислотами от коагуляции. В зависимости от изменения окислительно-восстановительного потенциала в области накопления осадков возникали бурожелезняковые либо силикатные железные руды.

Докембрийская эпоха была исключительно благоприятной для формирования крупных и уникальных месторождений железорудного сырья. К ним относятся месторождения железистых кварцитов и образованным по ним богатых мартит-гематитовых руд Кривого Рога (Украина), КМА (Россия), Западной Австралии (месторождение Хамерсли), района Лабрадора (Канада), озера Верхнего (США, Канада), штатов Бихар и Орисса (Индия), Минас-Жерайс (Бразилия) и др.

Раннепалеозойская эпоха по сравнению с докембрийской характеризуется менее значительным железооруденением, связанным с каледонским тектогенезом. Месторождения железных руд встречаются во многих странах мира, но удельный вес их в мировых запасах и добыче относительно невелик. Наиболее крупные месторождения этого возраста известны в Северной Америке – Уобана (провинция Ньюфаундленд в Канаде) и месторождения Бирмингенского района штата Алабама в США.

В позднепалеозойскую эпоху образовался ряд месторождений в СНГ. Большая часть их представлена контактово-метасоматическими магнетитовыми рудами, генетически связанными с гранитоидами. К ним относятся месторождения Тагило-Кушвинской группы на Урале (Высокогорское, Горноблагодатское и др.); в Кузнецком Алатау (Тейская группа), Горном Алтае (Инское, Белорецкое и другие месторождения). В Казахстане месторождения этого возраста известны в Кустанайском рудном районе (Качарское, Сарбайское, Соколовское и др.), а также в Центральном Казахстане (Атасуйская группа, в которой наиболее крупным является месторождение Западный Караджал). Многочисленные, но относительно небольшие месторождения имеются в Западной Европе – в Австрии, Бельгии, Франции. Издавна разрабатываются сидеритовые месторождения Австрии в Восточных Альпах, в районе развития девонских отложений, представленных граувакками, известняками, филлитами, кварцитами и песчаниками. Из них наиболее крупным является месторождение Эрцберг. Месторождения этого возраста выявлены также в Алжире, Ливии и других странах Северной Африки.

В мезозойскую эпоху были образованы многочисленные осадочные морские и континентальные (речные и озерные) железорудные месторождения на молодых эпигерцинских платформах и плитах. Накопление железных руд происходило в больших масштабах. Одной из крупнейших в мире является Западно-Европейская провинция, где образовались оолитовые железные руды, состоящие из лимонита и гематита и в меньшей степени из сидерита и шамозита. Большая часть этой провинции находится на территории Франции. Крупные месторождения железных руд юрского возраста сосредоточены в Великобритании – в Линкошире (месторождение Фродингем), Йоркшире (месторождение Кливленд), Оксфоршире (месторождение Банбери) и др. В Германии наиболее значительные месторождения расположены в районе Зальцгиттера. Здесь рудоносен базальный конгломерат нижнего мела мощностью 5–100 м. С ним связаны оолитовые бурые железняки. Содержание железа в рудах 25–33 %, SiO 2 17–30 %, CaO 4– 9 %, P менее 0,9 %.

В Северной Африке в мезозойскую эпоху сформировалась многочисленная группа железорудных месторождений (тип Бильбао). Они отличаются небольшими запасами (от 1 до 20–30 млн т), реже до 100 млн т, но характеризуются высоким качеством руд (среднее содержание железа около 52 %). К этой группе принадлежат месторождения замещения в известняках юры и мела: в Алжире месторождения Уэнза, Бу-Кхарда, Бени-Суэйф; в Марокко – Уиксон; в Тунисе – Джерисса, Дуария и др. В Азии мезозойские месторождения железных руд известны в Китае и Малайзии. В Китае они представлены несколькими типами. В провинции Хубэй разведана группа месторождений Дае. Рудные залежи расположены на контакте известняков триаса с интрузиями диорита и сиенита. Они представлены в основном гематитом, местами магнетитом, реже лимонитом. Содержание железа 57,6–60,5 %, P 0,03–0,1 %, S 0,06–0,32 %, SiO 2 5,9–9,4 %.

На территории России Н. М. Страхов выделил Северо-Евразийскую металлогеническую провинцию, в пределах которой расположены: Липецкий и Тульский бассейны сидерит-гидрогётитовых руд; месторождения сидерит-гидрогётитовых руд Горьковской и Вятской областей; месторождения инфильтрационного типа Алапаевской группы восточного склона Урала; Хоперский железорудный район; Аятский бассейн морских руд (K 2) в Восточном Зауралье; Западно-Сибирский бассейн морских оолитовых руд в среднем течении р. Обь. Многочисленные месторождения железных руд известны в пределах Сибирской платформы в области развития траппов пермо-триаса, тяготеющих к краевым частям Тунгусской синеклизы.

Кайнозойская эпоха характеризовалась исключительно широким проявлением процессов формирования железных руд, которые привели к образованию: 1) многочисленных месторождений латеритного типа в Америке, Азии, Океании и Африке; 2) осадочных (морских и континентальных) месторождений на территории СНГ, Западной Европы, Северной Америки и Африки; 3) скарновых месторождений в Румынии, Индонезии, Мексике и других странах. Для этой эпохи характерны крупные ресурсы железа, заключенные в месторождениях латеритных руд, которые часто содержат промышленные концентрации Ni и Co. На территории СНГ крупнейшим по запасам руд является Керченский бассейн, включающий Северное Причерноморье, восточную часть степного Крыма, Керченский и Таманский полуострова. Месторождения осадочных руд третичного возраста известны в ряде стран Западной Европы – Дании, Германии (Кессенберг, Грюнтен), Бельгии (Герольд), Швейцарии (Делемон).

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ . Железорудные месторождения промышленного значения весьма разнообразны. Среди них выделяются: 1) магматические, 2) карбонатитовые, 3) скарновые, 4) вулканогенные гидротермальные, 5) вулканогенно-осадочные, 6) кор выветривания, 7) осадочные и 8) метаморфогенные. Основные запасы железных руд в земной коре связаны с метаморфогенными и осадочными месторождениями.

Магматические месторождения. В группе собственно магматических месторождений железных руд выделяются два класса, связанные: 1) с кислыми изверженными породами и 2) с основными и ультраосновными породами. Типичным представителем первого класса является месторождение Кирунавара , расположенное в Северной Швеции. Разработка его началась в XIX веке после внедрения в производство томасовского способа плавки стали, когда стало возможным промышленное использование фосфористых руд. Месторождение представлено плитообразным рудным телом субмеридионального простирания с падением на восток под углом 50–60, залегающим по контакту сиенит-порфиров в лежачем боку и кварцевых порфиров в висячем. Протяженность этого тела достигает 4,75 км, средняя мощность 100 м. Оно сложено магнетитом в тесной ассоциации с апатитом. Жильные минералы представлены авгитом, роговой обманкой, биотитом и турмалином. Руды массивные, плотные, реже с флюидальной и брекчиевидной текстурой. Рудное тело пересечено дайками аплитов, сиенит-порфиров и гранитов. Содержание Fe составляет 55–70 %, P – 3,5–6 % и более. В апатитах присутствуют редкие земли и иттрий в пределах 0,15–0,65 %. Запасы магнетитовых руд месторождения Кируновара оцениваются в 1,8 млрд т. Месторождение интенсивно разрабатывается. Руда поступает на металлургические предприятия Швеции, Германии и Великобритании. Удельный вес месторождений данного типа превышает 5 % и в основном приходится на Швецию.

Магматические месторождения, связанные с основными и ультраосновными породами, представляют собой зоны концентрированной вкрапленности с шлировыми и жило-линзовидными обособлениями титаномагнетита. Основным рудным минералом месторождений этого класса является титаномагнетит со структурой распада твердого раствора, представляющего собой магнетит, содержащий тонкопластинчатые вростки ильменита. В подчиненном количестве отмечаются зерна магнетита, ильменита и шпинели. Руды характеризуются промышленными концентрациями Fe, V, иногда Ti и низким содержанием S и P. Месторождения этого класса широко известны на Урале (Качканарское, Кусинское и др.), в Горном Алтае (Харловское), в США (Тегавус), ЮАР и других странах.

Карбонатитовые месторождения. С карбонатитовыми массивами нередко связаны железорудные месторождения. Они приурочены, как правило, к щелочно-ультраосновным интрузивам центрального типа. Характерны перовскит-титаномагнетитовые и апатит-магнетитовые руды. Такие месторождения известны в России на Балтийском щите (Ковдор, Африканда), Сибирской платформе (Гулинский массив), на Африканской платформе (Сукулу в Уганде, Дорова в Зимбабве, Люлекоп в ЮАР и др.).

Типичным примером может служить Ковдорское месторождение. Оно расположено в Кировском районе Мурманской области и приурочено к одноименному массиву ультраосновных-щелочных пород и карбонатитов площадью 40 км 2 . Массив представляет многофазный интрузив центрального типа, сложенный последовательно внедрившимися оливинитами, мельтейгитами, ийолитами, нефелиновыми сиенитами, а также сложным комплексом силикатных метасоматитов и карбонатитов. Магнетитовые руды и магнетитсодержащие породы слагают вытянутое в субмеридиональном направлении рудное тело длиной 0,3 км и шириной 0,1–0,8 км. Месторождение разведано до глубины 600–700 м. Преобладают руды с небольшим содержанием кальцита: апатит-форстерит-магнетитовые, форстерит-магнетитовые и флогопит-апатит-форстерит-магнетитовые. Во всех разновидностях руд наблюдается тонкая вкрапленность пирохлора и бадделеита. Содержание основных компонентов в рудах составляет (%): Fe 20–55 (в среднем 29), MgO 15–17, CaO 11–12, P 2,9, S 1,2, MnO и TiO 2 – десятые доли процента. Месторождение разрабатывается АО «Ковдор» .

Скарновые (контактово-метасоматические) месторождения связаны с умеренно кислыми интрузивами (гранодиоритами, кварцевыми диоритами), контактирующими обычно с карбонатными толщами. Они широко распространены на Урале (Высокогорское, Гороблагодатское и др.), в Казахстане в Кустанайской области (Соколовское, Сарбайское, Качарское и др.), Горной Шории и Хакассии (Тейское, Тельбес, Таштагол, Абаканское и др.), США (Айрон-Спрингс, Адирондак), Марокко (Риф), Румынии (Банат) и других странах.

Месторождения представлены пластообразными залежами, линзами, гнездами сплошных руд и вкрапленностью магнетитов в скарнах. Состав скарнов разнообразен: встречаются гранатовые, гранат-эпидотовые, пироксен-гранатовые, актинолитовые и эпидот-хлоритовые. Содержание железа в рудах варьирует от 20 до 70 %. Нередко присутствует сера (до 3 %), связанная с вкрапленностью в рудах пирита и халькопирита.

Соколовское месторождение. Оно расположено в 40 км от г. Кустаная в Тургайском прогибе и приурочено к зоне гранат-пироксен-скаполитовых скарнов, развивавшихся вдоль зоны разлома по контакту палеозойских известняков с диоритами и порфиритами. В скарновой зоне, вытянутой в субмеридиональном направлении на 7,3 км, залегает магнетитовое рудное тело, падающее на запад под углом 70–80. Наиболее высокие концентрации магнетита наблюдаются в южной части рудного тела. Здесь на верхних горизонтах мощность рудного тела достигает 250–270 м. На остальной площади месторождения мощность его не превышает 100–110 м. Оруденение развито в пачке известняковых туффитов (мощность 120–140 м), залегающих под толщей порфиритов. Субширотные и диагональные разломы делят месторождение на ряд отрезков протяженностью 800–1400 м. Руды магнетитовые, массивные, реже вкрапленные. На верхних горизонтах месторождения до глубины 70–75 м магнетиты мартитизированы. Содержание Fe в богатых рудах составляет 57–58 %, S 1,35–2,57 %, P 0,07–0,09 %. Среди вкрапленных руд, требующих обогащения, различают два сорта: с содержанием Fe 30–50 и 20–30 %. Руды характеризуются высокими концентрациями Ca и Mg, что улучшает технологический процесс их плавки. Месторождение разрабатывается «Соколовско-Сарбайской ассоциацией» . Добытая руда поступает на Соколовско-Сарбайский ГОК.

Вулканогенные гидротермальные месторождения парагенетически тесно связаны с траппами. Они широко распространены на Сибирской платформе, где образуют ряд железорудных районов: Ангаро-Катский, Ангаро-Илимский, Среднеангарский, Канско-Тасеевский, Тунгусский, Бахтинский и Илимпейский. Месторождения залегают в палеозойских отложениях платформенного чехла. Область их распространения контролируется развитием интрузивных траппов, ниже которых в разрезе залегают галогенные отложения. С ними связывают образование хлоридов железа, которые мигрировали в вышележащие комплексы пород. Путями интенсивной миграции этих растворов являлись тектонические разрывы, а также, возможно и трубка взрывов. В результате их воздействия происходили метасоматические изменения пород и оруденение. Рудные тела жилообразной, линзообразной и часто неправильной формы. Наиболее богатые рудные зоны сложены как телами сплошных, так и брекчиево-вкрапленных и вкрапленных руд. Содержание железа в рудах варьирует от 25 до 60 %. Рудообразующий магнетит всегда содержит изоморфную примесь магния и относится к разности магномагнетита.

Наиболее крупным и типичным представителем этой группы является Коршуновское месторождение. Оно находится в районе г. Же- лезногорска Иркутской области вблизи железнодорожной магистрали Тайшет–Лена. Месторождение локализовано в отложениях платформенного чехла, представленных аргиллитами, известняками, мергелями, алевролитами и песчаниками кембро-ордовика. Места пересечения осадочных пород крутопадающими тектоническими нарушениями выполнены туфобрекчиями и обломками вмещающих пород, подвергшимися метасоматическим изменениям. Форма рудных тел – штоко-, линзо- и столбообразная. Основное рудное тело вытянуто с юго-запада на северо-восток на 2,5 км при ширине 0,4–0,6 км. На глубину рудное тело суживается и прослежено до 1100 м. Доминируют брекчиевые и вкрапленные руды, которые связаны постепенными взаимопереходами. Главный рудный минерал магномагнетит, содержащий до 6 % MgO. Второстепенный рудный минерал гематит. Разведанные запасы месторождения превышают 400 млн т; среднее содержание Fe 34,4 %, S 0,02 % и P 0,2 %. Эксплуатация месторождения ведется Коршуновским ГОК.

Вулканогенно-осадочные месторождения встречаются относительно редко. К ним относится Западный Караджал в Казахстане, Терсинская группа в Кузнецком Алатау, в Алжире Гара Джебилет и Мишери Абделазис, в Германии месторождения Лан и Дилль. Они пространственно связаны, как правило, с синклинальными зонами эвгеосинклинальных формаций. Рудные пласты обычно деформированы вместе с вмещающими их толщами. Руды сложены гематитом, магнетитом и сидеритом. В них встречаются сульфиды – пирит, халькопирит, арсенопирит, сфалерит, галенит, а среди нерудных (жильных) минералов – серицит, хлорит, кварц, опал, халцедон, доломит, анкерит, апатит и др. Промышленное значение месторождений этой группы невелико.

Типичным представителем этой группы является месторождение Западный Караджал. Оно находится в Карагандинской области Казахстана примерно в 110 км к юго-западу от ст. Жана Арка. В разведке этого месторождения принимали участие выпускники 1957–1958 гг. геолого-географического факультета Белорусского государственного университета (В. П. Ерошин, Д. М. Ерошина). В районе месторождения развиты свита эффузивных и туфогенных пород нижнего–среднего девона (мощность до 1,5 км) и такой же мощности свиты осадочных пород верхнего девона – нижнего карбона. Породы, слагающие эти свиты, сильно дислоцированы, смяты в складки, разбиты разломами и прорваны дайками диоритов и диоритовых порфиров. До глубины 600 м породы залегают под углом 45–50, формируя сложную по строению синклиналь. Рудная залежь образует пластообразное тело, прослеживающееся по простиранию на 6,5 км и по падению на 0,8 км. Мощность этого тела 20–40 м. В нижней части рудной залежи развиты гематитовые руды, в средней – преимущественно магнетитовые, а верхней – бедные гематитовые и марганцевые руды. Второстепенные минералы – сидерит, барит пирит, галенит, сфалерит. Разведанные запасы месторождения превышают 300 млн т руды, со средним содержанием Fe 55,6 %, SiO 2 12,4 %, S 0,6 % и P 0,03 %.

Месторождения выветривания. Они чаще всего представлены: 1) латеритами и 2) железными шляпами. Месторождения железистых латеритов образуются при выветривании массивов основных и ультраосновных пород в условиях влажного тропического климата. В этих обстановках происходит разложение силикатов, содержащих двухвалентное железо с образованием лимонитовых руд обогащенных Ni, Co, Cr, и Mr, т. е. возникают природно-легированные руды. Крупнейшие месторождения, связанные с корой латеритного выветривания, находятся на Кубе. Латеритный покров мощностью от 5 до 30 м развит на площади 150 км 2 и прослеживается с перерывами на несколько десятков километров. Руды сложены землистым элювием, содержащим гидрооксиды железа, гематит, остатки серпентинита с примесью зерен хромшпинелидов, силикатов никеля. Руды содержат (%): Fe 40–50, Cr 2 O 3 1,5–1,8 (до 4), Ni 0,7–0,8 (до 2,5), Mn 0,5–3, P сотые доли, S до 0,2, SiO 2 18–30 и Al 2 O 3 10–12. Возраст месторождений третичный, общие запасы их 15 млрд т. Наиболее крупными являются месторождения Моа и Майари.

Месторождения железных шляп образуются при окислении сульфидных или сидеритовых руд. Руды чаще всего сложены гидрооксидами железа. Они имеют пористое, ячеистое, кавернозное или колломорфное строение. В рудах железных шляп сохраняются некоторые ценные элементы – Au, Ag, Pb, Ni и др.

Осадочные месторождения. Распространены весьма широко и имеют важное экономическое значение, занимая второе место среди других генетических типов железных руд. По условиям образования они разделяются на морские и континентальные.

Осадочные морские месторождения образуются в результате переноса железа речными подземными водами в виде тонких и грубых взвесей, коллоидных растворов и коагуляции их при встрече с солеными водами морских бассейнов. Рудоотложение часто происходит при трансгрессии моря, что способствует формированию руд с оолитовыми структурами. Среди них выделяются оксидные руды, состоящие из гидрооксидов железа, силикатные руды, представленные главным образом железистыми хлоритами, и карбонатные – существенно сидеритовые руды. Морские осадочные месторождения встречаются среди отложений различного возраста – от протерозойских (Нижнеангарское месторождение) до третичных включительно (Керченский железорудный бассейн, месторождения в Нигере и Бенине и др.). В рудах морских осадочных месторождений содержание Fe колеблется в пределах 20–50 %, чаще составляет 30–40 %.

Среди осадочных морских железорудных месторождений различают геосинклинальные и платформенные. Первые представлены сидеритовыми пластовыми месторождениями в морских терригенно-карбонатных отложениях (Бакальская группа месторождений Западного склона Южного Урала) и морскими гематитовыми месторождениями в терригенно-карбонатных отложениях (Нижнеангарское, Клинтон в США). Платформенные морские месторождения сложены сидерит-лептохлорит-гидрогематитовыми рудами (Аятский, Керченский, Западно-Сибирский, Лотарингский бассейны).

Характерным представителем осадочных морских бассейнов платформенного типа является Керченский железорудный бассейн. Бассейн был открыт еще в 1830-х годах. Руды стали осваиваться в 1955–1970-х годах. Он охватывает восточную и северную окраины Керченского полуострова и прослеживается на Таманский полуостров. Площадь его составляет 150 км 2 . Территория бассейна сложена верхнетретичными отложениями, смятыми в пологие складки с осями, вытянутыми в широтном и северо-восточном направлениях. Выделяются два типа месторождений осадочных железных руд. Первый тип приурочен к крупным тектоническим брахисинклинальным структурам – мульдам, второй – связан с ложнотектоническими структурами – компенсационными прогибами в зоне развития грязевого вулканизма.

Верхнетретичные отложения, слагающие мульды, включают ряд пластов глин, переслаивающихся с песками, а в нижней части с известняками. Рудный пласт подстилается известняками понтического яруса (нижний плиоцен). В центральных частях мульд он залегает горизонтально, а на крыльях наклонен под углом 10–15. Мощность пласта колеблется от 2–3 м на крыльях до 25–30 м в осевых частях мульд. Рудный пласт сложен в основном оолитовыми рудами. Размер оолитов варьирует от долей миллиметра до 5–10 мм. Они сцементированы керченитом, вивианитом, баритом, псиломеланом, пиролюзитом, карбонатами железа и марганца. Главными типами руд являются «табачные» и «коричневые». Первые формировались в окислительно-восстановительной зоне, вторые за счет первых в окислительной зоне. Второстепенными являются марганцево-железистые «икряные» руды, отличающиеся от «коричневых» повышенным содержанием марганца. Наиболее высококачественные «коричневые» руды, главными минералами которых являются гидрогётит и ферримонтмориллонит, а второстепенными – псиломелан, пиролюзит, гипс, арагонит, кальцит, пирит, керченит, кварц, полевой шпат и глауконит. В «коричневых» рудах содержится (%): Fe 37,7; MnO 3;V 2 O 5 1,20; P 1,0; S 0,06; As 0,13.

Осадочные континентальные месторождения представлены преимущественно бурожелезняковыми рудами озерного и болотного генезиса. Такие руды широко распространены на Восточно-Европейской платформе и известны в Тульской и Липецкой областях. Они характеризуются низким содержанием железа (до 30–40 %). Наиболее крупное месторождение этого типа – Лисаковское было открыто в 1960-х годах в Кустанайской области (Казахстан). Рудные залежи здесь вытянуты на десятки километров вдоль палеорусел рек. Содержание Fe в рудах 30–35 % и P около 0,5 %.

Метаморфогенные месторождения имеют исключительно важное экономическое значение. На их долю приходится основная масса мировых запасов и около 60 % мировой добычи железных руд. По запасам это, как правило, уникальные и крупные месторождения. Они известны на Канадском, Бразильском, Индийском, Южно-Африканском, Балтийском и Украинском щитах, а также на Китайской и Австралийской платформах, Курско-Воронежском массиве и в других провинциях, сложенными докембрийскими образованиями.

К этой серии относятся: 1) залежи железистых кварцитов и 2) богатых железных руд в древних метаморфических формациях. Железистые кварциты присущи только докембрийским складчатым областям. Они представляют собой сравнительно бедные руды с содержанием железа 20–40 % (чаще 32–37 %) и характеризуются крайне низкими концентрациями P и S. Все крупнейшие месторождения железистых кварцитов с запасами руды в миллиарды и десятки миллиардов тонн относятся к нижнепротерозойским эвгеосинклинальным образованиям, претерпевшим метаморфизм фации зеленых сланцев. Главными минералами железистых кварцитов этой формации являются кварц, магнетит, гематит, куммингтонит, биотит, хлорит, реже сидерит, пироксены и щелочные амфиболы. Более глубоко измененные месторождения амфиболитовой фации метаморфизма представлены менее крупными (сотни миллионов тонн) месторождениями.

С толщами железистых кварцитов связаны залежи богатых железных руд. Они представляют собой продукт природного обогащения железистых кварцитов, образующихся в результате выщелачивания кварца и разложения силикатов при процессах древнего выветривания или метаморфизма. Существуют два основных морфологических типа залежей богатых руд – плащеобразные и линейные. Первые залегают на головах крутопадающих пластов железистых кварцитов, вторые – представляют собой уходящие на глубину, протяженные по простиранию и значительной мощности клинообразные рудные тела богатых железных руд среди железистых кварцитов. Минеральный состав богатых руд: мартит и мартитизированный магнетит, гематит, гётит, гидрогётит, глинистые минералы, вторичные карбонаты и пирит. Руды имеют высокое содержание Fe (54–69 %).

Крупнейшими железорудными бассейнами этого типа являются в СНГ: Курская магнитная аномалия (Лебединское, Михайловское, Коробковское, Салтыковское и др. месторождения), Криворожский железорудный бассейн, в дальнем зарубежье – железорудный пояс Лабродора (Канада), группа месторождений в районе озера Верхнего (США), в штате Минас Жерайс (Бразилия), в штатах Бихар и Орисса (Индия), бассейн Хамерсли (Западная Австралия) и т. д.

Типичный представитель этой группы – Криворожский (Криворожско-Кременчугский) железорудный бассейн. Расположен на правобережье Днепра в пределах Украины. Продуктивной является криворожская серия железистых пород протерозойского возраста, простирающаяся в виде узкой полосы север-северо-восточного простирания на 100 км. Ширина ее в районе Кривого Рога достигают 5–6 км. Криворожская серия залегает трансгрессивно с резким угловым несогласием на породах архея. В разрезе ее выделяют три отдела: нижний – аркозово-филлитовый (подрудный); средний – рудоносный, представленный железистыми кварцитами и роговиками, и верхний – глинисто-сланцевый (надрудный). Геологическая структура бассейна очень сложная (рис. 1). Криворожская серия образует сложный синклинорий, состоящий из синклинальных и антиклинальных складок с падением крыльев под углами 45–80. Шарниры синклиналей погружаются под углом до 40 в северном направлении. В бассейне выделяется ряд рудоносных структур (с юга на север): Ингулецкая (Южное рудное поле), Саксаганская (Главное, или Саксаганское рудное поле), Первомайская, Анновская, Желтореченская (Северное рудное поле), Попельнонастовская.

Среди железистых кварцитов различают магнетитовые, магнетит-гематитовые, гематитовые типы и оксидные их разности. Богатые руды, состоящие в основном из оксидов и гидрооксидов железа, слагают пласто-, столбо-, штоко- и линзообразные залежи среди железистых кварцитов. Они характеризуются высоким содержанием Fe (54–64 %) и низкими концентрациями вредных примесей (S 0,03–0,15 %, P 0,04–0,26 %). Запасы богатых руд составляют 1,5 млрд т (среднее содержание Fe 57,6 %), железистых кварцитов-18 млрд т (среднее содержание Fe 35,9 %).

МЕСТОРОЖДЕНИЯ И РУДОПРОЯВЛЕНИЯ В БЕЛАРУСИ. Железные руды выявлены в породах кристаллического фундамента и осадочном чехле (болотные руды, сидерит). В кристаллическом фундаменте известны 2 месторождения и 10 рудопроявлений. Наиболее крупным месторождением является Околовское , расположенное в Столбцовском районе Минской области. Железистые кварциты связаны со стратифицированными образованиями околовской серии (возраст около 2 млрд лет). Они находятся в тесной парагенетической ассоциации с вмещающими плагиогнейсами и амфиболитами. Залегание железистой толщи осложнено тектоническими нарушениями субширотного, субмеридионального и северо-западного простирания. На месторождении выявлены три горизонта железистых кварцитов мощностью от 20–80 до 125–259 м, имеющих пластообразную форму, моноклинальное залегание с падением на юго-восток под углом 60–80. В горизонтах выделяется до 5–6 рудных пластов. Развиты два основных типа руд: силикатно-магнетитовые кварциты и магнетитовые амфиболиты. Главный рудный минерал-магнетит, изредка встречаются пирит, пирротин, халькопирит, ильменит, а в слабо развитой зоне окисления – мартит, гематит и лимонит. Среднее содержание железа в продуктивных пластах 27 %. Руды хорошо обогащаются. По данным предварительной разведки запасы железных руд категории С 1 до глубины 700 м составляют 340 млн т.

Новоселковское месторождение ильменит-магнетитовых руд находится в Кореличском районе Гродненской области. Оно контролируется небольшой (1,50,5 км) интрузией габбро, испытавшей метаморфизм в условиях амфиболитовой фации. Месторождение разбито тектоническими нарушениями (типа сбросов) северо-западного простирания на три блока с амплитудой смещения около 100 м. При бортовом содержании Fe общ. 15 % в каждом из них выделяется от трех до пяти рудных тел пластообразной, линзообразной формы мощностью от 4 до 128 м, протяженностью по простиранию от 110 до 411 м и по падению – от 110 до 640 м. Главными рудными минералами являются магнетит (до 60 %) и ильменит (до 30 %), второстепенными – пирит и пирротин. Среднее содержание основных компонентов в рудах колеблется в пределах (%): Fe общ. 23,5–35,7; TiO 2 4,2–6,0; V 2 O 5 0,15–0,24; P 2 O 5 0,48–0,51; S 0,8–1,04.

Железо было известно человеку еще в первобытное время. Исторический период, когда человек познакомился с железом и начал активно его использовать в своем обиходе, именуется железным веком. Еще в І тыс. до н.э. люди научились добывать железо в штольнях, а также уже знали сталь и чугун, которые являются конечными основными компонентами железной руды.

Спустя тысячелетия, железо и по сей день остается одним из наиболее распространенных металлов, который используется в различных сферах человеческой деятельности. Производство железа связано с добычей железных руд.

Железными рудами называются образованные в природе минералы, в составе которых содержится железо и его соединения. Стоит отметить, что определенное процентное содержание железа находится абсолютно во всех горных породах, однако не каждые из них являются железными рудами. Таковыми могут называться только те, содержания железа в которых достаточно для его извлечения с точки зрения экономической выгоды.

Основные железные руды

Железные руды имеют свою классификацию. Ученые выделяют следующие их типы:

• Титано-магнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые в базитах и ультрабазитах;
• Апатит-магнетитовые в карбонатитах;
• Магнетитовы и магно-магнетитовые в скарнах;
• Магнетит-гематитовые в железных кварцитах;
• Мартитовые и мартит-гидрогематитовые (богатые руды, образуются по железным кварцитам);
• Гетит-гидрогётитовые в корах выветривания.

Однако, наиболее приоритетным из всех типов железных руд считается магнитный железняк, в составе которого содержится до 70% окиси и закиси железа.

Черная металлургия железные руды разделяет на три класса:

1. Сепарированная. Имеет низкий процент содержания железа;
2. Аглоруда. Железо присутствует в ее составе в среднем значении;
3. Окатыши. Сырая железосодержащая масса, имеющая в своем составе, как правило, примесь известняка.

Месторождения железной руды

По мировой статистике, сегодня на планете Земля успешно разработаны месторождения, в которых содержится порядка 160 млрд. тонн железной руды и около 80 млрд. тонн железа. Бассейны железной руды были обнаружены на территории России, Бразилии, Австралии, Украины, Китая, Индии, США и прочих. Однако, месторождения с максимальной концентрацией чистого железа содержатся на российской и бразильской территории. Железные руды в России добываются на территории Южного Урала, Свердловской области (Качканарское месторождения), Курской магнитной аномалии, а также в других регионах страны.

Среди промышленных месторождений выделяют главные и второстепенные. Месторождения каждой указанной группы классифицируются согласно типам. Сегодня среди месторождений первой группы выделяют:

1. Месторождения железистых кварцитов и богатых руд;
2. Пластовые осадочные;
3. Скарновые железорудные;
4. Комплексные титаномагнетитовые.

Ко второй группе относятся:

1. Комплексные карбонатитовые апатит-магнетитовые;
2. Железорудные магно-магнетитовые;
3. Железорудные сидеритовые;
4. Железорудные и железомарганцевые оксидные пластовые месторождения в вулканогенно-осадочных толщах;
5. Железорудные пластообразные латеритные месторождения.

Добыча железной руды

Экономически выгодно производить добычу железной руды с наибольшим содержанием железа. Таким образом, ее залежи разделяются на богатые и бедные. Первые характеризуются наличием в своем составе железа в количестве 57% и более. Вторые, в свою очередь, имеют значительно меньшее содержание железа - около 26%.

В мире изо дня в день увеличивается количество добычи данного полезного ископаемого. Добыча железной руды осуществляется, главным образом, открытым методом. Его особенностью является тот факт, что вся необходимая для проведения работ техника транспортируется на месторождение, где происходит формирование карьера. Его средняя глубина составляет, как правило, 500 метров. С диаметром ситуация обстоит иначе - на него имеют влияние особенности месторождения. Железная руда извлекается с помощью специальной техники и транспортируется на предприятия с целью ее дальнейшей переработки. Открытый способ имеет некоторые несовершенства, заключающиеся в возможности добывать полезные те ископаемые, залежи которых располагаются неглубоко под землей.

В противном случае ископаемые извлекаются из земных недр шахтным методом. Для этого первым делом формируется ствол, от которого в разные стороны разветвляются коридоры (штреки). Обнаруженную руду целиком невозможно извлечь, в связи с чем ее взрывают прямо в шахте, после чего частями поднимают руду на дневную поверхность. Данный метод добычи обладает высокой эффективностью. Но, не смотря на это, он отличается своей опасностью и дороговизной.

Это не единственные два метода добычи железных руд, существует еще, так называемый, СГД или скважинная гидродобыча. Его суть заключается в формировании скважины, через которую к залежам ископаемого подводятся трубы с гидромонитором. По трубам под очень высоким давлением подается вода, струя которой осуществляет дробление породы. После этого порода поднимается наверх.

Последний способ, сравнительно с предыдущим, имеет один большой плюс и минус одновременно. В то время, как он является абсолютно безопасным, он также является и малоэффективным, поскольку с его помощью удается извлечь порядка 3% руды, тогда как шахтный метод позволяет добыть до 70%.

Ученые постоянно работают над совершенствованием данного метода. И, возможно, через какое-то время СГД удастся опередить по добыче ископаемых шахтный и карьерный методы.

Железная руда представляют собой особое минеральное образование, включающее железо, а также его соединения. Руду считают железной в том случае, если она содержит этот элемент в достаточных объемах для того, чтобы было экономически выгодно его извлекать.

Основной разновидностью железной руды является магнитный железняк. Он содержит почти 70% окиси и закиси железа. Эта руда имеет черный или серо-стальной цвет. на территории России добывают на Урале. Встречается он в недрах Высокая, Благодать и Качканар. На территории Швеции его находят в окрестностях Фалуня, Даннемора и Гелливара. В США - это Пенсильвания, а в Норвегии - Арендаль и Персберг.

В черной металлургии железорудную продукцию разделяют на три вида:

Сепарированную железную руду (с низким содержанием железа);

Аглоруду (со средним содержанием железа);

Окатыши (сырую железосодержащую массу).

Морфологические типы

Богатыми считаются такие залежи железной руды, которые содержат более 57% железа в своем составе. К бедным рудам относят те, в которых не менее 26% железа. Ученые разделили железную руду на два морфологических типа: линейный и плоскоподобный.

Железная руда линейного типа представляет собой рудные клиновидные тела в зонах изгибов и земных разломов. Данный тип отличается особенно большим содержанием железа (от 50 до 69%), но сера и фосфор в такой руде содержится в небольшом количестве.

Плоскоподобные залежи встречаются на вершинах пластов железистых кварцитов, которые представляют собой типовую кору выветривания.

Железная руда. Применение и добыча

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

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. 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.

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

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

Виды железных руд.

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

По происхождению руду делят на:

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

Железные руды также разделяют на:

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

Этапы металлургического производства.

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

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

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

Процесс производства чугуна.

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

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

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

Полученный чугун бывает разных видов:

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

Производство стали.

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

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

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

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

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

Продукция черной металлургии.

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

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

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.

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.

В черной металлургии используются три основных вида железорудной продукции:

— сепарированная железная руда (низкое содержание железа);

— аглоруда (среднее содержание железа);

— окатыши (сырая железосодержащая массы)

Залежи 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 плоскоподобные.

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.

Основные промышленные типы месторождений железной руды:

• — пластовые осадочные месторождения;
• — комплексные титаномагнетитовые месторождения;
• — месторождения железистых кварцитов и богатых руд;
• — скарновые железорудные месторождения;

Второстепенные промышленные типы месторождений железной руды:

• — железорудные сидеритовые месторождения;
• — железорудные пластообразные латеритные месторождения;
• — комплексные карбопатитовые апатит-магнетитовые 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 годом 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%.

Как добывают руду

Рассмотрим несколько основных вариантов добычи железной руды. В каждом конкретном случае выбор в пользу той или иной технологии делается с учетом расположения полезных ископаемых, экономической целесообразности использования того или иного оборудования и т.п.

В большинстве случаев, добыча руды происходит карьерным способом. То есть для организации добычи, сначала вырывается глубокий карьер приблизительно 200-300 метров в глубину. После этого прямо из его дна на больших машинах вывозится железная руда. Которая сразу же после добычи на тепловозах переправляется на различные комбинаты, где из нее изготавливается сталь. На сегодняшний день многие крупные предприятия производят добычу руды, в том случае если у них есть все необходимо оборудование для проведения таких работ.

Рыть карьер следует с использованием больших экскаваторов, однако следует учесть то, что данный процесс может отнять у вас достаточно много лет. После того как экскаваторы дороют до самого первого пласта железной руды, необходимо сдать ее на анализ экспертам, чтобы они смогли определить какой именно процент железа в ней содержится. Если этот процент будет не менее 57, то в таком случае будет экономически выгодным решение о добычи руды в этой местности. Такую руда можно смело перевозить на комбинаты, ведь после переработки из нее обязательно получится сталь высокого качества.

Однако это еще не все, следует очень тщательно проверять сталь, которая появляется в результате переработки железной руды. Если качество добываемой руды не будет соответствовать европейским стандартам, то следует понять, как улучшить качество производства.

Недостаток открытого метода состоит в том, что он позволяет добывать железную руду только на сравнительно небольшой глубине. Поскольку нередко она лежит гораздо глубже – на расстоянии в 600-900 м от поверхности земли – приходится строить шахты. Сначала делают ствол шахты, который напоминает очень глубокий колодец с надежно укрепленными стенками. От ствола в разные стороны отходят коридоры, которые называются штреками. Найденную в них железную руду взрывают, а затем ее куски с помощью специального оборудования поднимают на поверхность. Этот способ добычи железной руды эффективен, но в то же время связан с серьезной опасностью и затратен.

Есть и еще один способ, позволяющий добывать железную руду. Он называется СГД или скважинная гидродобыча. Руду извлекают из-под земли следующим образом: бурят глубокую скважину, опускают туда трубы с гидромонитором и с помощью очень сильной водной струи дробят породу, а затем поднимают ее на поверхность. Этот способ безопасен, однако, к сожалению, он пока неэффективен. Благодаря этому методу удается добыть только около 3% железной руды, в то время как с помощью шахт добывается примерно 70%. Тем не менее, разработкой метода скважинной гидродобычи занимаются специалисты, а потому есть надежда, что в будущем именно этот вариант станет основным, вытеснив карьеры и шахты.