Железная руда формула. Полезные ископаемые: Железные руды. Запасы в России

Железная руда стала добываться человеком много веков назад. Уже тогда стали очевидными преимущества использования железа.

Найти минеральные образования, содержащие железо, довольно легко, так как этот элемент составляет около пяти процентов земной коры. В целом, железо является четвертым по распространенности элементом в природе.

В чистом виде найти его невозможно, железо содержится в определенном количестве во многих типах горных пород. Наибольшее содержание железа имеет железная руда, добыча металла из которой является наиболее экономично выгодным. От ее происхождения зависит количество содержащегося в ней железа, нормальная доля которого в составе около 15%.

Химический состав

Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:

• очень богатые, когда содержание железа в рудах превышает 65%;
• богатые, процент железа в которой варьируется в диапазоне от 60% до 65%;
• средние, от 45% и выше;
• бедные, в которых процент полезных элементов не превышает 45%.

Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.

Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.

Состав железных руд крупных месторождений

Пустая порода также может содержать железо, но ее переработка экономически не целесообразна. Наиболее часто встречающиеся минералы представляют собой оксиды, карбонаты и силикаты железа.

Следует отметить, что в составе железистых пород может содержаться огромное количество вредных веществ, среди которых можно выделить серу, мышьяк, фосфор и другие.

Типы железных руд

На сегодняшний день выделяется множество видов железных руд, характеристики и названия которых зависят от состава.

Наиболее часто в природе встречается такой вид, как красный железняк, в основе которого лежит оксид под названием гематит. Этот оксид содержит в составе количество железа, превышающее 70%, и минимальное количество побочных примесей.

Физическое состояние данного оксида может варьироваться от порошкообразного до плотного.

Бурый железняк представляет собой оксид железа с содержанием воды. Его очень часто называют лимонитом. В его составе значительно меньше железа, количество которого обычно не превышает четверти. В природе такой железняк содержится в виде рыхлой, пористой породы, со значительным содержанием марганца и фосфора. Обычно обильно насыщен влагой, имеет в качестве пустой породы глину. Из него очень часто делают чугун, несмотря на незначительную часть железа, так как он очень легко перерабатывается.

Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку. Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.

Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.

Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.

Отрасли применения

Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.

Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.

Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:

1. Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
2. Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
3. Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
4. Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
5. Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
6. Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.

Месторождения железной руды

Мировые запасы железной руды ограничены в количестве и своем местоположении. Территории скопления запасов руд называют месторождениями. На сегодняшний день месторождения железных руд делят на:

1. Эндогенные. Они характеризуются особым расположением в земной коре, обычно в виде титаномагнетитовых руд. Формы и расположения таких вкраплений разнообразны, могут быть в форме линз, пластов, расположенных в земной коре в виде залежей, вулканообразовных залежей, в виде различных жил и других неправильных форм.
2. Экзогенные. К этому типу относятся залежи бурых железняков и других осадочных пород.
3. Метаморфогенные. К которым относятся залежи кварцитов.

Месторождения таких руд можно встретить на территории всей нашей планеты. Наибольшее количество залежей сконцентрировано на территории постсоветских республик. В особенности Украины, России и Казахстана.

Большие запасы железа имеют такие страны как Бразилия, Канада, Австралия, США, Индия и ЮАР. При этом практически в каждой стране на земном шаре имеются свои разрабатываемыми месторождения, в случае дефицита которых, порода импортируется из других стран.

Обогащения железных руд

Как было указано, существует несколько типов руд. Богатые можно перерабатывать непосредственно после извлечения из земной коры, другие необходимо обогатить. Кроме процесса обогащения, переработка руды включает в себя несколько этапов, таких как сортировка, дробление, сепарация и агломерация.

На сегодняшний день существует несколько основных способов обогащения:

1. Промывка.

Применяется для очистки руд от побочных примесей в виде глины или песка, вымывание которых проводят с помощью струй воды под высоким давлением. Такая операция позволяет увеличить количество содержимого железа в бедной руде примерно на 5%. Поэтому его используют только в комплексе с другими типами обогащения.

1. Гравитационная очистка.

Выполняется с помощью специальных типов суспензий, плотность которых превышает плотность пустой породы, но уступает плотности железа. Под воздействием гравитационных сил побочные компоненты поднимаются на верх, а железо опускается на низ суспензии.

1. Магнитная сепарация.

Наиболее распространенный способ обогащения, который основывается на различном уровне восприятия компонентами руды воздействия магнитных сил. Такую сепарацию могут проводить с сухой породой, мокрой, или в поочередном сочетании двух ее состояний.

Для переработки сухой и мокрой смеси используют специальные барабаны с электромагнитами.

1. Флотация.

Для этого метода раздробленную руду в виде пыли опускают в воду с добавлением специального вещества (флотационный реагент) и воздуха. Под действием реагента железо присоединяется к воздушным пузырькам и поднимается на поверхность воды, а пустая порода опускается на дно. Компоненты, содержащие железо, собираются с поверхности в виде пены.

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 - основное сырье для металлургической промышленности мира. Рынок железной руды в значительной мере влияет на экономику разных стран.

Сегодня основным потребителям этого металлургического сырья является Китай. Отметим, что именно эта азиатская страна по производству стали в мире занимает лидирующие позиции, поставляя на мировой рынок практически 50 процентов металла.

Посмотрим, каковы запасы железных руд в мире на сегодняшний день и кто лидирует в рейтинге стран, добывающих железную руду.

Запасы железных руд в разных странах мира.

Известно, что на сегодняшний день в 98 странах мира выявлены месторождения железной руды разного качества. По оценкам экспертов мировые запасы железной руды могут составлять порядка 790 миллиардов тон. На сегодняшний день общие запасы железных руд в мире приравниваются к 464 миллиардам тонн. Отметим, что из них подтвержденными на данный момент являются около 200 миллиардов тонн.

В большинстве своем мировые запасы составляют железные руды низкие и средние по качеству. В долевом отношении на них приходится более 87 процентов от общего разведанного запаса в мире. Такие руды содержат в себе железа от 16 до 40 процентов и требуют впоследствии дополнительного обогащения. К примеру, в России, одной из пяти лидеров-стран по добычи руды, только чуть более 12 процентов добывается железной руды высокого качества (в которой содержание железа не меньше 60%).

Оговоримся, что сегодня железная руда добывается в более пятидесяти странах мира. При этом основная часть этого сырья (до 78 процентов) поставляется из пяти стран-лидеров: Китая, Бразилии, России, Австралии и Индии.

Лидер по добычи железной руды - Китай. В 2010 году тут добыли 900 миллионов тонн, к 2013 году это цифра увеличилась и составила за весь 2012-ый около 1,3 миллиарда тонн.

Отметим, что за два года первая пятерка лидеров по добыче руды нисколько не изменилась. Так, следом за Китаем идет Австралия, в которой за два года также увеличился объем добываемой руды с 420 до 525 миллионов тонн. Об этом говорится в отчете Геологической службы США. На третьем месте - Бразилия, где в 2012 году было добыто 375 миллионов тонн (что превышает показатели 2010 года всего 5 миллионов тонн). Четвертое и пятое место у Индии и России соответственно, здесь в прошлом гуду было добыто 245 и 100 миллионов тонн.

Заметим, что Украина, которая является самой богатой страной по залежам железа, в 2012 году добыла всего 81 миллион тонн.

В общем же в 2012 году в мире всеми компаниями было добыто 3 миллиарда тонн руды.

Приведем небольшую таблицу запасов железа в разных странах мира, согласно оценкам METALRESEARCH:

Как видно, в пятерку лидеров по запасам железной руды не входит Индия, где официально подтверждено на 2012 год (данные Геологической службы США) не более 7 миллиардов тонн. При этом напомним, что по добычи Индия в мире занимает четвертое место.

Если говорить не о руде, а собственно о полезном железе, то лидерами тут будут Россия и Бразилия.

В контексте последней статистики, отметим, что в производстве (для выплавки в доменных печах) может применяться только руда, содержащая не меньше 55 процентов железа. В противном случае ее дополнительно обогащают железом, доводя уровень содержания до 60 процентов.

Крупнейший железорудный район мира - Курская магнитная аномалия.

На сегодняшний день самым крупным месторождением железной руды в мире считается Курская магнитная аномалия (Россия). Разведанные запасы руды - 30 миллиардов тонн.

Курская магнитная аномалия охватывает несколько областей - Орловскую, Курскую и Белгородскую. Железные руды здесь залегают на территории площадью около 160 квадратных километров (отмечается, что залежи захватывают около девяти областей страны).

Согласно официальным данным, запасы кварцитов (разведанные) составляют более 25 миллиардов тонн (содержание железа в руде не превышает 37 процентов). Также здесь есть большие залежи богатой руды (до 66%) - около 30 миллиардов тонн.

Заметим, что руда на Курской магнитной аномалии добывается двумя способами: открытым (на месторождениях Лебединское, Стойленское и Михайловское) и в подземных месторождениях (Коробковское).

Отметим, что по подсчетам ученых перспективные запасы железной руды в этой аномалии могут составляться порядка 200 миллиардов тонн. Эксперты отмечают, что объемы добычи руды на месторождениях Курской магнитной аномалии будут сохраняться до 2020 года, в последующем же возможен спад.

Перспективным направлением для России, как одной из стран, имеющей большие ресурсы железной руды, по мнению ученых и специалистов горнодобывающей отрасли, станет разработка месторождений с богатыми рудами (до 70 процентов), которые находятся в пределах Курской магнитной аномалии.

Железная руда - это горная порода, в состав которой входит естественное скопление разных минералов и обязательно, в том или ином соотношении, присутствует железо, которое можно выплавить из руды. Компоненты, входящие в состав руды могут быть самыми разнообразными. Чаще всего, она содержит следующие минералы: гематит, мартит, сидерит, магнетит и другие. Количественное содержание железа, содержащееся в руде, неодинаковое, в среднем оно колеблется от 16 до 70 %.

В зависимости от количества содержания железа в руде, ее делят на несколько типов. Железная руда, содержащая в себе более 50 % железа, называется богатой. Обычные руды в свой состав включают не менее 25 % и не более 50 % железа. Бедные руды имеют небольшое содержание железа, оно составляет всего лишь четвертую часть от общего количества химических элементов, входящих в общее содержание руды.

Из железных руд, в которых находится достаточное содержание железа, выплавляют , для этого процесса ее чаще всего обогащают, но могут использовать и в чистом виде, это зависит от химического состава руды. Для того чтобы произвести , необходимо точное соотношение определенных веществ. Это влияет на качество конечного продукта. Из руды могут выплавлять и использовать по назначению и другие элементы.

В целом, все месторождения железных руд разделяют на три главные группы, это:

Магматогенные месторождения (образованные под воздействием высоких температур);
экзогенные месторождения (образованные в результате отложения осадков и выветривания горных пород);
метаморфогенные месторождения (образованные в результате осадочной деятельности и последующего влияния высокого давления и температуры).

Эти основные группы месторождений могут в свою очередь подразделяться еще на некоторые подгруппы.

Очень богата месторождениями железной руды. На ее территории содержится более половины общемировых залежей железной породы. К наиболее обширному месторождению относится Бакчарское месторождение. Это один из самых крупных источников залежей железных руд не только на территории Российской Федерации, но и во всем мире. Данное месторождение располагается в Томской области в районе рек Андромы и Иксы.

Залежи руды были здесь обнаружены в 1960 году, во время поиска нефтяных источников. Месторождение раскинулось на весьма обширную площадь, составляющую 1600 кв. метров. Залежи железной руды располагаются на глубине 200 метров.

Бакчарские железные руды богаты железом на 57 %, они также включают в свой состав и другие полезные химические элементы: фосфор, золото, платину, палладий. Объем железа в обогащенной железной руде доходит до 97 %. Общий же запас руды на данном месторождении исчисляется в 28,7 миллиардах тонн. Для добычи и разработки руды от года к году усовершенствуются технологии. Карьерную добычу предполагают заменить скважинной.

В Красноярском крае, примерно в 200 км от города Абакана, в западном направлении, размещается Абагасское месторождение железной руды. Преобладающий химический элемент, входящий в состав здешних руд – это магнетит, его дополняет мушкетовит, гематит, пирит. Общий состав железа в руде не так уж велик и составляет 28 %. Активные работы по добыче руды на данном месторождении ведутся с 80-х годов, несмотря на то, что открыто оно было еще в 1933 году. Месторождение состоит из двух частей: Южной и Северной. Каждый год в этом месте добывают в среднем чуть более 4 млн. тонн железной руды. Общее количество запасов железных руд на Абасском месторождении составляет 73 млн. тонн.

В Хакассии, недалеко от города Абаза в районе Западного Саяна, разработано Абаканское месторождение. Открыто оно было в 1856 году, и с тех пор добыча руды ведется регулярно. За период с 1947 по 1959 года на Абаканском месторождении были возведены специальные предприятия по добыче и обогащению руд. Первоначально добычу вели открытым способом, а позднее перешли на подземный способ, устроив 400-метровую шахту. Местные руды богаты магнетитом, пиритом, хлоритом, кальцитом, актинолитом, андезитом. Содержание железа в них составляет от 41,7 до 43,4 % с добавлением серы и . Уровень ежегодной добычи в среднем равен 2,4 млн. тонн. Общий запас залежей составляет 140 млн. тонн. В Абазе, Новокузнецке и Абакане расположены центры добычи и переработки железной руды.

Курская магнитная аномалия славится своими богатейшими залежами железной руды. Это крупнейший железный бассейн во всем мире. Здесь залегает более 200 миллиардов тонн руды. Эта сумма является весомым показателем, ведь она составляет половину запасов железной руды на всей планете в целом. Располагается месторождение на территории Курской, Орловской и Белгородской областей. Ее границы простираются в пределах 160 000 кв. км, включая в себя девять центральных и южных областей страны. Магнитная аномалия была обнаружена здесь очень давно, еще в XVIII веке, но более обширные залежи руды стало возможным обнаружить только в прошлом веке.

Богатейшие запасы железной руды начали активно добывать здесь только в 1931 году. В этом месте хранится запас железной руды, равный 25 миллиардам тонн. Содержание железа в ней колеблется от 32 до 66 %. Добыча ведется и открытыми, и подземными способами. Курская магнитная аномалия включает в свой состав Приоскольское и Чернянское месторождение железной руды.

По наличию прогнозируемых запасов железной руды Россия занимает лишь третье место, уступая Бразилии и Штатам. Общее количество руды в РФ оценивается примерно в 120,9 млрд тонн. Если считать по достоверности «разведданных», то наиболее точно определены запасы (категория Р1) в 92,4 млрд тонн, чуть меньше вероятность добычи в полном объеме у 16,2 млрд тонн (категория Р2) и вероятность добычи разведанной руды – 2,4 млрд тонн (категория Р3). При этом среднее содержание железа составляет 35,7%. Основная часть ресурсов сосредоточена на КМА (Курская магнитная аномалия), расположенной на европейской части России. Меньшее значение имеют месторождения, расположенные в Сибири, на Дальнем Востоке.

Распределение запасов руд по России

Доля высококачественной руды, не требующей обогащения, с количеством железа не менее 60% в России составляет почти 12,4%. В основном руды средние и бедные, с содержанием железа в пределах 16-40%. Тем не менее, большими запасами богатых руд в мире обладает только Австралия. 72% российских запасов относятся к категории рентабельных.

Сегодня в РФ насчитывается 14 крупнейших месторождений. Из них 6 находятся в районе аномалии (т.е., больше половины), что обеспечивает 88% разработки железных руд. Госбаланс РФ на своем учете имеет 198 месторождений, 19 из которых имеет забалансовые запасы. Основные места добычи железной руды, расположенные в убывающем порядке (по объему добываемых полезных ископаемых):
- месторождение Михайловское (в Курской области);
- м. Гусевгорское (в Свердловской обл.);
- м. Лебединское (в белгородской обл.);
- м. Стойленское (в Белгородской обл.);
- м. Костомукшское (Карелия);
- м. Стойло-Лебединское (в Белгородской обл.);
- м. Ковдорское (в Мурманской обл.);
- м. Рудногорское (в Иркутской обл.);
- м. Коробковское (в Белгородской обл.);
- м. Оленегорское (в Мурманской обл.);
- м. Шерегешевское (в Кемеровской обл.);
- м. Таштагольское (в Кемеровской обл.);
- м. Абаканское (Хакасия);
- м. Яковлевское (в Белгородской обл.).

В течение последнего десятилетия в РФ наблюдается рост добычи железной руды. Среднегодовой прирост составляет около 4%. Однако, есть к чему стремиться: доля российской руды в общемировой добыче - менее 5,6%. В основном вся руда в России добывается на КМА (54,6%). В Карелии и Мурманской области объем составляет 18% от общей добычи, в Свердловской области выдают «на гора» 16% руд.