Железная руда

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.

Россия – земля, которую природа щедро одарила таким минеральным богатством как железная руда. Чтобы хотя бы примерно оценить это везение, достаточно представить роль металлических предметов в нашей жизни и перекинуть логический мостик к категориям производства.

Недаром времена, когда они только вошли в жизнь людей сотни веков назад, изменения в укладе и сознании человечества оказались настолько велики, что эпоха эта стала именоваться «железным веком».

Образование руд

Таким образом, на вопрос: «что такое руды?» наиболее полно можно ответить так. Руда – это горная порода с промышленным содержанием в ней металлов. Только в этом случае она имеет ценность. Руды металлов образуются при остывании магмы, которая содержит их соединения. При этом они кристаллизуются, распределяясь по величине своего атомного веса. Наиболее тяжелые оседают на дно магмы и выделяются в отдельный слой. Другие минералы образуют горные породы, а оставшаяся от магмы гидротермальная жидкость растекается по пустотам. Содержащиеся в ней элементы, застывая, образуют жилы. Горные породы, разрушаясь под воздействием природных сил, откладываются на дне водоемов, образуя осадочные отложения. В зависимости от состава горных пород формируются различные руды металлов.

Какие бывают руды

Руда отличается по концентрации содержащегося в ней элемента. Она бывает обогащенной (с концентрацией от 55%) и бедной (от 26%). Бедные руды целесообразно применять в производстве только после обогащения.

По происхождению выделяют следующие виды руд:

• Магматогенная (эндогенная) – образовавшаяся под воздействием высокой температуры;
• Поверхностная – осевшие остатки элемента на дне морских бассейнов;
• Метаморфогенная – полученная под воздействием экстремально высокого давления.

Основные соединения минералов с содержанием железа:

• Гематит (красный железняк). Самый ценный источник железа с содержанием элемента от 70% и с минимальной концентрацией вредных примесей.
• Магнетит. Химический элемент с содержанием металла от 72% отличается высокими магнитными свойствами и добывается на магнитных железняках.
• Сидерит (карбонат железа). Отмечается большое содержание пустой породы, самого железа в нем около 45-48%.
• Бурые железняки. Группа водных окислов с низким процентом железа, с примесями марганца и фосфора. Элемент с такими свойствами отличается хорошей восстанавливаемостью и пористой структурой.

Ударная вязкость стали 45

Сфера применения

Производство и потребление редких металлов и элементов растёт с каждым годом. Особую потребность в них испытывают самые перспективные отрасли науки и техники.

Радиоэлектроника

Саму основу полупроводниковых приборов составляют такие химические элементы, как галлий, германий, индий, селен, теллур. В современных мобильных устройствах насчитывается порядка двух десятков редкоземельных металлов. Стоящие на каждом рабочем столе дисплеи мониторов содержат в своём составе европий, иттрий, тербий. На базе ниобия созданы сверхпроводящие материалы. Создание современной электронной лампы невозможно без бериллия, вольфрама, молибдена, циркония и тория.

Приборостроение

Очень широкое применение редкие металлы находят в приборостроении. Это, прежде всего рубидий и цезий – наиболее востребованные материалы при производстве фотоэлементов. Кроме того из редких металлов изготавливают сверхмощные магниты, электровакуумную технику, люминесцентные лампы, солнечные батареи. Множество современных технических средств содержит в своём составе драгоценные материалы: платину, золото, серебро, иридий, палладий, родий. Радиоактивные металлы широко используются в изготовлении приборов для научных исследований и медицины.

Атомная техника

Использование явления радиоактивности в своё время послужило основой создания ядерной энергетики. Реакторы современных атомных электростанций, ледоколов, атомных подводных лодок работают на уране. Кроме того в атомной технике достаточно широко используются: бериллий, цирконий, гафний, ниобий, тантал, ванадий и литий. И это – далеко не предел. Современные исследования термоядерных реакций, а в перспективе и создание новых атомных установок в самых различных отраслях потребуют всё большего привлечения редких минералов и элементов.

Машиностроение

Современное машиностроение имеет в своём арсенале более 60 металлов и тысячи сплавов. Значительную часть из них составляют редкие металлы. Очень часто они выступают в качестве важных добавок в составе сплавов. Именно благодаря таким добавкам, создаются высокопрочные соединения, устойчивые к высоким температурам, химическому и механическому воздействию, коррозии.

Сфера применения редких металлов в машиностроении всеобъемлюща. Они встречаются всюду: начиная от нано технологий – до изготовления космических аппаратов и гигантских судов.

Химическая промышленность

Химическая отрасль немыслима без использования редких металлов и их соединений. Они повсюду: в технологическом оборудовании, среди контрольно-измерительных приборов и непосредственно в самих химических процессах. С помощью катализаторов из редких металлов сегодня мы получаем сахар, спирт, щавелевую кислоту, производим разнообразные виды топлив и технологическое сырьё.

Металлургия

Именно металлургия служит основным проводником редких металлов во все отрасли мирового хозяйства. Ведь лишь благодаря самим металлургическим процессам и получаются готовые изделия этих химических элементов. Но это далеко не всё. Важную роль играют эти минералы и в производстве чёрной и цветной металлургии, позволяя получать металлы и сплавы с заранее заданными свойствами.

Добыча железных руд в промышленных масштабах

Добывать руду человечество начало очень давно, но чаще всего это было сырье низкого качества со значительными примесями серы (осадочные породы, так называемое «болотное» железо). Масштабы разработки и выплавки постоянно увеличивались. Сегодня выстроена целая классификация различных месторождение железистых руд.

Основные типы промышленных месторождений

Все залежи руды делят на типы зависимо от происхождения породы, что в свою очередь позволяет выделить главные и второстепенные железнорудные районы.

Главные типы промышленных залежей железной руды

К ним относят следующие месторождения:

Залежи различных типов железной руды (железистые кварциты, магнитный железняк), образованной метаморфическим способом, что позволяет добывать на них очень богатые по составу руды. Обычно месторождения связаны с древнейшими процессами образования горных пород земной коры и залегают на образованиях называемых щитами.

Наиболее известные месторождения такого типа: Курская магнитная аномалия, Криворожский бассейн, озеро Верхнее (США/Канада), провинция Хамерсли в Австралии, и железнорудный район Минас-Жерайс в Бразилии.

Залежи пластовых осадочных пород. Эти месторождения образовались вследствие оседания богатых железом соединений, которые имеются в составе разрушенных ветром и водой минералов. Яркий образец железной руды в таких залежах – бурый железняк.

Наиболее известные и большие месторождения – это Лотарингский бассейн во Франции и Керченский на одноименном полуострове (Россия).

• Скарновые месторождения. Обычно руда имеет магматическое и метаморфическое происхождение, пласты которой после образования были смещены в момент образования гор. То есть железная руда, располагающаяся слоями на глубине, была смята в складки и перемещена на поверхность во время движения литосферных плит. Такие залежи размещаются чаще в складчатых областях в виде пластов или столбов неправильной формы. Образовались магматическим способом. Представители таких месторождений: Магнитогорское (Урал, Россия), Сарбайское (Казахстан), Айрон-Спрингс (США) и прочие.
• Титаномагнетитовые залежи руд. Их происхождение магматическое, чаще всего встречаются на выходах древних коренных пород – щитов. К ним относят бассейны и месторождения в Норвегии, Канаде, России (Качканарское, Кусинское).
• В России за 2016 год открыто около сотни месторождений полезных ископаемых

К второстепенным месторождениям относят: апатит-магнетитовые, магно-магнетитовые, сидеритовые, железомарганцевые залежи, разрабатываемые на территории России, стран Европы, Кубы и прочих.

Изготовление устройства своими руками

Стойку для дрели можно соорудить самостоятельно. Для начала необходимо определиться с основными частями устройства:

• столешница;
• вертикальная направляющая часть;
• крепление инструмента;
• механизм для поднятия или опускания;
• рукоятка.

Стойку делают в двух возможных вариантах – деревянную или металлическую. Для первого варианта устройства понадобятся следующие материалы:

• лист из дерева толщиной в 20 мм;
• стержень для установки конструкции для поднятия и опускания дрели;
• 20 коротких шурупов;
• 30 длинных шурупов;
• клей для склеивания древесины;
• ножовка;
• струбцина;
• отвертка;
• дрель;
• наждачная бумага для шлифовки изделия.

Деревянная стойка для дрели подходит только в том случае, если нужно просто сверлить отверстия в предметах. В противном случае рекомендуется конструировать металлическое устройство. Для этого следует подготовить:

• станину;
• стойку;
• ручку;
• дополнительные части устройства, чтобы повысить его функциональность.

Размер крепления дрели зависит от диаметра ее шейки.

Такую стойку для дрели изготовить достаточно легко. А если ее дополнить, то она будет выполнять намного больше функций. Перед тем как приступить к изготовлению конструкции, необходимо изучить чертежи и разобраться в технологических нюансах.

Месторождения железной руды в России

Самое крупное месторождение в мире – Курская магнитная аномалия. Природное творение настолько грандиозное, что к его осознанию шли с конца 16 века. Навигационные приборы сходили с ума от мощи электрического поля, воздействующего из-под земли на протяжении более 150 квадратных километров. Рудные запасы исчисляются миллиардным тоннажем.

В Оленегорском месторождении под Муромском разрабатываются залежи магнетитовых кварцитов.

На Кольском полуострове добывают магнетит, оливин, апатит и магнезиоферрит из Еиско-Ковдорского скопления, много рудников в Карелии на территории Костомукшского месторождения.

Одно из старейших мест добычи руды, которое можно обнаружить на карте России, расположено в Свердловской области. Оно поставляет материал с конца 18 столетия и называется Качканарская группа месторождений.

Наследие семьи предпринимателей петровской эпохи Демидовых активно преобразуется. В конце 20 века здесь стали разрабатывать Гусевогорское рудное скопление.

Запасы железной руды в мире

В рамках российского производственного комплекса основная доля приходится на добычу руды. В целом страна привносит в мировую добычу не более 6%. В общей сложности на сегодняшний день на планете находится около 160 миллиардов тонн этого ископаемого. С учетом доли железа в ней, запасы конкретно этого вещества оцениваются в 80 миллиардов тонн.

Запасы железной руды в различных странах мира таковы:

Добыча и запасы железной руды

• РФ и Бразилия – по 18%.
• Австралия – 14%.
• Украина – 10%.
• КНР – 9%.
• Канада – 8%.
• США – около 7%.

Оставшиеся 15%, в различных долях распределены между прочими странами мира.

Специалисты подразделяют железорудную продукцию на несколько категорий, а именно:

• с повышенным содержанием железа (более 50% состава);
• рядовые (25–49%);
• бедные (менее 25%).

Актуальные запасы различной руды в России сегодня составляют порядка 50 миллиардов тон. По ее запасам страна занимает третье место в мире, уступая лишь Австралии и Бразилии.

https://youtube.com/watch?v=f09VHpe9R8o

Добыча медной руды

Вследствие низкого содержания меди в руде ее добыча связанна с переработкой больших объемов горных пород. Для того, чтобы выплавить 1 т меди нужно переработать свыше 200 т руды. Методы добычи меди:

• открытый способ. Если рудные месторождения находятся близко к земной поверхности, то их разрабатывают таким способом глубина открытых разработок составляет 150-300 м. Метод характеризуется более низкими потерями 
• подземный способ. Этим методом руду добывают с глубины 500 м, а иногда и с 800-1000 м. 

Существует пять технологических систем разработки месторождений:

• при помощи самоходного оборудования. Эта технология широко применяется
• при помощи вибрационных механизмов непрерывного действия
• при помощи твердеющей закладки выработанного пространства. При этом происходит сплошная выемка запасов мощных залежей с наименьшими потерями. С применением подобных систем снижаются потери в 3-4 раза 
• метод выемки руды горизонтальными пластами. Во время наполнения выработанного пространства (в рудниках под землей) твердеющими соединениями применяют футерованные резиной или базальтом трубы, период эксплуатации которых в 50-100 раз выше, чем у стальных
• циклично-поточная технология реализации горных работ.

Страна	Добыча руды ( тыс. тонн в год)	Запасы ( млн. тонн)
Чили	5,38	140
США	1,16	35
Перу	1	30
Индонезия	0,8	35
Австралия	0,85	24
Россия	0,84	20
Китай	0,62	26
Мир	14,49	467

Технология обогащения

Сырьё, из которого извлекаются редкие металлы и элементы обычно содержат в себе десятые, а то и тысячные доли процента необходимых материалов.

Подготовительный процесс

Дробление и измельчение позволяют отделить добываемые минералы от пустой породы. В результате получается продукт приемлемой для дальнейшей переработки формы с заданной концентрацией добываемого металла.

В случае трудностями с обогащением (урановые руды или ряд других полезных ископаемых) применяют гидрометаллургические способы извлечения металлов. Для ряда ценных минералов крупноразмерной фракции используется ручная разработка руды на транспортёре.

Основной процесс

Основной процесс обогащения представляет собой механические, физические и химические процессы, целью которых является получение концентрата (продукта обогащения руды, обладающего повышенной концентрацией необходимого минерала) и отходов.

В случае переработки руд редких металлов применяют следующие виды обогащения:

• Дробление с последующей обработке на грохоте основано на разной степени твёрдости полезных и пустых пород.
• Скольжение нужных минералов по наклонной плоскости со скоростью отличной от неиспользуемых материалов.
• Гравитационное обогащение – принцип действия этого метода базируется на разной скорости падения зёрен минералов в газообразной или жидкой среде.
• Флотационное обогащение, – в основу которого положено изменение смачиваемости поверхности под воздействием флотореагентов.
• Магнитное обогащение разделяет материалы по их магнитным свойствам.
• Электростатическое обогащение основано на использовании различии электрических свойств минералов.

Вспомогательный процесс

Технологические процессы, способствующие проведению основных процессов переработки, носят название «вспомогательных».

Непосредственно из руд получить редкие металлы не представляется возможным. На выходе целого ряда сложных процессов основной переработки имеются лишь оксиды и соли. Конечных потребителей это, естественно, не устраивает, так как им требуются металлы высокой степени очистки.

Для решения этой проблемы применяют методы обогащения, суть которых заключается: в разложении, создании соединений нужной чистоты, получении технически чистого металла или сплавов с его наличием в их составе, рафинировании металла, получении слитков или изделий с одновременным формированием нужной физико-химической структуры. В основе этих методов лежат гидрометаллургические, химические и пирометаллургические процессы.

Навигация

Из каких руд получают медь

Медь крайне редко встречается в виде самородков. Она всегда добывается с дополнительными примесями. Самый большой самородок был найден в США. Он имеет вес более 420 тонн.

Всего 20 видов используются в тяжелой промышленности. Самые известные и широко применяемые из них — халькозин, халькопирит и борнит. Каковы их свойства?

1. Халькозин — наиболее концентрированная медь. Здесь ее концентрация может быть до 80 %.
2. Халькопирит — медь, входящая в состав полиметаллов и имеющая гидротермальное происхождение.
3. Борнит — этот вид имеет синеватый оттенок из-за примесей железа и серебра. Концентрация — более 60 %.
4. Ковелин — относится к гидротермальной группе, как и халькопирит. Концентрация составляет 64 %.

Именно из этих руд получают большую часть металла, которая потом используется человеком.

Производство

По данным Геологической службы США, мировая добыча железной руды составила в 2007 году 1,93 млрд тонн, увеличившись по сравнению с предыдущим годом на 7 %. Китай, Бразилия и Австралия обеспечивают две трети добычи, а вместе с Индией и Россией — 80 %.

По данным U.S. Geological Survey, мировая добыча железной руды в 2009 году составила 2,3 млрд тонн (рост на 3,6 % по сравнению с 2008 годом).

Крупнейшие производители железорудного сырья в 2010 году

Компания	Страна	Производственная мощность, млн т/год
Vale	Бразилия	417,1
Rio Tinto	Великобритания	273,7
BHP Billiton	Австралия	188,5
ArcelorMittal	Великобритания	78,9
Fortescue Metals	Австралия	55,0
Евразхолдинг	Россия	56,90
Металлоинвест	Россия	44,7
AnBen	Китай	44,7
Метинвест Холдинг	Украина	42,8
Anglo American	ЮАР	41,1
LKAB	Швеция	38,5

СВОЙСТВА

Железная руда

В чистом виде при нормальных условиях это твердое вещество. Оно обладает серебристо-серым цветом и ярко выраженным металлическим блеском. Механические свойства железа включают в себя уровень твердости по шкале Мооса. Она равна четырем (средняя). Железо обладает хорошей электропроводностью и теплопроводностью. Последнюю особенность можно ощутить, дотронувшись до железного предмета в холодном помещении. Так как этот материал быстро проводит тепло, он за короткий промежуток времени забирает большую его часть из вашей кожи, и поэтому вы ощущаете холод.
Дотронувшись, к примеру, до дерева, можно отметить, что его теплопроводность намного ниже. Физические свойства железа — это и его температуры плавления и кипения. Первая составляет 1539 градусов по шкале Цельсия, вторая — 2860 градусов по Цельсию. Можно сделать вывод, что характерные свойства железа — хорошая пластичность и легкоплавкость. Но и это еще далеко не все. Также в физические свойства железа входит и его ферромагнитность. Что это такое? Железо, магнитные свойства которого мы можем наблюдать на практических примерах каждый день, — единственный металл, обладающий такой уникальной отличительной чертой. Это объясняется тем, что данный материал способен намагничиваться под действием магнитного поля. А по прекращении действия последнего железо, магнитные свойства которого только что сформировались, еще надолго само остается магнитом. Такой феномен можно объяснить тем, что в структуре данного металла присутствует множество свободных электронов, которые способны передвигаться.

Заключение

Запасы железной руды обозначается на картах в виде равнобедренного треугольника с широким основанием черного цвета. Знак передает всю суть черной металлургии: это устойчивая основа современной производственной экономики, которую по-прежнему большинство финансистов считают истинной – в противоположность различным криптовалютным рынкам.

В учебниках по окружающему миру и в первом, и во втором, и в третьем, и в четвертом классе изучаю камни, руды и минералы. Часто учитель задает на дом подготовить сообщение, доклад или презентацию о какой-нибудь руде на выбор ученика. Одна из самых популярных и необходимых в жизни людей — железная руда. О ней и поговорим.

Железная руда

Я расскажу о железной руде. Железная руда — основной источник получения железа. Она, как правило, черного цвета, слегка блестит, со временем рыжеет, очень твердая, притягивает металлические предметы.

Почти все основные месторождения железной руды находятся в породах, которые образовались больше миллиарда лет назад. В то время земля была покрыта океанами. В составе планеты было много железа и в воде находилось растворенное железо. Когда в воде появились первые организмы, создающие кислород, он стал вступать в реакцию с железом. Получившиеся вещества оседали в большом количестве на морском дне, спрессовывались, превращались в руду. Со временем вода ушла, и теперь человек добывает эту железную руду.

Так же железная руда образуется при высоких температурах, например при извержении вулкана. Именно поэтому ее залежи находят и в горах.

Бывают разные виды руды: магнитный железняк, красный и бурый железняк, железный шпат.

Железная руда есть повсеместно, но добывают ее обычно только там, где в составе руды хотя бы половина — это соединения железа. В России месторождения железной руды находятся на Урале, Кольском полуострове, на Алтае, в Карелии, но самое большое в России и в мире месторождение железной руды — Курская магнитная аномалия.

Залежи руды на её территории оцениваются в 200 миллиардов тонн. Это составляет около половины всех запасов железной руды на планете. Она располагается на территории Курской, Белгородской и Орловской областей. Там находится самый большой в мире карьер для добычи железной руды — Лебединский ГОК. Это огромная яма. Карьер достигает 450 метров в глубину и около 5 км в ширину.

Сначала руду взрывают, чтобы раздробить на куски. Экскаваторы на дне карьера набирают эти куски в огромные самосвалы. Самосвалы загружают железную руду в специальные вагоны поездов, которые вывозят ее из карьера и везут на переработку на комбинат.

На комбинате руду измельчают, потом отправляют на магнитный барабан. Все железное прилипает к барабану, а не железное – смывается водой. Железо собирают и переплавляют в брикеты. Теперь из него можно плавить сталь и делать изделия.

Сообщение подготовилученик 4Б класса Максим Егоров

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.