Железна руда

Од Википедија, бесплатната енциклопедија
Одете во навигација Одете на пребарување
Железна руда
Слика
Лого на Wikimedia Commons Медиумски датотеки на Wikimedia Commons
Парче хематит руда

Железни руди се природни минерални формации кои содржат железо и неговите соединенија во таков волумен што индустриската екстракција на железо од овие формации е целисходна. И покрај фактот што железото е вклучено во поголема или помала количина во сите карпи , името на железните руди се подразбира само како такви акумулации на црни соединенија , од кои може економски да се добие метално железо[1] .

Класификација

Се разликуваат следните индустриски типови железни руди:

Постојат четири главни типа на производи од железна руда што се користат во црната металургија :

Хемиски состав

Според хемискиот состав на железната руда се оксиди , хидрати, оксиди и карбонати оксид на железо кои се наоѓаат во природата во различни рудни минерали , од кои главен: магнетит (магнетно железо), хематит (или хематит хематит); лимонит (кафеава железна руда, која вклучува блато и езерски руди), сидерит (ретка железна руда или железна спар, и нејзината разновидност - сферосидерит). Како по правило, секоја акумулација на наведените рудни минерали е нивна мешавина, понекогаш многу блиска, со други минерали кои не содржат железо, како што се, на пример, глина , варовник, па дури и со состојки на кристални магматски карпи. Понекогаш во исто наоѓалиште , некои од овие минерали се наоѓаат заедно, иако во повеќето случаи еден е доминантен, додека други се генетски поврзани со него.

Висококвалитетна железна руда

Пелети од железна руда што се користат за топење на железо

Висококвалитетната железна руда има содржина на железо од над 57%, содржина на силициум диоксид помала од 8-10%, а содржина на сулфур и фосфор помала од 0,15%. Тој е производ на природно збогатување на феругинозни кварцити, создадени со лужење на кварц и распаѓање на силикати при долгорочно атмосферско влијание или метаморфоза. Сиромашните железни руди може да содржат најмалку 26% железо.

Постојат два главни морфолошки типа на висококвалитетни наоѓалишта на железна руда: рамни и линеарни. Рамновидните се појавуваат на врвовите на стрмно натопени слоеви од феругинозни кварцити во форма на големи површини со џебно дно и припаѓаат на типичните кори кои атмосферски влијанија. Линеарните наоѓалишта претставуваат клиновидни рудни тела на богати руди кои паѓаат во длабочина во зони на раседи, фрактури, дробење, свиоци во процесот на метаморфоза. Рудите се карактеризираат со висока содржина на железо (54–69%) и ниска содржина на сулфур и фосфор. Најтипичен пример за метаморфозирани наоѓалишта на богати руди може да бидат наоѓалиштата Первомаиск и Желтоводское во северниот дел на Кривбас .

Богатата железна руда се користи за топење на свинско железо во високи печки , кое потоа се претвора во челик при производство на отворено огниште , конвертор или електричен челик. Мал дел од извлечените богати железни руди се користат како бои и тежински средства за дупчење кал[2] . Посебно се разликуваат процесите на директно намалување на железото , чиј еден од производите е топло брикетирано железо . Сиромашните и средни железни руди за индустриска употреба мора прво да поминат низ процесот на збогатување .

Фактори кои ја одредуваат вредноста на рудите

  1. Главниот фактор што ја одредува металуршката вредност на железните руди е содржината на железо. Железни руди по оваа основа се делат на богати (60-65% железо), со просечна оценка (45-60%) и сиромашни (помалку од 45%). Намалувањето на количината на железо во рудата предизвикува прогресивно намалување на нејзината металуршка вредност поради значително зголемување на релативниот принос на згура при топење на високи печки. Со практиката на високите печки е утврдено дека со зголемување на содржината на железо во полнењето за 1% (abs.), продуктивноста на печката се зголемува за 2-2,5%, а специфичната потрошувачка на кокс се намалува за 1 -1,5%.
  2. Составот на отпадната карпа има значително влијание врз квалитетот на железната руда. Кога основата на отпадната карпа е еднаква на нула, количината на згура се удвојува во споредба со количината на отпадна карпа што ја внесува рудата. Ако отпадната карпа на рудата се топи, односно основната основа на рудата и згура се еднакви, тогаш не е потребно внесување на флукс , а количината на згура е еднаква на количината на отпадна карпа, односно неговиот принос ќе биде двојно помал. Пропорционално со намалувањето на приносот на згура се намалува специфичната потрошувачка на кокс и се зголемува продуктивноста на високата печка. Така, металуршката вредност на рудите се зголемува со зголемување на базичноста на отпадните карпи.
  3. Штетните нечистотии ја намалуваат вредноста на рудата, а во случај на значителна количина, ја прават несоодветна за директна употреба во висока печка, дури и со висока содржина на железо.
    • Во процесот на топење на високи печки, мала количина на соединенија на сулфур преминува во гас и се однесува со него од печката, но најголемиот дел од сулфурот се дистрибуира помеѓу свинско железо и згура. За да се пренесе максималната количина на сулфур во згура и да се спречи производството на сулфурно свинско железо, високата печка мора да содржи високо загреани згури со зголемена базичност, што на крајот ја зголемува специфичната потрошувачка на кокс и пропорционално ја намалува продуктивноста на печката. Се верува дека намалувањето на содржината на сулфур во рудниот дел од полнењето за 0,1% (abs.) Ја намалува специфичната потрошувачка на кокс за 1,5-2%, потрошувачката на флукс - за 6-7% и ја зголемува продуктивноста на високи печки за 1,5-2%.печки. Сегашните услови ја ограничуваат максималната содржина на сулфур во рудата наменета за топење во високи печки на 0,2-0,3%. Меѓутоа, поради фактот што во моментот пред да влезат во печката, ископаните руди се подложени на збогатување , проследено со концентрати за термичка обработка при синтерување или калцинирање на пелетите , како резултат на што значителен дел од почетниот сулфур (80-95 %) е изгорена, стана можно да се користат железни руди со содржина на сулфур до 2-2,5%. Во исто време, рудата, која вклучува сулфид сулфур, додека другите работи се еднакви, има поголема вредност во споредба со рудата во која сулфурот е во форма на сулфати , бидејќи вториот се отстранува полошо при агломерација и печење на пелети.
    • Уште полошо, агломерацијата го отстранува арсенот . При топење во високи печки, целосно се трансформира во сурово железо. Содржината на арсен во ископаната руда не треба да надминува 0,1-0,2%, дури и ако оди до агломерација.
    • Фосфорот не се отстранува за време на агломерацијата. Во висока печка, тој целосно се трансформира во сурово железо, затоа, неговата максимална содржина во рудата се одредува со можноста за топење на оваа класа на свинско железо. Значи, за Бесемерните (чисти во фосфор) леано железо, неговата количина во рудата не треба да надминува 0,02%. Напротив, при примање на фосфорно леано железо за прераспределба на Томас, тоа треба да биде 1% или повеќе. Просечната содржина на фосфор, еднаква на 0,3-0,5%, е најнеповолна, бидејќи таквата концентрација на фосфор е ниска за топење на леано железо Томас, а превисока за железо Бесемер , што доведува до влошување на техничките и економските показатели на процесот на производство на челик.
    • Цинкот не се отстранува за време на агломерацијата. Затоа, техничките услови ја ограничуваат содржината на цинк во стопените руди на 0,08-0,10%.
  4. Корисните нечистотии ја зголемуваат металуршката вредност на железните руди од следните причини. При топење на вакви руди, може да се добијат природни легирани леано железо, а потоа - челици за кои не е потребно воведување на специјални скапи легирани адитиви (или ја намалуваат нивната потрошувачка). Така се користат нечистотиите од никел и хром во рудите. Во други случаи, други вредни метали се добиваат истовремено со леано железо. На пример, при обработката на рудите на титаномагнетит како резултат на металуршка обработка, покрај железото, се екстрахира и многу вреден и скап метал, ванадиум , што го прави економски профитабилно да се обработуваат суровините со ниска содржина на железо ( види, на пример , Качканарски ГОК ). Зголеменото количество на манган во железните руди овозможува да се добијат мангански леа, во кои процесите на десулфуризација се поцелосни, а квалитетот на металот се подобрува.
  5. Способноста на рудата да бенефицира (збогатување на рудата) е важен знак за нејзината металуршка вредност, бидејќи повеќето од ископаните железни руди се подложени на еден или друг метод на бенифицирање со цел да се зголеми содржината на железо во нив или да се намали концентрација на штетни нечистотии. Процесот на збогатување се состои во повеќе или помалку целосно одвојување на рудниот минерал од отпадната карпа, сулфидите. Придобивката е олеснета ако отпадната карпа речиси не содржи железо, а честичките од рудниот минерал се релативно груби зрна. Таквите руди се класифицирани како лесни за обработка . Фината дисеминација на честичките од рудата и големо количество железо во отпадната карпа ја отежнуваат концентрацијата на рудата, што значително ја намалува нејзината металуршка вредност. Според способноста за облекување, поединечните видови руди можат да се подредат во следниот ред по редослед на нивното распаѓање: магнетни железни руди (збогатени на најевтин и најефективен начин - со магнетно раздвојување ), руди од хематит и мартит, руди од кафеава железо, сидерит. Магнетитите на наоѓалиштето Оленегорск можат да послужат како пример за лесно облекување руда. Магнетното одвојување го олеснува одделувањето на ганг кварцот од магнетитот. Кога содржината на железо во оригиналната руда е 29,9%, се добива концентрат со 65,4% железо. Исто така, при магнетното раздвојување на титаномагнетитите на наоѓалиштето Качканар , соодносот на железо во кој е 16,5%, се добива концентрат со 63-65% железо. Во категоријата огноотпорни руди спаѓаат, на пример, керчовите кафеави железни руди, чиешто миење со почетна содржина на железо од 40,8% овозможува негово зголемување во концентратот само на 44,7%. Во отпадната карпа измиена од руда, неговото учество достигнува 29-30%. Металуршката вредност на железната руда дополнително се зголемува кога за време на нејзиното збогатување, истовремено се вадат други корисни компоненти од отпадната карпа. На пример, при збогатување на рудата на наоѓалиштето Ено-Ковдор, покрај концентрат од железна руда, се добива и концентрат од апатит , кој е суровина за производство на минерални ѓубрива. Ваквата сложена обработка на железната руда извлечена од утробата на земјата значително ја зголемува профитабилноста на развојот на наоѓалиштето.
  6. Главните физички својства кои влијаат на металуршката вредност на железните руди вклучуваат: јачина , дистрибуција на големината на честичките (грутност), порозност , капацитет на влага итн. Директната употреба на ниска цврстина и правливи руди во високите печки е невозможна, бидејќи нивните мали фракции во голема мера ја нарушува гасната пропустливост на колоната од полнежните материјали ... Дополнително, протокот на гас од високата печка носи честички од руда со големина помала од 2–3 mm од работниот простор на печката, кои потоа се депонираат во собирачите на прашина. При преработка на руди со ниска цврстина, тоа доведува до зголемување на нивната специфична потрошувачка за топење на железо. Екстракцијата на нечистите руди е поврзана со потребата од изградба на скапи синтер фабрики за агломерација , што значително ги обезвреднува таквите руди. Износот на глобите е особено голем кога се ископуваат кафеави железни руди и руди од хематит. Така, богатите руди на магнетната аномалија Курск, кога се ископуваат, даваат до 85% од глобите што треба да се агломерираат. Просечниот принос на фракција поголема од 10 mm (погодна за топење во високи печки) од богатите руди на Кривој Рог не надминува 32%, а приносот на фракција поголема од 5 mm од минирани руди во Керч не е повеќе од 5%. Според условите на топење на високи печки, долната граница на големината на рудата натоварена во високите печки треба да биде 5-8 mm, но поради тешкотијата да се исчистат таквите фини фракции, особено влажните руди, на екраните, таа се зголемува. до 10-12 мм. Горната граница на големината на парчињата се одредува според редуктивноста на рудата и не треба да надминува 30-50 mm, но во пракса може да биде 80-100 mm.
  7. Јачина на рудите при сушење, загревање и редукција. Поради фактот што составот на рудите вклучува минерални компоненти со различни коефициенти на топлинска експанзија, при загревање во парчиња руда се јавуваат значителни внатрешни напрегања, што предизвикува нивно уништување со формирање на фини. Пребрзото сушење може да предизвика отцепување на грутките од рудата од водената пареа што излегува. Намалувањето на јачината на материјалите од железна руда при сушење и загревање се нарекува декрепитација.
  8. Важен технолошки квалитет на железните руди е нивното омекнување. Во висока печка, тестените маси на згура што се формираат при омекнување на рудниот дел од полнежот создаваат голема отпорност на минување на гасовите. Затоа, пожелно е да се користат руди со највисока почетна температура на омекнување. Во овој случај, рудата не омекнува во вратилото на високата печка, што поволно влијае на гасната пропустливост на колоната за полнење. Колку е пократок интервалот на омекнување на рудата (температурната разлика помеѓу почетокот и крајот на омекнувањето), толку побрзо омекнатите тестени маси се претвораат во течно подвижно топење, кое не претставува голема отпорност на протокот на гасови. Затоа, рудите со краток интервал и висока температура на почетокот на омекнување имаат голема металуршка вредност.
  9. Содржината на влага во рудата ја одредува нејзината содржина на влага. За различни видови железни руди, дозволената содржина на влага, земајќи го предвид нивниот капацитет на влага, се утврдува со технички услови: за кафеави железни руди - 10-16%, руди од хематит - 4-6%, магнетити - 2-3%. Зголемувањето на влажноста ги зголемува транспортните трошоци за транспорт на рудата, а во зима бара трошоци за сушење за да се спречи нејзино замрзнување. Така, со зголемување на содржината на влага и содржината на влага во рудите, нивната металуршка вредност се намалува.
  10. Природата на порозноста на рудата во голема мера ја определува површината на реакцијата на интеракцијата на гасните редукциони агенси со железните оксиди на рудата. Разликувајте помеѓу општа и отворена порозност. Со иста вредност на вкупната порозност, површината на реакцијата на грутките на рудата се зголемува со намалување на големината на порите. Сите други нешта се еднакви, ова ја зголемува редуцираноста на рудата и нејзината металуршка вредност.
  11. Редуктивноста на рудата се нарекува нејзината способност, со поголема или помала стапка, да дава кислород врзан со железо за неговите оксиди до гасовит редукент. Колку е поголема редуктивноста на рудата, толку пократко може да биде времето на престој во високата печка, што овозможува да се забрза топењето. Со истото време на престој во печката, лесно обновливите руди испуштаат повеќе кислород врзан за железо во гасовите од печката. Ова овозможува да се намали степенот на развој на директно намалување и специфичната потрошувачка на кокс за топење на железо. Така, од која било гледна точка, зголемената редуктивност на рудата е нејзино вредно својство. Вообичаено лабава, високо порозна кафеава железна руда и сидерит, кои, кога CO 2 се отстранува во горните хоризонти на високата печка или како резултат на прелиминарното печење, добиваат висока порозност, имаат најголема редуктивност. По нив следат погусти руди на хематит и магнетит по опаѓачки редослед на редуктивност.
  12. Размеры железорудного месторождения являются важным критерием его оценки, так как с увеличением запасов руды возрастает рентабельность его разработки, повышается экономичность строительства и эксплуатации основных и вспомогательных сооружений ( карьеров , шахт , коммуникаций, жилья и т. д.). Доменный цех современного металлургического комбината средней мощности выплавляет 8—10 млн т чугуна в год, а его годовая потребность в руде составляет 15—20 млн т. Для того чтобы компенсировать затраты на строительство, комбинат должен работать не менее 30 лет (амортизационный срок). Это соответствует минимальным запасам месторождения 450—600 млн т.
  13. Существенное влияние на определение браковочного предела по содержанию железа оказывают условия добычи, зависящие от характера залегания рудного тела. Глубокое залегание рудных пластов требует строительства дорогостоящих шахт для их разработки, больших эксплуатационных расходов (на вентиляцию, освещение шахт, откачку воды , подъём руды и пустой породы и др.). Примером чрезвычайно неблагоприятных горно-геологических условий залегания рудного тела может служить Яковлевское месторождение КМА , в котором высота кровли над рудой достигает на отдельных участках 560 м. В кровле расположены восемь водоносных пластов, что создает тяжёлые гидрогеологические условия для горных работ и требует отвода подземных вод из района рудной залежи или искусственного замораживания грунта в этом районе. Все это требует больших капитальных и эксплуатационных затрат на добычу руды и снижает ценность руд. Залегание месторождения вблизи от дневной поверхности земли и возможность добычи руды открытым способом (в карьерах) значительно удешевляют добычу руды и повышают ценность месторождения. В этом случае становится рентабельным добывать и перерабатывать руды с более низким содержанием железа, чем при подземной добыче.
  14. Наряду с данными о количестве и качестве железной руды важным фактором при оценке того или иного месторождения является его географо-экономическое расположение: удаленность от потребителя, наличие транспортных коммуникаций, трудовых ресурсов и т. п.[3]

Промышленные типы месторождений

Карьеры по добыче железной руды между Губкиным и Старым Осколом

Главные промышленные типы железорудных месторождений

  • Месторождения железистых кварцитов и богатых руд, образовавшихся по ним

Имеют метаморфогенное происхождение. Руда представлена железистыми кварцитами, или джеспилитами , магнетитовыми , гематит -магнетитовыми и гематит-мартитовыми (в зоне окисления). Бассейны Курской магнитной аномалии ( КМА , Россия) и Криворожский (Украина), район озера Верхнего (англ.) (США и Канада), железорудная провинция Хамерсли (Австралия), район Минас-Жерайс (Бразилия).

  • Пластовые осадочные месторождения. Имеют хемогенное происхождение, образовались за счет выпадения железа из коллоидных растворов. Это оолитовые , или бобовые, железные руды, представленные преимущественно гетитом и гидрогетитом . Лотарингский бассейн (Франция), Керченский бассейн , Лисаковское и др. (бывший СССР).
  • Скарновые железорудные месторождения. Сарбайское, Соколовское, Качарское, гора Благодать, Магнитогорское, Таштагольское.
  • Комплексные титаномагнетитовые месторождения. Происхождение магматическое, месторождения приурочены к крупным докембрийским интрузивам. Рудные минералы — магнетит , титаномагнетит . Качканарское , Кусинское месторождения, месторождения Канады, Норвегии.

Второстепенные промышленные типы железорудных месторождений

  • Комплексные карбонатитовые апатит-магнетитовые месторождения. Ковдорское .
  • Железорудные магно-магнетитовые месторождения. Коршуновское, Рудногорское, Нерюндинское.
  • Железорудные сидеритовые месторождения. Бакальское, Россия; Зигерлянд, Германия и др.
  • Железорудные и железомарганцевые оксидные пластовые месторождения в вулканогенно-осадочных толщах. Каражальское.
  • Железорудные пластообразные латеритные месторождения. Южный Урал; Куба и др.

Запасы

Мировые разведанные запасы железной руды составляют порядка 160 млрд тонн, в которых содержится около 80 млрд тонн чистого железа. По данным Геологической службы США, на долю месторождений железной руды Бразилии и России приходится по 18 % мировых запасов железа. Запасы в пересчёте на содержание железа:

Распределение запасов железной руды по странам:

Эти данные не учитывают открытого недавно в Боливии крупнейшего в мире месторождения Эль-Мутун , запасы которого оцениваются в 40—42 млрд тонн руды (20 % мировых).

Экспорт и импорт

Крупнейшие экспортёры железорудного сырья в 2009 году (всего 959,5 млн т), млн т:

Крупнейшие импортёры железорудного сырья в 2009 году, млн т:

Пик цены на железную руду был достигнут в 2011 году, составив около $180 за тонну [4] . С того времени, снижаясь на протяжении трёх лет, к 2015 году котировки достигли до менее $40 за тонну впервые с 2009 года [5] .

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 % [6] .

По данным US 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

См. также

Примечания

Литература

  • Шумаков Н. С., Дмитриев А. Н., Гараева О. Г. Сырые материалы и топливо доменной плавки. — Екатеринбург: Институт металлургии УрО РАН, 2007. — 392 с. — ISBN 5-7691-1833-4 .
  • Гл. ред. Е. А. Козловский. Горная энциклопедия в пяти томах. Том 2. — Москва: Советская энциклопедия, 1985. — 575 с.

Ссылки