Особенности процесса по добычи руды

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:

  • 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%).

Наибольшим содержанием железа характеризуется магнитный железняк. На российской территории его запасы располагаются преимущественно в районе Уральских гор. Еще эта руда массово залегает на территории Швеции, в некоторых из штатов США.

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.

Железная руда

Для начала стоит рассмотреть способ производство железа из железной руды. Железо – элемент весьма распространенный. По содержанию в земной коре металл занимает 4 место среди всех элементов и 2 среди металлов. В литосфере железо представлено обычно в виде силикатов. Наибольшее его содержание отмечено в основных и ультраосновных породах.

Практически все горные руды содержат какую-то толику железа. Однако разрабатываются лишь те породы, в которых доля элемента имеет промышленное значение. Но и в этом случае количество пригодных для разработки минералов более чем велико.

  • Прежде всего, это железняк – красный (гематит), магнитный (магнитит) и бурый (лимонит). Это сложные оксиды железа с содержанием элемента в 70–74%. Бурый железняк чаще встречается в корах выветривания, где формирует так называемые «железные шляпы» толщиной до нескольких сот метров. Остальные имеют в основном осадочное происхождение.
  • Очень распространен сульфид железа – пирит или серный колчедан, однако железной рудой он не считается и идет на производство серной кислоты.
  • Сидерит – карбонат железа, включает до 35%, это руда средняя по содержанию элемента.
  • Марказит – включает до 46,6%.
  • Миспикель – соединение с мышьяком и серой, содержит до 34,3% железа.
  • Леллингит – включает всего 27,2% элемента и считается рудой бедной.

Минеральные породы классифицируют по доле железа таким образом:

  • богатые – с содержанием металла более, чем 57%, с долей кремнезема менее 8–10%, и примесью серы и фосфора менее 0,15%. Такие руды не обогащаются, сразу отправляются на производство;
  • руда со средним содержанием включает не менее 35% вещества и нуждается в обогащении;
  • бедные железные руды должны содержать не менее 26%, и тоже обогащаются перед отправкой в цех.

Общий технологический цикл производства железа в виде чугуна, стали и проката рассмотрен в этом видео:

Способы добычи

Все способы добычи пород можно разделить на 2 основных вида: открытый (карьеры) и закрытый (шахты). Открытый способ добычи приносит больший урон экологии, в отличие от закрытого способа. Но его применение требует небольших капитальных вложений. Руда, которая залегает неглубоко в земной коре (до 500 м), извлекается карьерным способом.

На первоначальном этапе срезается верхний слой почвы. Дальнейшие действия направлены на выемку породы с помощью ковшей специальной техники, ее погрузку на транспортеры и доставку в обогатительные комбинаты.

Железные руды Урала. Бакальское месторождение

При разработке карьеров используют технологию взрыва, для более легкой выемки породы. Взрывные работы осуществляются с использованием следующих веществ:

  • аммиачная селитра;
  • эмульгированная нефть.

Взрыв осуществляется за доли секунды и способен разрушить большие площади горной породы. При взрывных работах качество руды никак не страдает. Самый большой карьер не только в России, но и во всем мире расположен в Белгородской области, между Старым Осколом и городом Губкин.

Самый большой в мире карьер, добывающий руду открытым способом, находится в Белгородской области

Называется он Лебединский, его дважды заносили в книгу рекордов Гиннеса за размеры и по объемам добычи – глубина 450 м, диаметр – 5 км, по оценкам здесь залегает 14,6 млрд тонн железной руды, в сутки работают около 133 единиц машинной техники, один самосвал способен доставлять до 200 кг руды.

Примечательным фактом о данном карьере является то, что он подвергается затоплению подземными водами. Если бы не производилась их откачка, через месяц этот огромный карьер был бы полон.

Установки для разработки шахты

Однако использование карьерной разработки месторождений становится невозможным, когда уровень залегания полезной породы ниже 500 метров. В таком случае используют строительство подземных шахт. Иногда их глубина достигает нескольких километров. Под землей копаются штреки – обширные разветвления.

Машины комбайного типа врезаются шипами в горную породу, разламывая ее, затем с помощью погрузчиков она доставляется на поверхность.

Добыча руды шахтным способом довольно затратная, поскольку требует определенной инфраструктуры, а также создания безопасных условий для работы людей и техники. Частые случаи смещения земной породы и обвала шахт, их затопления и прочие катаклизмы. Поэтому этот способ не применяется в России, когда руда содержит небольшой процент железа. Хотя технологии обрабатывающей промышленности постоянно развиваются и дают возможности более продуктивного обогащения руд, содержащих железо в малых количествах.

Как добывается железная руда

Всего можно выделить два способа добычи железной руды:

  1. Открытый. Горная выработка породы под открытым небом.
  2. Закрытый. Создание системы подземных горных выработок в виде шахт.

Суть открытого способа состоит в срезании верхнего слоя земли с целью извлечения породы при помощи специальной техники. Далее она отправляется на специальные обогатительные предприятия, а потом – электрометаллургические.

Поскольку железная руда залегает в прочной, массивной и целостной горной породе, для ее извлечения проводятся взрывные работы. Их осуществление подразумевает применение аммиачной селитры, нефти и других взрывных веществ. При этом качество добываемой породы никаких изменений не претерпевает. В результате взрывов порода она разрушается, а ее обломки транспортируют из карьера.

Если глубина залегания добываемого минерального образования ниже 500 метров, использовать карьерный способ для его добычи уже нельзя. В таком случае прибегают к строительству шахт, глубина которых, как известно, может доходить до нескольких километров. Они значительно меньше вредят окружающей среде, в отличие от карьеров, но и требуют больших затрат. Специальные комбайны машинного типа разламывают породу, после чего она транспортируется на поверхность.

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.

Читайте также  Ацетиленовая горелка

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.

Производители

На сегодняшний день в разных странах есть крупные месторождения железной руды, которые являются базой для производства мировых запасов стали. В частности, на Россию и Бразилию приходится 18 % мирового производства стали, на Австралию – 14 %, Украину – 11 %. Самыми крупными экспортерами является Индия, Бразилия, Австралия. Отметим, что цены на металл постоянно меняются. Так, в 2011 году стоимость одной тонны металла составляла 180 долларов США, а к 2016 году была зафиксирована цена в 35 долларов США за тонну.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Происхождение теллурическое (земное) железо редко встречается в базальтовыхлавах (Уифак, о. Диско, у западного берега Гренландии, вблизи г. Касселя Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют пирротин (Fe1-xS) и когенит (Fe3C), что объясняют как восстановление углеродом (в том числе и из вмещающих пород), так и распадом карбонильных комплексов типа Fe(CO)n. В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных (серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при восстановительных реакциях. Очень редко встречается в зоне окисления рудных месторождений, при образовании болотных руд. Зарегистрированы находки в осадочных породах, связываемые с восстановлением соединений железа водородом и углеводородами.
Почти чистое железо найдено в лунном грунте, что связывают как с падениями метеоритов, так и с магматическими процессами. Наконец, два класса метеоритов — железокаменные и железные содержат природные сплавы железа в качестве породообразующего компонента.

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.

Добыча железной руды в мире и в России

По данным геологической службы США (USGS), в 2019 году в мире было получено 2,5 млрд т железной руды. В тройку крупнейших производителей железорудного сырья вошли Австралия, Бразилия и Китай, а Россия разместилась на пятом месте.

Крупнейшие страны по добыче железной руды

В десятку по объёмам добычи железной руды за 2019 год вошли:

Страна Добыча руды, млн т
Австралия 930
Бразилия 480
Китай 350
Индия 210
Россия 99
Южная Африка 77
Украина 62
Канада 54
США 48
Казахстан 43

Австралия

Общие запасы: 32,2 млрд т (мировая доля – 10,4%)

Объём добычи в 2019 году: 930 млн т

Австралия – крупнейший производитель и экспортёр железорудного сырья на глобальном рынке. Около 90% железной руды сосредоточено в провинциях Пилбара и Хамерсли. Практически все месторождения этих участков разрабатываются открытым способом. Австралийские железорудные ресурсы отличаются высоким качеством: среднее содержание железа в руде колеблется от 55% до 64%.

Наиболее значимые рудники Австралии – Парабурду, Маунт-Уэйлбек, Маунт-Том-Прайс. Главенствующие позиции по добыче железной руды занимают две компании: BHP Billiton и Rio Tinto.

Австралийско-британский концерн Rio Tinto ведёт добычу в районах Хамерсли и Пилбара. У компании числится 16 железорудных месторождений , 4 портовых терминала и ж/д сеть длиной 1700 км.

BHP Billiton владеет множеством добывающих активов в Западной Австралии. Например, комплекс WAIO включает в себя 5 рудников и 4 перерабатывающих предприятия.

Все объекты соединены между собой ж/д сетью протяжённостью более 1 тысячи км. Кроме того, на севере страны-континента у BHP Billiton есть несколько портов для отгрузки железорудного сырья и продукции на экспорт.

Бразилия

Запасы: 17 млрд т (6,4%)

Объём добычи в 2019 году: 480 млн т

Бразилия богата на железорудные месторождения с высоким содержанием железа – свыше 60%. Главными центрами добычи являются Каражас, Железорудный Четырёхугольник и Итабира – именно там действуют крупные карьеры Кауэ, Консейсан, Агуас-Кларас, Жерману. Кроме того, большое количество железной руды на месторождениях Пику-ди-Итабириту, Тимпопеба, Консейсан.

Ключевым производителем железной руды в Бразилии считается компания Vale. Годовая производительность составляет около 350 млн т железной руды. Деятельность компании рассредоточена в трёх регионах – Северном, Южном и Юго-Восточном.

На севере Vale разрабатывает крупнейшие карьеры бассейна Каражас – именно здесь залегает руда с содержанием 67% железа. На юге действуют ГОКи Оэсте, Пику, Варжен-Гранди и Параопеба. В юго-восточной части Бразилии компания добывает железную руду ещё в 4 районах – Железорудный Четырёхугольник, Итабира, Сентрайс-Майнес и Мариана.

Китай

Запасы: 9 млрд т (5,2%)

Объём добычи в 2019 году: 350 млн т

На территории Китая открыто порядка 2 тысяч железорудных месторождений, однако большая часть из них относятся к мелким. Более 90% всего железорудного сырья залегает на востоке страны.

Около 50% всех железорудных запасов Китая залегает в провинциях Ляонин и Хэбэй. На северо-востоке КНР, в пределах провинции Ляонин расположен один из крупнейших железорудных бассейнов страны – Аньшань, получивший название «стальной столицы Китая». К крупнейшим центрам добычи также относятся Мааньшань, Баян-Обо и Дае.

Руда характеризуется лёгкой обогащаемостью, а месторождения в основном разрабатывают открытым способом. Содержание железа в рудах составляет в среднем 32-33%, что существенно ниже, чем в среднем по миру. Кроме того, полезные ископаемые отличаются повышенным содержанием вредных примесей – фосфора и алюминия.

Добычей железной руды в Китае занимается масса предприятий: среди них ключевые – Shougang Group, Gangcheng Group, Tangshan Iron & Steel, China Iron, Anshan Iron and Steel Group Corporation и другие.

Железная руда в России

Запасы: 43 млрд т (16,9%)

Объём добычи в 2019 году: 99 млн т

Хоть Россия сейчас находится на пятом месте по объёмам добычи железной руды, зато по количеству запасов имеет самые высокие показатели.

Читайте также  Кто изобрел переменный ток

В нашей стране расположена богатейшая железорудная провинция в мире – Курская магнитная аномалия. Бассейн простирается на территории площадью 160 тысяч км² и включает в себя 4 рудных района: Михайловский, Белгородский, Орловский и Оскольский.

На их территории залегают как бедные руды (с содержанием железа 32-38%), так и богатые руды (54-62%). Залежи КМА разрабатывают «Металлоинвест», НЛМК, «Северсталь» и «Комбинат КМАруда».

Ключевые активы «Металлоинвеста» в пределах Курской магнитной аномалии – Лебединский и Михайловский горно-обогатительные комбинаты. Лебединский ГОК ведёт добычу на одноименном железорудном месторождении в Белгородской области.

Подтверждённые запасы Лебединского месторождения составляют 3,8 млрд т. В состав комбината входят фабрики обогащения, дообогащения и окомкования. Предприятие выпускает большой перечень железорудной продукции: концентрат, дообогащённый концентрат, офлюсованные/неофлюсованные окатыши и горячебрикетированное железо.

Михайловский ГОК построен в Курской области на базе одноименного месторождения с запасами в 10,4 млрд т. В состав комбината входят дробильно-сортировочная фабрика, фабрика обогащения и окомкования. Предприятие производит концентрат, офлюсованные/неофлюсованные окатыши, а также агломерационную руду.

Всего «Металлоинвест» в 2019 году выпустил 40,2 млн т железной руды, 28,1 млн т окатышей и 7,9 млн т ГБЖ/ПВЖ.

Стойленский ГОК Новолипецкого металлургического комбината (НЛМК) разрабатывает участок недр в Белгородской области. Разведанные запасы Стойленского месторождения составляют 2,8 млрд т железной руды. Продукция комбината – железорудный концентрат, железная агломерационная руда и железорудные окатыши.

В 2019 году Стойленский ГОК произвёл 18 млн т концентрата, 1 млн аглоруды и 7 млн т окатышей.

«Комбинат КМАруда» ведёт добычу на Коробковском месторождении богатых железных руд с запасами 2,2 млрд т. Холдинг владеет дивизионом «Руда и Чугун», «Порошковая металлургия», «Уголь» и «Кокс».

«Северсталь» владеет на территории КМА Яковлевским месторождением в Белгородской области. Запасы участка превышают 9 млрд тонн руды с высоком содержанием железа 60-62% и низким процентом серы и фосфора. Комбинат добывает руду и открытым, и подземным способом.

Яковлевский ГОК выпускает агломерационную и железную доменную руду. В 2019 году комбинат добыл 1,5 млн т руды. К 2023 году комбинат планирует добывать до 5 млн т руды в год.

Другие районы добычи железной руды

Помимо богатейших месторождений Курской магнитной аномалии, в России есть ещё несколько крупных железорудных провинций.

Западно-Сибирский бассейн – слабо изученный, но весьма перспективный на железную руду участок. По некоторым оценкам, в будущем эта провинция может стать крупнейшим центром добычи железной руды в мире.

Общие прогнозные ресурсы Западно-Сибирского бассейна оцениваются в 393 млрд т. На территории участка выделены Бакчарский, Колпашевский, Парабельский, Чузикский и Парбигский рудные узлы.

На территории Западно-Сибирского бассейна в большей степени разведано железорудное месторождение Бакчарское (Томская область). В его пределах потенциально может залегать около 30 млрд т руды с содержанием железа до 57%. Богатейший участок на данный момент не разрабатывается, однако в дальнейшем откроет российской железорудной промышленности огромные возможности.

Также стоит выделить несколько крупных рудных узлов в Карелии и Мурманской области. Суммарно там залегает 2,8 млрд т запасов железной руды. В Мурманской области расположены Оленегорское и Ковдорское рудные поля.

На Оленегорском месторождении разработку ведёт АО «Олкон» (входит в состав «Северстали»). Предприятие производит железорудный концентрат с содержанием железа свыше 68%.

В 2019 году Оленегорский ГОК произвёл 4,3 млн т железорудного концентрата.

Добычу на Ковдорском месторождении ведёт горно-обогатительный комбинат «ЕвроХима». Наряду с железорудным концентратом ГОК производит также апатитовый и бадделеитовый концентраты.

В Карелии ключевым железорудным месторождением является Костомукша. Его запасы исчисляются 1,1 млрд т, данный участок недр разрабатывает «Карельский окатыш» («Северсталь»).

«Карельский окатыш» производит железорудные окатыши с содержанием железа 65-66,5%. В прошлом году предприятие получило 11,2 млн т железорудного сырья.

Часть железной руды залегает на месторождениях Урала. Около 70% запасов приходится на Качканарский рудный узел. Один из наиболее значимых предприятий в регионе – Качканарский ГОК ЕВРАЗа.

Комбинат добывает железную руду на Гусевогорском и Собственно-Качканарском месторождениях с общими разведанными запасами свыше 2,9 трлн т. По итогам 2019 года ЕВРАЗ в целом получил 13,7 млн т железорудного сырья.

*Данные о запасах и объёмах добычи железной руды стран-производителей железной руды взяты на сайте USGS.