Как добывается железо
Как добывают железную руду. Стойленский ГОК, Белгородская область: chistoprudov — LiveJournal
Большой фоторепортаж про мой любимый горно-обогатительный комбинат, один из ведущих производителей железорудного сырья: на его долю приходится более 15% производства товарной руды в России. Съемки проводились в течение пяти лет и в сумме заняли более 25 дней. В этом репортаже выжат самый сок.Стойленский ГОК образован в 1961 году в городе Старый Оскол Белгородской области. Основная продукция комбината — железорудный концентрат и железная агломерационная руда для производства чугуна и стали.
Сегодня будет много фотографий, так что с модемами или роумингом лучше под кат не ходить ;)
1. Железные руды — это природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения в таком объёме, когда промышленное извлечение железа из этих образований целесообразно. Сырье СГОК берет из Стойленского месторождения Курской магнитной аномалии. Со стороны подобные объекты выглядят как большинство производств — какие-то цеха, элеваторы и трубы.
2. Редко, когда на краю чаши карьера делают общественные смотровые площадки. В Стойленском ГОКе подойти к этой огромной воронке, диаметром по поверхности более 3 км и глубиной около 380 метров, можно только по пропускам и согласованиям. Со стороны и не скажешь, что в этой ямке спокойно поместятся небоскребы Москва-сити, и даже торчать не будут )
Увеличить изображение
3. Добычу ведут открытым способом. Для того, чтобы добраться до богатой руды и кварцитов горняки снимают и вывозят в отвалы десятки миллионов кубометров земли, глины, мела, и песка.
4. Рыхлые породы разрабатывают экскаваторами с «обратной лопатой» и драглайнами. «Обратные лопаты» выглядят как привычные ковши, только в карьере СГОКа они большие – 8 куб. м.
5. В таком ковше свободно разместятся 5-6 человек или 7-8 китайских человек.
6. Рыхлые породы, которые горняки называют вскрышей, перевозятся на отвалы железнодорожными составами. Еженедельно горизонты, на которых производится работа, изменяют свою форму.
Из-за этого постоянно приходится перекладывать железнодорожные пути, сеть, переносить железнодорожные переезды и т.д.
7. Драглайн. Ковш на 40-метровой стреле выбрасывается вперед, затем канаты тянут его к экскаватору.
8. Под собственным весом ковш загребает в себя около десяти кубометров грунта за один бросок.
10. Машзал.
11. Машинисту нужна очень большая сноровка, чтобы выгрузить такой ковш в вагон, не повредив борта и не задев высоковольтную линию контактной сети локомотива.
12. Стрела экскаватора.
13. Железнодорожный состав с вагонами думпкарами (это самоопрокидывающиеся вагоны) вывозит вскрышу на отвалы.
14.
15.
16. На отвалах происходит обратная работа — вкрыша из вагонов складируется экскаватором в аккуратные холмы.
17. При этому рыхлые породы не просто сваливают в кучу, а складируют по-отдельности. На языке горняков такие склады называются техногенными месторождениями.
Из них берут мел для производства цемента, глину — для производства керамзита, песок — для строительства, чернозем — для рекультивации земель.
18. Горы меловых отложений. Все это не что иное, как отложения доисторических морских обитателей — моллюсков, белемнитов, трилобитов и аммонитов. Около 80 – 100 миллионов лет назад на этом месте плескалось мелководное древнее море.
19. Одна из главных достопримечательностей Стойленского ГОКа — горно-вскрышной комплекс (ГВК) с ключевым агрегатом — шагающим роторным экскаватором KU-800. ГВК изготовили в Чехословакии, два года собирали в карьере СГОКа и запустили в работу в 1973 году.
20. С тех пор роторный экскаватор шагает вдоль бортов карьера и 11-метровым колесом срезает меловые отложения.
21. Высота экскаватора 54 метра, масса — 3 тысячи 350 тонн. Это сравнимо с весом 100 вагонов метро. Из такого количества металла можно было бы сделать 70 танков Т-90.
Увеличить изображение
22.
Экскаватор опирается на поворотную платформу и передвигается с помощью «лыж», которые приводятся в действие гидроцилиндрами. Для работы этого монстра необходимо напряжение в 35 тысяч вольт.
23. Механик Иван Толмачев из тех людей, кто участвовал в пуске KU-800. Больше 40 лет назад, в 1972 году, сразу после окончания Губкинского горного техникума, Ивана Дмитриевича приняли помощником машиниста роторного экскаватора. Вот уж когда пришлось молодому специалисту побегать по лестничным галереям! Дело в том, что электрическая часть экскаватора оказалась далёкой от совершенства, поэтому не одну сотню ступеней нужно было преодолеть, пока найдешь причину отказа того или иного узла. Плюс к этому документы перевели с чешского не полностью. Чтобы вникнуть в схемы, над бумагами приходилось просиживать ночами, ведь к утру нужно было придумать, как устранить ту или иную неисправность.
24. Секрет долголетия KU-800 в его особом режиме работы. Дело в том, что, кроме плановых ремонтов в рабочем сезоне, зимой весь комплекс становится на капитальный ремонт и выполнение перестроек конвейерных линий.
Три месяца ГВК готовят к новому сезону. За это время успевают привести в порядок все узлы и агрегаты.
25. Алексей Мартианов в кабине с видом на ротор экскаватора. Вращающееся трехэтажное колесо впечатляет. Вообще от путешествия по галереям KU-800 захватывает дух.
— У вас эти впечатления, наверное, уже немного притупились?
— Да, есть такое, конечно. Ведь с 1971 года работаю здесь.
— Так ведь в те годы этого экскаватора еще и не было?
— Была площадка, на которой его только монтировать начинали. Шел он сюда узлами, около трех лет собирали его шеф-монтажники чехи.
— По тем временам это невиданная техника была?
— Да, это четвертая машина, вышедшая с конвейера чехословацкого завода-изготовителя. Газетчики нас тогда прямо-таки атаковали. Даже в журнале «Наука и жизнь» про наш экскаватор писали.
26.
27. Висящие залы электрооборудованием и распредустройства служат противовесом стреле.
— Я, конечно, понимаю, что это шагающий экскаватор.
Но до сих пор не могу представить, как такая «махина» может ходить фактически?
— Она очень хорошо ходит, хорошо разворачивается. Шаг в два с половиной метра занимает всего полторы минуты. Вот, под рукой, пульт управления шагами: лыжи, база, стоп, поворот экскаватора. Через неделю мы готовимся поменять место дислокации, в обратную сторону пойдем, туда, где конвейер строится.
28. О своем экскаваторе Алексей Мартианов, бригадир машинистов ГВК рассказывает с любовью, как об одушевленном предмете. Говорит, что в этом ему нечего стесняться: каждый из его экипажа также относится к своей машине. Более того, как о живом начинают отзываться и специалисты чешского завода-изготовителя, курирующие крупные ремонты экскаватора.
29. Только на верхней площадке экскаватора, в сорока метрах от земли, ощущаешь его истинные размеры. Кажется, что в лестничных галереях можно заблудиться, а ведь в этих хитросплетениях металла и кабельных коммуникаций есть еще рабочие и машинные отделения, зал с электрооборудованием, распредустройства, отсеки гидравлических агрегатов шагания, поворота, устройства подъёма и выдвижения роторной стрелы, грузоподъемные краны, конвейеры.
При всей металло- и энергоемкости экскаватора в его экипаже работает всего 6 человек.
30.
31. Узкие железные лесенки местами с подвижными ступенями опутывают экскаватор, как лесные тропинки. Бесконечные реки проводов пронизывают экскаватор вдоль и поперек.
32. — Как вы им управляете? Есть ли какие-нибудь свои секреты? Вот придет, к примеру, новый человек, через сколько месяцев его можно будет посадить сюда, в это кресло?
— Это не месяцы, это годы. Научиться в кабине работать, врезаться, шагать — это одно, а машину чувствовать — совсем другое. Ведь расстояние от меня до машиниста погрузочной стрелы 170 метров, и мы должны хорошо слышать и видеть друг друга. Не знаю чем, наверное, спиной чувствовать. Есть здесь, конечно, и громкая связь. Меня слышат все пятеро машинистов. И я их слышу. Знать нужно еще и электросхемы, устройство этой огромной машины. Кто осваивается быстро, а кто только через десять лет становится машинистом.
33. Конструкция KU-800 и сейчас удивляет инженерными решениями. В первую очередь, оптимальными расчетами несущих узлов и деталей. Достаточно сказать, что экскаваторы, аналогичные по производительности чешскому KU-800, имеют значительно большие размеры и массу, они до полутора раз тяжелее.
34. Срезанный ротором мел по системе конвейеров проезжает около 7 километров и с помощью отвалообразователя складируется в меловые горы.
35. За год в отвалы отправляют такой объем мела, которого хватило бы, чтоб насыпать двухполосную дорогу высотой 1 метр и длиной 500 километров.
36. Машинист погрузочной стрелы. Всего на отвалообразователе работает смена из 4 человек.
37. Отвалообразователь — уменьшенная копия KU-800 за исключением отсутствия роторного колеса. Экскаватор наоборот.
38.
39.
40. Сейчас основной полезный минерал в карьере Стойленского ГОКа — это железистые кварциты. Железа в них от 20 до 45%. Те камни, где железа больше 30% активно реагируют на магнит. Этим трюком горняки часто вызывают удивление у гостей: «Как это — обычные с виду камни, и вдруг притягиваются магнитом?»
41. Богатой железной руды в карьере Стойленского ГОКа уже мало. Она покрывала не очень толстым слоем кварциты и её почти выработали. Поэтому кварциты теперь главное железорудное сырье.
42.
43. Чтобы добыть кварциты, их вначале взрывают. Для этого бурят сеть скважин и заливают в них взрывчатку.
44. Глубина скважин достигает 17 метров.
45.
46. В год Стойленский ГОК проводит до 20 взрывов горной породы. При этом масса взрывчатки, использованной при одном взрыве, может достигать 1000 тонн. Чтобы при этом не получилось сейсмического удара, взрывчатое вещество подрывают волной от скважины к скважине с задержкой в доли секунды.
47. Бадабум!
48.
49.
50. Раздробленную взрывом руду большие экскаваторы перегружают в автосамосвалы. В карьере СГОКа работают около 30 БелАЗов грузоподъемностью по 136 тонн.
51.
52. 136-тонный Белаз заполняется с горочкой за 5-6 оборотов экскаватора.
53.
54.
55. Вжжжж!
56.
57.
58.
Увеличить изображение
59.
60. Гусеница размером с человека.
61.
62.
63.
64. Дмитрий, водитель Белаза, говорит, что управлять этим «слоником» не сложнее Шестерки жигулей.
65. Но права нужно получать отдельно. Главное — чувствовать габариты и никогда не забывать, с каким весом работаешь.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73. Я в расфокусе трехлетней давности. Еще не похудевший )
74.
75.
76. Белазы перевозят руду на перегрузочные склады в средней части карьера, где уже другие экскаваторы перегружают её в вагоны думпкары.
77.
78.
79.
80. Экскаватор и его оператор.
81. Загруженные составы из 11 вагонов отправляются на обогатительную фабрику. Электровозам приходится потрудиться, потому что везти по восходящему серпантину 1150 тонн руды – дело нелегкое.
82. Груженые на подъем и пустые на спуск.
83.
84.
85. На обогатительной фабрике руду выгружают в устья огромных дробилок.
86. Здесь становится понятно, почему для перевозки используют думпкары. Если бы вагоны не опрокидывались сами – разгружать их было бы непростой задачей.
87. В процессе обогащения руда проходит несколько этапов дробления. На каждом из них она становится все мельче.
88. Цель процесса - получить руду, истертую почти в мелкий песок.
89. Из этой измельченной массы кварцитов с помощью магнитных сепараторов отбирают магнитную составляющую.
90.
91.
92. Таким образом получают железорудный концентрат с содержанием железа 65 – 66%. Все, что не примагнитилось к сепараторам, горняки называют пустой породой или хвостами.
93.
94. Хвосты смешивают с водой и перекачивают в специальные водоемы — хвостохранилища.
95. На самом деле в хвостах тоже содержится железо, только в немагнитном состоянии. Извлекать его на данном этапе развития технологии — нерентабельно. Кроме того, в хвостах есть золото и другие ценные элементы, которые также не извлекают из-за их небольшого содержания.
96. Но при этом хвостохранилища считают техногенными месторождениями, потому что, возможно, в будущем из них научатся добывать ценные элементы. Чтобы с хвостохранилищ не поднималась ветром пыль, которая вызывает гнев экологов и местных жителей, хвосты постоянно поливают дождиком с радугой. Благо воды из карьера — завались!
97. Чтобы карьер не затопило водой, на глубине около 200 метров под землей пробита опоясывающая сеть штреков дренажной шахты.
98.
99. Из штреков, общая протяженность которых около 40 километров, вверх, в карьер пробурены скважины, которые перехватывают грунтовые воды.
100.
101.
102. По штрекам шахты вода стекает в водосборники и большими насосами откачивается на поверхность.
103.
104.
105. Каждый час из дренажной шахты Стойленского ГОКа откачивают 4 500 кубометров воды. Это равно объему 75 железнодорожных цистерн.
106.
107.
108. Сейчас на Стойленском ГОКе завершается строительство фабрики окомкования. На этой фабрике из железорудного концентрата будут делать обожженные окатыши, чтобы из них выплавлять чугун на Новолипецком металлургическом комбинате.
109.
110. Проектная мощность фабрики 6 миллионов тонн окатышей в год. Это примерно тот объем, который Группа НЛМК, в которую входит СГОК, вынуждена сейчас покупать у сторонних производителей. Стойленские окатыши позволят сделать производство чугуна более эффективным.
111.
112. Будущая дымовая труба.
113.
114. Пока готовая продукция комбината выглядит так. Кажется, что вагоны заполнены не полностью, что не рационально. Но на деле — это их максимальная грузоподъемность. Не стоит забывать, что это не чернозем какой-то, а тяжелый металл.
115. Вот уже пошла 115-я фотография, а я еще столько всего интересного не показал и не рассказал )
116. Техника, роботы, насосы — все это прекрасно. Но самое главное в металлургии — это люди.
117. Огромное спасибо за помощь в работе пресс-службе Стойленского ГОКа и отдельно Николаю Засолоцкому! Надеюсь, что в этом году я снова к вам заеду ;)
Большое спасибо за внимание и терпение!
Фотографы: Дмитрий Чистопрудов и Николай Рыков, фотоагентство Vostok. По вопросам проведения съемок пишите на электронную почту [email protected]
Добыча железной руды: способы, переработка и применение
Железные руды – это залегающие в земле полезные ископаемые, имеющие в своём составе железо в количестве достаточном для их добычи и промышленного освоения. Производимый из этих руд металл, является металлургической основой современной цивилизации. Используется он повсеместно в любом направлении человеческой деятельности: от освоения космоса, до изготовления обычных предметов повседневного пользования.
Содержание
- Классификация
- Факторы, определяющие ценность руд
- Способы добычи
- Открытый
- Закрытый
- Технология обогащения
- Подготовительный процесс
- Основной процесс
- Вспомогательный процесс
- Продукты переработки
- Сталь
- Чугун
- Ферросплав
- Месторождения в России и мире
- Мировые запасы
- Страны, добывающие железные руды
Классификация
Железные руды классифицируются по целому ряду признаков.
Прежде всего, наиболее важным фактором в экономическом отношении является процентное содержание железа. Поэтому руды подразделяются на ряд типов:
- Богатые – содержание полезного минерала превышает 50%.
- Обычные руды имеют в своём составе 25 - 50% железа.
- Небогатое железом сырьё не располагает значительным количеством железа. Его в них не более 25%. Именно поэтому такие руды и носят название бедных.
Что касается химического состава, то в основном это – разнообразные соединения железа с кислородом, водой и углеродом, встречающиеся в природе в виде:
- бурых железняков – лимонитов,
- магнитных железняков – магнетитов,
- красных железняков – гематитов,
- шпатовых железняков – сидеритов.
Железосодержащие месторождения обычно располагают следующими видами руд:
- Апатит-магнетитовыми, содержащиеся в карбонатитах.
- Гётит-гидрогётитовыми, размещающиеся в корах выветривания.
- Магнетитовыми и магмо-магнетитовыми в среде скарнов.
- Магнетит-гематитовыми, находящиеся среди железных кварцитов.
- Мартитовыми и мартит-гидрогематитовыми – особо богатые минералом руды в железных кварцитах.
- Титано-магнетитовыми, а также ильменит-титаномагнетитовыми, размещающееся в базитах и ультра-базитах.
Для полноты картины необходимо также отметить, что залежи этого вида полезных ископаемых образуются в результате:
- высокотемпературного воздействия – магматогенные месторождения;
- выветривания пород гор и осадочных отложений – экзогенные;
- осадочной деятельности, подвергшейся в дальнейшем значительному воздействию давления и температуры.
Факторы, определяющие ценность руд
Рентабельность разработки каждого конкретного месторождения объясняется целым набором условий:
- Количественный и качественный состав основного минерала, то есть опять же концентрация железа в руде. Понятно, что чем она выше, тем лучше. Этот фактор оказывает решающее влияние на выход конечного продукта и сам процесс плавки. Именно он повышает производительность оборудования и не требует дополнительных затрат на обогащение.
Что касается запасов месторождения, то необходимый минимум для окупаемости вложенных средств, по расчётам экономистов, составляет 600 млн. тонн. Меньшие размеры не покрывают затрат на создание необходимой инфраструктуры: производственных мощностей, инженерных сетей, дорог, жилья, общественных сооружения.
- Также, большое значение имеет остальной состав руды – то есть пустая порода, способная в зависимости от своих качеств увеличивать или уменьшать выход шлака.
- Очень важную роль играет наличие примесей. Если полезные из них улучшают качество выплавленного металла, то от вредных компонентов нужно избавляться сложными технологическими методами или нейтрализовать их неблагоприятное воздействие.
- Физико-металлургические свойства руды, тоже необходимо учитывать. Обогатимость, прочность, размягчаемость, размеры кусков, влажность – всё это факторы, определяющие потенциальную ценность месторождений железных руд.
- Кроме того, имеет значение и способность исходного материала восстанавливаться – отдавать кислород, что существенно ускоряет процесс выплавки.
- Одним из условий, определяющих экономическую целесообразность разработки, является глубина залегания рудного тела и место его расположения в зависимости от удалённости от развитых экономических районов.
Преодоление этих проблем требует прокладки дорог, обеспечения месторождения людскими и энергетическими ресурсами.
Способы добычи
Способ добычи определяется в зависимости от индивидуального характера залегания рудного дела. Решающим обстоятельством конечно же выступает глубина.
Открытый
Как обычно, если полезные ископаемые расположены не далеко от поверхности земли (порядка 300 метров) и есть возможности для проведения большого объёма работ по вскрытию и перемещению грунта, то прибегают к созданию карьера. Мощными экскаваторами перемещают породы в отвалы, а дойдя до нижних слоев залежей, проводят окончательный анализ месторождения на процент содержания железа.
Окончательное решение принимает экспертная комиссия. В случае положительного результата, массы изъятой породы направляются на металлургические предприятия для дальнейшей переработки.
Закрытый
Хотя значительная масса железной руды добывается карьерным способом, но иногда приходится прибегать к строительству глубоких шахт. Происходит это в том случае, если искомые слои полезного ископаемого находятся на глубине порядка одного километра. Сам процесс заключается в прокладке вертикального ствола, от которого в дальнейшем ответвляются горизонтальные штреки.
При всех своих недостатках (дороговизна строительства и опасность эксплуатации), данный способ наиболее эффективен.
Также кроме этих двух способов в последнее время находит применение метод скважинной гидродобычи. Суть его заключается в том, что внутрь пробуренной скважины подаётся под значительным давлением вода. В результате чего, размытая струёй порода перемещается наверх.
Железная руда
Технология обогащения
Подготовительный процесс
Предварительным этапом обогащения железных руд является дробление и измельчение. Цель этих операций – получить массу нужной величины кусков и частиц, а также отделить пустую породу. Обычно для этого применяется грохочение (просеивание) и классификация (разделение водным потоком частиц по крупности) исходного материала.
Основной процесс
Непосредственно процесс обогащения может включать в себя один из следующих методов:
- Сухая, мокрая или комбинированная магнитная сепарация. В основу процесса заложена различная магнитная проницаемость химических веществ. В случае мокрой сепарации специальные электромагнитные барабаны забирают минералы, насыщенные ферромагнитами из пульпы. Сухой метод заключается в снятии магнитной фракции из подаваемой шихты, вращающейся лентой.
- Использование суспензий средней плотности между железом и пустой породой, даёт возможность применять гравитационную сепарацию.
- Флотационный метод основан на использовании специального реагента, позволяющего формировать воздушно-жидкостную металлическую пену, которая затем снимается и направляется на дальнейшую переработку.
- Самым простым способам обогащения является промывка. Сама по себе она малоэффективна, поэтому применяется совместно с другими методами. Но в случае загрязнённости исходной породы глиной или песком, без неё не обойтись.
После процесса обогащения концентрат подвергают агломерации и отправляют на доменную, а затем при необходимости, и кислородно-конверторную плавку. Отходы производства могут быть использованы для извлечения редких или цветных металлов, иногда их употребляют при изготовлении песка и щебня.
Вспомогательный процесс
В ходе технологии обогащения часто приходится прибегать к вспомогательным процессам, обеспечивающим удаление ненужных фракций: пыли, шлама, влаги. Сгущение, спекание, фильтрование, сушка дают возможность получить концентрат необходимой готовности для последующего использования.
Продукты переработки
Основная цель добычи железной руды заключается в производстве из неё чёрных металлов, получаемых в процессе выплавки.
Сталь
Всем известная сталь – это соединение железа (до 45%), углерода (до 2,14%) и целого ряда других химических элементов. Марганца, кремния, азота, серы, кислорода, фосфора. При необходимости в её состав добавляют хром для повышения жаростойкости, или никель – для вязкости и улучшения антикоррозийных свойств.
В зависимости от содержания углерода C и легирующих добавок, стали подразделяются:
- на низко-, средне- и высокоуглеродистые;
- на низко-, средне- и высоколегированные.
По своему назначению стали бывают: жаропрочные, инструментальные, конструкционные, криогенные и нержавеющие.
Возникает вполне резонный вопрос, каким же образом получают столь широкий ассортимент продукции?
Прежде всего, из агломерата под воздействием воздуха в доменных печах выплавляется чугун (более подробно речь об этом пойдёт в следующем разделе статьи).
А уж потом из чугуна путём переработки, заключающейся в уменьшении содержания углерода, и кроме него – серы и фосфора (значительное количество которых ухудшает механические свойства стали, повышая её ломкость и хрупкость), производят конечную продукцию – сталь. Осуществляются эти процессы производства стали конверторным (Бессмеровским или Томасовским), Мартеновским или электротермическим методами. В зависимости от теплофизического состояния исходного материала (расплавленное или твёрдое) и потребности выплавки некоторых сортов стали, способы производства могут варьироваться, иногда дополняя друг друга.
Чугун
Чугун представляет собой высокоуглеродистый (выше 2,14%) сплав железа. Именно благодаря этому он отличается повышенной хрупкостью. Производят его путём плавки переработанной руды в доменных печах при температуре порядка 12000C.
В зависимости от своего состава и технологии получения, различают светлый (белый), серый, ковкий, высокопрочный и передельный чугун. Впрочем, последний используется лишь как промежуточный материал для производства стали.
Руда
Ферросплав
Одно из направлений современной металлургии заключается в получении ферросплавов – соединений железа с хромом, никелем, марганцем, титаном и некоторыми другими материалами, содержащими железо в незначительных количествах. Ценность данных материалов заключается в упрощении и дешевизне легирования, проводимого с их помощью, а также употреблении в качестве средств раскисления (удаления кислорода) при выплавке металлов.
Современная металлургия располагает тремя способами получения ферросплавов:
- Алюминотермический.
- Силикотермический.
- Углевосстановительный.
Реализуются они с помощью плавильных горнов или электропечей.
Месторождения в России и мире
Российская Федерация располагает значительными залежами железных руд. Крупнейшими месторождениями на территории нашей страны являются:
- Курская магнитная аномалия. По утверждениям экспертов – это четверть мировых запасов железной руды, оцениваемой в 200 млрд. тонн, из которых 30 млрд. уже имеют высокую степень обогащения.
- Бакчарское месторождение в Томской области – второе по величине в России, обладающее наличием в составе руды ванадия и кобальта.
- Также имеются значительные запасы железных руд в виде красного железняка на территории Мурманской области. Это – Оленигорское и Ковдорское месторождения.
- Керченский полуостров Крыма богат бурыми железняками, которые требуют дальнейшего освоения.
- Значительные залежи железа в Сибири находятся в районе города Кемерово и на Алтае.
- Дальневосточный регион располагает месторождениями в Амурской области, республике Саха (Якутия) и на территории Хабаровского края.
Из крупнейших зарубежных месторождений можно выделить:
- Кирунавара – Швеция.
- Область Лотарингии – Франция.
- Криворожский бассейн на Украине.
- Нижняя Саксония в Германии.
- Ньюфаундленское и Лабрадорское месторождения в Канаде.
- Прибрежный район озера Верхнее в США.
- Порт Маяри – Куба.
- Эль-Пао и Серро-Боливар – Венесуэлла.
- Итабира, Итабирита, Каражас в Бразилии.
- Город Конакри (Гвинея) является местом крупнейших залежей железной руды в Африке.
- Так называемый «железный пояс» Индии. Штаты: Бихар и Орисса.
- Айрон-Монарк, Айрон-Ноб, Маунт-Голдсуэрти, Маунт-Том-Прайс, Маунт-Нырмен, Кокату и Хамерсли в Австралии.
Мировые запасы
Топ мировых лидеров по запасам железных руд возглавляют:
- Россия – 18%.
- Бразилия – 17%.
- Австралия – 14%.
- Украина – 11%.
- Китай – 9%.
Общемировые запасы этого вида природного сырья оцениваются в 800 млрд. тонн, причём четыре пятых в его составе – руда низкого и среднего качества.
Страны, добывающие железные руды
- Сегодняшнее положение дел в мировой экономике определяется сильнейшей деловой активностью Китая, который занимает верхнюю строчку лидеров мировой добычи железной руды. 900 млн. тонн в год извлекает он ежегодно.
- На втором месте располагается Австралия – 420 млн. тонн в год.
- Бразилия вырабатывает каждый год 350 млн. тонн руды.
- На четвёртом месте находится Индия, поставившая на рынок в 2019 году 245 млн. тонн железа.
- Россия, располагающая самыми крупными запасами, производящая 100 млн. тонн в год, держит пятую строчку. Что, как обычно, говорит о наших огромных нереализованных возможностях.
Автор: Юрий Флоринских Все статьи этого автора
Последние статьи автора: Крупнейшие производители молока и молочной продукции в мире Алмазы: свойства, способы добычи и применение
Обработка железа | Определение, история, шаги, использование и факты
доменная печь и воздухонагреватель
Смотреть все СМИ
- Ключевые люди:
- Абрам Стивенс Хьюитт Джон Фриц
- Похожие темы:
- кованое железо чугун вагранка цветочный процесс процесс украшения
Просмотреть весь связанный контент →
переработка железа , использование процесса плавки для превращения руды в форму, из которой можно изготавливать изделия. В эту статью также включено обсуждение добычи железа и его подготовки к выплавке.
Железо (Fe) представляет собой относительно плотный металл серебристо-белого цвета с характерными магнитными свойствами. Он составляет 5% массы земной коры и является четвертым по распространенности элементом после кислорода, кремния и алюминия. Он плавится при температуре 1538°C (2800°F).
Изучение производства и структурных форм железа от феррита и аустенита до легированной стали
Посмотреть все видео к этой статье Железо аллотропно, то есть существует в различных формах. Его кристаллическая структура может быть объемно-центрированной кубической (ОЦК) или гранецентрированной кубической (ГЦК) в зависимости от температуры. В обеих кристаллографических модификациях основная конфигурация представляет собой куб с атомами железа, расположенными по углам. В центре каждого куба в ОЦК-модификации и в центре каждой грани в ГЦК-модификации есть лишний атом. При комнатной температуре чистое железо имеет ОЦК-структуру, называемую альфа-ферритом; это продолжается до тех пор, пока температура не поднимется до 912 ° C (1674 ° F), когда он превращается в структуру ГЦК, известную как аустенит. При дальнейшем нагреве аустенит остается до тех пор, пока температура не достигнет 1394 °C (2541 °F), после чего снова появляется ОЦК-структура. Эта форма железа, называемая дельта-ферритом, сохраняется до тех пор, пока не будет достигнута точка плавления.
Чистый металл пластичен и легко поддается обработке ковкой, но, за исключением специализированных электротехнических применений, он редко используется без добавления других элементов для улучшения его свойств. В основном он появляется в сплавах железа с углеродом, таких как стали, которые содержат от 0,003 до примерно 2 процентов углерода (большинство лежит в диапазоне от 0,01 до 1,2 процента), и чугуны с содержанием углерода от 2 до 4 процентов. При содержании углерода, характерном для сталей, карбид железа (Fe 3 C), также известный как цементит; это приводит к образованию перлита, который в микроскоп состоит из чередующихся реек альфа-феррита и цементита. Цементит тверже и прочнее феррита, но гораздо менее пластичен, так что за счет изменения количества углерода получаются совершенно разные механические свойства. При более высоком содержании углерода, характерном для чугуна, углерод может выделяться либо в виде цементита, либо в виде графита, в зависимости от условий производства. Опять же, получается широкий спектр свойств. Эта универсальность сплавов железа с углеродом приводит к их широкому использованию в технике и объясняет, почему железо является самым важным из всех промышленных металлов.
Имеются свидетельства того, что метеориты использовались в качестве источника железа до 3000 г. до н.э., но извлечение металла из руд датируется примерно 2000 г. до н.э. Производство, по-видимому, началось в медедобывающих регионах Анатолии и Персии, где использование соединений железа в качестве флюсов для облегчения плавки могло случайно вызвать накопление металлического железа на дне медеплавильных печей. Когда производство железа было налажено должным образом, стали использовать два типа печей. Чашевые печи были построены путем рытья небольшого отверстия в земле и обеспечения подачи воздуха из мехов через трубу или фурму. С другой стороны, каменные шахтные печи полагались на естественную тягу, хотя иногда в них также использовались фурмы. В обоих случаях плавка включала создание слоя раскаленного древесного угля, в который добавлялась железная руда, смешанная с большим количеством древесного угля. Затем произошло химическое восстановление руды, но, поскольку примитивные печи не могли достигать температуры выше 1150 ° C (2100 ° F), обычным продуктом был твердый кусок металла, известный как блюм. Он мог весить до 5 кг (11 фунтов) и состоял из почти чистого железа с небольшим количеством захваченного шлака и кусков древесного угля. Затем изготовление железных артефактов требовало операции формовки, которая включала нагревание цветков в огне и удары молотком по раскаленному докрасна металлу для изготовления желаемых предметов. Железо, изготовленное таким образом, известно как кованое железо. Иногда кажется, что было использовано слишком много древесного угля, и сплавы железа с углеродом, которые имеют более низкую температуру плавления и могут быть отлиты в простые формы, были сделаны непреднамеренно.
Применение этого чугуна было ограничено из-за его хрупкости, и в раннем железном веке, похоже, его использовали только китайцы. В других местах предпочтительным материалом было кованое железо.
Хотя римляне строили печи с ямой, в которую можно было сливать шлак, до средневековья мало что изменилось в методах производства железа. К 15 веку многие цветочные печи использовали печи с низким валом с приводом от воды для привода мехов, а цвет, который мог весить более 100 кг, извлекался через верхнюю часть вала. Окончательным вариантом такого рода горнила была каталонская кузница, просуществовавшая в Испании до 19 века. Другая конструкция, высокая горная печь, имела более высокий вал и превратилась в печь высотой 3 метра (10 футов).0037 Stückofen , который давал такие большие блюмы, что их приходилось удалять через переднее отверстие в печи.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подписаться сейчас
Доменная печь появилась в Европе в 15 веке, когда стало понятно, что чугун можно использовать для изготовления цельных пушек с хорошими свойствами удержания давления, но было ли ее появление связано с китайским влиянием или было независимым развитие неизвестно. Во-первых, различия между доменной печью и Stückofen были незначительными. Оба имели квадратное поперечное сечение, и основными изменениями, необходимыми для работы доменной печи, были увеличение соотношения древесного угля и руды в шихте и летка для удаления жидкого железа. Продукт доменной печи стал известен как чугун из-за метода литья, при котором жидкость направлялась в основной канал, соединенный под прямым углом с несколькими более короткими каналами. Вся конструкция напоминала свиноматку, кормящую свой помет, поэтому куски твердого железа из более коротких каналов были известны как свиньи.
Несмотря на военную потребность в чугуне, для большинства гражданских применений требовался ковкий чугун, который до этого производился непосредственно в блочном заводе. Однако появление доменных печей открыло альтернативный путь производства; это включало преобразование чугуна в кованое железо с помощью процесса, известного как рафинирование. Куски чугуна были помещены на убранный очаг, на котором сжигался древесный уголь с обильной подачей воздуха, так что углерод в железе удалялся путем окисления, оставляя полутвердое ковкое железо. Начиная с 15 века, этот двухстадийный процесс постепенно вытеснил прямое производство железа, которое, тем не менее, сохранилось до 19 века.век.
К середине 16 века в юго-восточной Англии доменные печи работали более или менее непрерывно. Увеличение производства железа привело к нехватке древесины для производства древесного угля и к его последующей замене углем в виде кокса - открытие, которое обычно приписывают Абрахаму Дарби в 1709 году. Поскольку более высокая прочность кокса позволяла ему поддерживать большую загрузку, стали возможными печи гораздо большего размера, и была достигнута производительность от 5 до 10 тонн чугуна в неделю.
Затем, появление паровой машины для привода продувочных цилиндров означало, что доменная печь могла быть снабжена большим количеством воздуха. Это создало потенциальную проблему, заключающуюся в том, что производство чугуна будет намного превышать возможности процесса очистки. Ряд изобретателей пытались ускорить преобразование чугуна в ковкий, но наиболее успешным был англичанин Генри Корт, который запатентовал свою пудлинговую печь в 1784 году. Корт использовал угольную отражательную печь для плавления шихты чугуна. к которому добавляли оксид железа для получения шлака. Встряхивание образовавшейся «лужи» металла приводило к удалению углерода путем окисления (вместе с кремнием, фосфором и марганцем). В результате температура плавления металла повысилась настолько, что он стал полутвердым, хотя шлак оставался достаточно жидким. Затем из металла формовали шарики и освобождали от как можно большего количества шлака, прежде чем вынуть из печи и отжать молотком. В течение короткого времени пудлинговые печи могли производить достаточное количество железа для удовлетворения потребностей машинного оборудования, но в результате изобретения шотландцем Джеймсом Бомонтом Нильсеном в 1828 году доменной печи для предварительного нагрева дутья производительность доменных печей снова увеличилась. воздух и осознание того, что круглая печь работает лучше, чем квадратная.
Окончательный спад в использовании кованого железа был вызван серией изобретений, которые позволили печам работать при температурах, достаточно высоких для плавления железа. Тогда стало возможным производить сталь, которая является превосходным материалом. Сначала в 1856 году Генри Бессемер запатентовал свой конвертерный процесс для продувки воздухом расплавленного чугуна, а в 1861 году Уильям Сименс получил патент на свою регенеративную мартеновскую печь. В 1879 году Сидни Гилкрист Томас и Перси Гилкрист адаптировали конвертер Бессемера для использования с фосфорным чугуном; в результате основной бессемеровский процесс, или процесс Томаса, получил широкое распространение на европейском континенте, где были в изобилии железные руды с высоким содержанием фосфора. Около 100 лет мартеновский и бессемеровский процессы производили большую часть стали, прежде чем они были заменены кислородными и электродуговыми печами.
Помимо вдувания части топлива через фурмы, в доменной печи с начала 19 века используется тот же принцип работы. Однако размер печи заметно увеличился, и одна большая современная печь может снабжать сталеплавильный завод до 10 000 тонн жидкого чугуна в день.
На протяжении 20-го века было предложено много новых процессов производства чугуна, но только в 1950-х годах появились потенциальные заменители доменной печи. Прямое восстановление, при котором железные руды восстанавливаются при температурах ниже точки плавления металла, берет свое начало в таких экспериментах, как процесс Виберга-Зодерфорса, введенный в Швеции в 1919 г.52 и процесс HyL, введенный в Мексике в 1957 году. Немногие из этих методов сохранились, а те, что сохранились, были значительно модифицированы. Другой альтернативный метод производства чугуна, восстановление плавлением, имел своих предшественников в электрических печах, которые использовались для производства жидкого чугуна в Швеции и Норвегии в 1920-х годах. Этот метод расширился и стал включать методы, основанные на кислородных конвертерах для производства стали с использованием угля в качестве источника дополнительной энергии, и в 1980-х годах он стал центром обширных исследований и разработок в Европе, Японии и США.
Добыча железной руды – Процесс добычи железной руды %y
Железная руда – это горная порода, из которой можно извлечь металлическое железо. Железная руда является важным сырьем для производства железа и стали: 98% добываемой железной руды используется для производства стали.
Существует четыре основных типа месторождений железной руды, которые используются для производства металлов. Это (i) гематит, (ii) магнетит, (iii) лимонит и (iv) пирит.
Мировые запасы железной руды оцениваются примерно в 170 миллиардов тонн, причем большая часть этих запасов находится в Австралии, Бразилии, Китае, Индии и России. На эти четыре страны приходится около 85% мировых запасов железной руды.
Железная руда используется по-разному. Чаще всего он используется в качестве ключевого ингредиента в производстве стали. Сталь — это конструкционный материал, который имеет широкий спектр применения в различных отраслях промышленности, таких как строительство, транспорт и производство.
Железная руда является одним из самых важных металлов в мире и используется сама по себе или в смеси с другими материалами для производства широкого спектра продуктов. Например:
– Строительство: включая строительство дорог, мостов, домов и офисных зданий
– Машины: включая автомобили, корабли, двигатели и арматуру для бетона
– Трубы и рельсы: для железных дорог и производства электроэнергии
– Банки и емкости: для упаковки продуктов питания и напитков
Добыча железной руды – это процесс извлечения железа из естественная форма, которая содержится в горных породах и минералах. Процесс начинается с удаления верхнего слоя почвы с обрабатываемой территории. Затем эту почву заменяют и уплотняют, чтобы убедиться, что нет заболачивания или стока. Следующим шагом будет просверливание отверстий в скале, чтобы можно было вставить взрывчатку. Взрывчатка взрывается, и железная руда вырывается из скалы. Затем его собирают и транспортируют на ближайший сталелитейный завод, где он используется для производства стальных изделий.
Добыча железной руды — это физически и химически сложный процесс, который происходит в отдаленных местах по всему миру. Процесс начинается с разведки, которая может проводиться наземным или подземным методами. Как только месторождение обнаружено, можно начинать добычу.
Открытая добыча является наиболее распространенным методом добычи железной руды. Он включает в себя использование больших машин для выкапывания больших ям в земле. Добытая железная руда затем транспортируется на перерабатывающий завод, где она измельчается и фильтруется для удаления примесей.
Открытая добыча — еще один метод добычи железной руды. Этот метод включает снятие верхнего слоя почвы и горных пород, чтобы добраться до железной руды внизу. Открытая добыча может быть очень разрушительной для окружающей среды, так как может привести к образованию больших шрамов на ландшафте.
Подземная добыча — еще один распространенный метод добычи железной руды. Этот процесс включает в себя бурение туннелей в земле, чтобы добраться до месторождения железной руды. Как только туннель достигает месторождения, горняки извлекают руду и транспортируют ее обратно на поверхность для переработки.
Железнорудная промышленность имеет ряд недостатков. К ним относятся:
- Высокая стоимость горнодобывающего оборудования и работ
- Воздействие добычи полезных ископаемых на окружающую среду (включая загрязнение воздуха и водных ресурсов)
- Риск несчастных случаев и травматизма на шахтах
- Социальные последствия добыча полезных ископаемых (включая перемещение местного населения)
Глядя в будущее добычи железной руды, можно выделить три ключевых фактора, которые будут определять отрасль.
