Автомобиль, телефон, даже холодильник – вся эта техника сделана из железа, производство которого очень сложный процесс. Основное сырье для получения этого ценного материала – это минералы, в которых есть частицы необходимого металла. Простыми словами, это порода, содержащая сплавы. В мире встречается огромное количество этого ресурса, способы ее обработки и получения из нее полезных ископаемых могут быть очень разнообразны, но начинается все на рудниках. Что такое горная руда, как происходит ее добыча и переработка, будет рассказано в этой статье.
Руда: определение и особенности
Рудами называют горные породы, которые применяются для переработки и извлечения содержащихся в них металлов. Виды этих полезных ископаемых различаются по происхождению, химическому содержанию, концентрации металлов и примесей. В химическом составе руды присутствуют различные его оксиды, гидроксиды и углекислые соли железа.
Интересно! Руда востребована в хозяйстве с древних времен. Археологам удалось выяснить, что изготовление первых предметов из железа датируется II вв. до нашей эры. Впервые этот материал использовали жители Месопотамии.
Добыча полезных ископаемых
Свойства руды
Что делают из руды
Железорудная промышленность – металлургическая отрасль, которая специализируется на добыче и обработке железной руды. Основное предназначение этого материала на сегодняшний день – производство чугуна и стали.
Всю продукцию, которую делают из железа, можно разделить на группы:
- Передельный чугун с повышенной концентрацией углерода (выше 2%).
- Литейный чугун.
- Сталь в слитках для изготовления проката, железобетона и стальных труб.
- Ферросплавы для выплавки стали.
Для чего нужна руда
Материал используется для выплавки чугуна и стали. Сегодня нет практически ни одной промышленной сферы, которая обходится без этих материалов.
Всё о добыче золота. Где и как добывается золото?
Чугун – это сплав углерода и железа с марганцем, серой, кремнием и фосфором. Чугун производится в доменных печах, где при высоких температурах руду выделяют из оксидов железа. Практически 90% полученного чугуна является предельным и используется при выплавке стали.
Применяются различные технологии:
- электронно-лучевая выплавка для получения чистого высококачественного материала;
- вакуумная обработка;
- электро-шлаковый переплав;
- рафинирование стали (устранение вредных примесей).
Отличие стали от чугуна – минимальная концентрация примесей. Для очистки применяется окислительная выплавка в мартеновских печах.
полезные ископаемые
Сталь самого высокого качества выплавляется в индукционных электрических печах с экстремально высокой температурой.
Отрасли применения
Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.
Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.
Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:
- Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
- Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
- Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
- Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
- Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
- Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.
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.
Факторы размещения алюминиевой промышленности
1) Сырьевой
- Предприятия располагают вблизи источников сырья — бокситов или глинозема.
- При производстве вторичного алюминия предприятия расположены вблизи крупных потребителей аллюминия.
2) Энергетический
- Для производства алюминия необходимо много энергии, поэтому предприятия располагают вблизи источников дешевой электроэнергии (например в Бразилии это гидроэнергетика, в странах персидского залива дешевая энергия вырабатывается на ТЭС).
3) Водный
- Для производства алюминия необходимо большое количество воды, поэтому предприятия чаще всего располагают вблизи крупных рек.
Пример:
Какие факторы способствовали размещению крупного завода по производству первичного алюминия Красноярске.
1) В Красноярском крае протекает крупная река — Енисей, а производство аллюминия водоемкое производство
2) Красноярский край обеспечен дешевой электроэнергией, за счет мощных ГЭС.
Как выглядит руда
Как выглядит железная руда
Вид материала зависит от его состава и содержания дополнительных примесей. Самый распространенный красный железняк с высоким процентом железа может встречаться в разном состоянии – от очень плотного до пылевого.
Бурые железняки имеют рыхлую, слегка пористую структуру бурого или желтоватого цвета. Такой элемент часто нуждается в обогащении, при этом легко перерабатывается в руду (из него получается высококачественный чугун).
Магнитные железняки плотные и зернистые по своей структуре, выглядят как кристаллы, вкрапленные в породу. Оттенок руды – характерный черно-синий.
Химический состав
Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:
Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.
Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.
Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.
Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.
Как добывают руду
Добыча железной руды – это сложный технический процесс, при котором происходит погружение в земные недра с целью поиска минералов. На сегодняшний день существует два способа добычи руды: открытая и закрытая.
Добыча руды открытым способом
Добыча руды открытым способом
Открытый (карьерный способ) – распространенный и наиболее безопасный вариант по сравнению с закрытой техникой. Метод актуален для тех случаев, когда в рабочей зоне отсутствуют твердые породы, а рядом нет населенных пунктов или инженерных систем.
Сначала вырывается карьер до 350 метров глубиной, после чего со дна большими машинами собирается и вывозится железо. После добычи материал на тепловозах отправляется на заводы по изготовлению стали и чугуна.
Добыча природного газа в России: прошлое, настоящее, будущее
Карьеры роются экскаваторами, но такой процесс занимает много времени. Как только машина доберется до первого пласта рудника, материал сдается на экспертизу, чтобы определить процент содержания железа и целесообразность дальнейших работ (если процент выше 55%, работы в этой местности продолжаются).
Интересно! По сравнению с закрытым способом добыча полезных ископаемых в карьерах стоит вдвое дешевле. Такая технология не требует обустройства шахт или создания тоннелей. При этом эффективность работы в открытых карьерах выше в несколько раза, а потери материала в пять раз меньше.
Закрытый способ добычи
Добыча руды закрытым способом
Шахтная (закрытая) добыча руды применяется только в том случае, если планируется сохранить целостность ландшафта в той области, где ведется разработка рудных залежей. Также этот способ актуален для работ в горной местности. В этом случае создается сеть тоннелей под землей, что приводит к дополнительным расходам – строительство самой шахты и сложная транспортировка металла на поверхность. Самый главный недостаток – высокий риск для жизни рабочих, шахта может обрушиться и перекрыть доступ на поверхность.
Алюминиевая промышленность
Алюминий — самый распространенный цветной металл в земной коре.
Производство алюминия можно разделить на три части:
- Добыча сырья для алюминиевой промышленности — бокситов
- Бокситы перерабатываются на глинозем
- Из расплава глинозема получают алюминий
- Первичный алюминий — алюминий, который производят из сырья — бокситов
- Вторичный алюминий — переплавленный алюминий (Промышленность развитых стран нацелена на производства вторичного алюминия)
Рейтинг стран по добыче бокситов:
- Гвинея
- Австралия
- Бразилия
- Ямайка
- Камерун
- Индия
Преимущественно бокситы распространены во влажных тропиках и субтропиках.
Карта, показывает какие страны лидирует по добыче бокситов
Где добывают руду
Добыча железной руды – одна из ведущих сфер хозяйственного комплекса РФ. Но несмотря на это, доля России в мировой добыче руды составляет всего 5,6%. Мировые запасы составляют около 160 млрд. тонн. Объем чистого железа достигает 80 млрд. тонн.
Страны, богатые рудами
Распределение ископаемых по странам выглядит следующим образом:
- Россия – 18%;
- Бразилия – 18%;
- Австралия – 13%;
- Украина – 11%;
- Китай – 9%;
- Канада – 8%;
- США – 7%;
- остальные страны – 15%.
Существенные залежи железной руды отмечены в Швеции (города Фалуня и Гелливар). В Америке обнаружено большое количество руды в штате Пенсильвания. В Норвегии металл добывается в Персберге и Арендали.
Руды России
Курская магнитная аномалия – крупное месторождение железной руды в РФ и в мире, в которой объем неочищенного металла достигает 30000 млн. тонн.
Курская магнитная аномалия — фото с места добычи
Интересно! Аналитики отмечают, что масштабы добычи ископаемых на рудниках КМА сохранятся вплоть до 2021 года, в дальнейшем будет наблюдаться спад.
Площадь рудников Кольского полуострова составляет 115000 кв.км. Здесь добывается железная, никелевая, медная руды, кобальт и апатиты.
Горы Урала также входят в число самых крупных месторождений руды в РФ. Основной район разработок – Качканар. Объем рудных ископаемых составляет 7000 млн. тонн.
Российская разработка, позволяющая добывать золото из каменного угля
В меньшем объеме металл добывается в Западно-Сибирском бассейне, в Хакасии, Керченском бассейне, в Забайкальске и Иркутской области.
Источник: pressadv.ru