Rud ở đâu. Quặng sắt. Làm thế nào họ có được nó. Làm giàu quặng sắt

Quặng sắt là nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp luyện kim trên thế giới. Thị trường của nó, ở mức độ này hay mức độ khác, ảnh hưởng đến nền kinh tế của các quốc gia khác nhau. Ngày nay, tài nguyên quặng sắt được khai thác ở hơn 50 quốc gia, bao gồm cả Liên bang Nga. Cô tự tin giữ vị trí trong 5 nhà lãnh đạo thế giới vĩnh viễn. Họ cùng nhau cung cấp tới 80% nguyên liệu thô này cho thị trường thế giới.

Các mỏ quặng sắt ở Nga

Nguồn quặng sắt được phân bố không đồng đều trên lãnh thổ của nhà nước Nga. Hơn một nửa trữ lượng thuộc về quặng trầm tích Precambrian. Chúng được thể hiện bằng màu đỏ, nâu, quặng sắt từ tính với chất lượng khác nhau. Và chỉ 12% trong số đó là quặng chất lượng cao, trong đó hàm lượng sắt ít nhất là 60%. Điều đáng chú ý là bang Nga chỉ đứng sau Brazil về trữ lượng quặng sắt. Song đồng thời, tiền gửi trong nước so với nước ngoài (Úc, Ấn Độ, Braxin) có chất lượng quặng thấp hơn và điều kiện địa chất khó phát triển.

Các mỏ quặng sắt lớn ở Nga nằm ở Quận Trung tâm Liên bang. Nó chiếm khoảng 55% tổng sản lượng nguyên liệu thô. Các mỏ có trữ lượng thăm dò đủ đáng kể nằm ở Karelia và vùng Murmansk, sản lượng khai thác của chúng là 18%. Mỏ Gusevogorskoye ở vùng Sverdlovsk sản xuất gần 16% quặng sắt. Việc phát triển các mỏ Kuranakh và Garinskoye ở Vùng Amur, các mỏ Kimkanskoye và Kostenginskoye ở Khu tự trị Do Thái, và các mỏ khác cũng đang được tiến hành.

Dị thường từ trường Kursk

Đứng đầu danh sách các mỏ quặng sắt ở Nga là các mỏ đá thuộc Kursk Magnetic Anomaly (KMA). Diện tích lưu vực của nó là hơn 160 nghìn km 2 và bao gồm lãnh thổ của các vùng Oryol, Belgorod, Kursk và Voronezh. Về trữ lượng sắt, ước tính hàng tỷ tấn, đây là lưu vực lớn nhất thế giới. Đến nay, hơn 30 tỷ tấn quặng sắt phong phú đã được thăm dò. Khối lượng chính của nó được thể hiện bằng các thạch anh magnetit với hàm lượng sắt trên 40%.

Quặng KMA được xác định bằng kết cấu đa thành phần. Độ sâu của sự xuất hiện của chúng thay đổi từ 30 đến 650 mét. Khai thác thương mại chủ yếu được thực hiện ở các vùng Kursk và Belgorod, nơi tập trung một phần đáng kể trữ lượng quặng (các mỏ Stoilenskoye, Mikhailovskoye, Lebedinskoye và Yakovlevskoye).

Trường Bakchar

Trầm tích Bakchar là phần được khám phá nhiều nhất của lưu vực quặng sắt Tây Siberi. Nó được phát hiện vào những năm 1960 trong quá trình thăm dò các mỏ dầu ở vùng Tomsk và ngày nay là một trong những mỏ quặng sắt lớn nhất ở Nga. Có bốn lớp quặng trên lãnh thổ, ở một số nơi hợp nhất thành một mỏ duy nhất. Các thành tạo quặng sắt chủ yếu nằm ở độ sâu 190 mét, nhưng về phía bắc, độ sụt lún lên tới 300 mét. Hàm lượng sắt trong quặng có nơi lên tới 57%. Trong quặng đã được làm giàu, khối lượng sắt tăng lên đáng kể và đạt tới 97%. Diện tích của tiền gửi Bakchar là 16 nghìn km 2.

Một tính năng đặc trưng của mỏ giàu là sự hiện diện của các thành phần liên quan của coban, titan, crom và vanadi, điều này càng làm tăng giá trị của quặng. Theo ước tính sơ bộ của nghiên cứu địa chất, trữ lượng dự đoán của mỏ Bakcharskoye ước tính gần 110 tỷ tấn. Cần lưu ý rằng các tầng quặng của khu vực này bị tưới nhiều và điều này gây khó khăn cho việc khai thác mỏ.

Các mỏ quặng sắt lớn nhất ở Nga bao gồm mỏ Olenegorsk ở vùng Murmansk, được phát hiện vào năm 1932. Hầu hết cơ sở nguyên liệu thô của nó được đại diện bởi các chất thạch anh sắt, các khoáng chất chính trong đó là magnetit và hematit. Sự hiện diện của sắt trung bình là 31%. Quặng nằm gần hết bề mặt, nhưng thân quặng xuống độ sâu hơn 800 mét với chiều dài 32 km. Quặng của mỏ này dễ dàng được làm giàu, chúng có hàm lượng tạp chất có hại ở mức tối thiểu nên có thể thu được kim loại chất lượng cao.

Theo ước tính mới nhất, trữ lượng của mỏ Olenegorsk trên bán đảo Kola lên tới 700 triệu tấn quặng sắt. Sự hiện diện của các trữ lượng đáng kể như vậy được chứa trong các chân trời rất sâu, điều này tạo ra nhu cầu thăm dò bổ sung đối với lòng đất dưới đáy biển.

Trường Kovdorskoye

Do lịch sử địa chất của nó, bán đảo Kola có các mỏ khoáng sản đáng kể và đóng góp đáng kể cho nền kinh tế Nga. Các mỏ quặng sắt chính ở khu vực này bắt đầu được phát triển từ năm 1962, mặc dù chúng đã được phát hiện ngay cả trước chiến tranh. Mỏ quặng sắt Kovdorskoye là một trong những kho chứa nguyên liệu thô lớn nhất của bang. Dưới đây là những khoáng chất độc đáo hiếm có không tìm thấy ở bất kỳ nơi nào khác.

Các mỏ ở Kovdor được phát triển từ năm 1962, trữ lượng của chúng lên tới khoảng 650 triệu tấn quặng magnetit. Chiều rộng của thân quặng là 100-800 mét, và chiều dài kéo dài hơn một km. Tiền gửi trong kho đã được khám phá đến độ sâu 800 mét. Hàm lượng sắt trung bình 28-30%. Ngoài tinh quặng magnetit, tinh quặng baddeleyit và apatit được chiết xuất từ quặng.

Trường Kostomuksha

Một khu vực quan trọng khác có các mỏ quặng sắt ở Nga là Karelia. Có 26 mỏ và khoảng 70 quặng sắt biểu hiện của các thành tạo quặng khác nhau ở đây. Có tầm quan trọng thực tế hơn là sự hình thành của thạch anh sắt, được phát triển tốt trong vùng sinh khoáng Tây Karelian. Cây cọ thuộc cánh đồng Kostomuksha, được coi là lớn nhất ở Tây Bắc nước Nga. Trữ lượng quặng của nó là hơn một tỷ tấn với hàm lượng sắt trung bình là 32%.

Địa tầng thạch anh sắt của trầm tích Kostomuksha trải dài trên một dải dài 15,6 km. Nó bao gồm hai mỏ ở độ sâu lên đến 40 mét - chính và xen kẽ. Khoản tiền gửi chính chứa tới 70% tất cả các khoản dự trữ của khoản tiền gửi. Magnetite là khoáng vật quặng chiếm ưu thế, phốt pho và lưu huỳnh có mặt từ các tạp chất có hại. Quặng của mỏ Kostomuksha dễ dàng được làm giàu.

Ngoài ra, không nên bỏ qua các mỏ quặng sắt sau: Korpangskoye (trữ lượng được phê duyệt 400 triệu tấn), Pudozhgorskoye (tài nguyên dự kiến ước tính khoảng 302 triệu tấn) và Koykarskoye (trữ lượng ước tính gần 3200 nghìn tấn).

Cộng hòa Khakassia

Khakassia là nơi có một số mỏ quặng sắt lâu đời nhất ở Nga. Căn cứ của nó được đại diện bởi các vùng Teysko-Balyksinsky, Abakano-Anzassky và Verkhneabakansky.

Các mỏ quặng Abagas ở khu vực Kuznetsk Alatau và vùng trũng Minusinsk được phát hiện vào năm 1933, nhưng sự phát triển của chúng chỉ bắt đầu 50 năm sau đó. Khoáng sản chiếm ưu thế ở đây là magnetit, các vai trò thứ cấp được giao cho pyrit, hematit và musketovit. Tổng lượng nguyên liệu dự trữ còn lại hơn 73 triệu tấn.

Gần thành phố Abaza là mỏ quặng sắt Abakan. Tiền gửi của nó được thể hiện bằng quặng skarn-magnetit dễ dàng làm giàu. Dự trữ cân đối chứa 145 triệu tấn quặng, khối lượng sắt bình quân 42-45%. Tiền gửi đã được khám phá sâu tới 1300 mét.

Tiền gửi Kachkanar

Nhóm kho chứa quặng sắt ở vùng Sverdlovsk đã được biết đến từ lâu, nhưng việc thăm dò nghiêm túc chỉ bắt đầu từ những năm 30 của thế kỷ trước. Nó kết hợp hai khoản tiền gửi chính: Gusevogorskoye và Kachkanarskoye. Khoáng sản quặng được thể hiện bằng magnetit và chứa tạp chất chủ yếu là titan và vanadi. Chúng nằm ở độ sâu lớn và có diễn biến rất phức tạp.

Các mỏ Kachkanar là một trong những mỏ quặng sắt lớn nhất ở Nga, chúng sở hữu 70% lượng quặng được khai thác ở Ural. Tài nguyên dự báo là hơn 12 tỷ tấn quặng, trữ lượng đã thăm dò là 7 tỷ tấn với hàm lượng sắt là 16%. Khi làm giàu quặng, khối lượng sắt trong tinh quặng thu được đạt 61%.

Tiền gửi bakal

Nhóm mỏ quặng sắt Bakal nằm ở quận Satka của vùng Chelyabinsk. Nó tập trung trên diện tích 150 km 2 và có 24 mỏ, mỗi mỏ có một số thân quặng. Hai loại quặng được phân biệt tại các mỏ: siderit (với hàm lượng sắt là 32%) và quặng sắt nâu (với hàm lượng sắt hơn 50%). Quặng Siderit đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong việc thăm dò và ước tính trữ lượng. Các khoáng chất chính của các mỏ này là pistomesit và sideroplesit.

Các mỏ đá sau đang hoạt động tại mỏ quặng Bakalsky: Petlinsky, Central, Novobakalsky, Sosnovsky, Siderite, Shuldinsky. Tổng trữ lượng quặng là một tỷ tấn. Xét về chất lượng của quặng và lượng sắt trong đó, mỏ Bakalskoye là một trong những mỏ quặng sắt tốt nhất ở Nga.

Cần lưu ý rằng ngành công nghiệp quặng sắt là một trong số ít phân khúc của ngành công nghiệp Nga cảm thấy tự tin nhất ngay cả trong thời kỳ khủng hoảng. Bảng cân đối kế toán của nhà nước bao gồm 173 mỏ quặng sắt. Số dư dự trữ của họ, với tốc độ sản xuất hiện tại, sẽ có thể cung cấp cho ngành luyện kim màu trong hơn 200 năm tới.

Hàm lượng sắt trong quặng công nghiệp từ 16 đến 72%. Trong số các tạp chất có ích có Ni, Co, Mn, W, Mo, Cr, V, ... trong số các tạp chất có hại là S, R, Zn, Pb, As, Cu. quặng sắt theo nguồn gốc được chia thành, và (xem bản đồ).

Quặng sắt cơ bản

Các loại quặng sắt công nghiệp được phân loại theo khoáng vật quặng chiếm ưu thế. Quặng magnetite được cấu tạo từ magnetit (đôi khi magnesian - magnomagnetit, thường bị ma hóa - biến thành hematit trong quá trình oxy hóa). Chúng là đặc trưng nhất của trầm tích cacbonatit, skarn và thủy nhiệt. Apatit và baddeleyit được chiết xuất từ mỏ cacbonatit, và pyrit chứa coban và sunfua kim loại màu được chiết xuất từ mỏ skarn. Một loại quặng magnetit đặc biệt là quặng titanomagnetit phức tạp (Fe-Ti-V) của mỏ đá lửa. Quặng hematit, có thành phần chủ yếu là hematit và ở mức độ thấp hơn là magnetit, phổ biến trong lớp vỏ phong hóa của thạch anh ferit (quặng martite), trong quặng skarn, thủy nhiệt và núi lửa-trầm tích. Quặng hematit giàu có chứa 55-65% Fe và tới 15-18% Mn. Quặng siderit được chia nhỏ thành quặng siderit kết tinh và quặng sắt spar pha sét; chúng thường là magnesi (magnosiderites). Chúng được tìm thấy trong trầm tích thủy nhiệt, trầm tích và núi lửa-trầm tích. Hàm lượng trung bình của Fe trong chúng là 30 - 35%. Sau khi rang quặng siderit, do loại bỏ CO 2, thu được tinh quặng sắt oxit xốp mịn chứa 1-2%, đôi khi lên đến 10% Mn. Trong vùng ôxy hóa, quặng siderit biến thành quặng sắt màu nâu. Quặng sắt silicat được tạo thành từ clorua sắt (, leptochlorit, v.v.), đôi khi kèm theo hydroxit sắt. Chúng tạo thành trầm tích trầm tích. Hàm lượng trung bình của Fe trong chúng là 25-40%. Phụ gia của lưu huỳnh là không đáng kể, phốt pho lên đến 1%. Chúng thường có kết cấu dạng oolitic. Trong lớp vỏ phong hóa, chúng biến thành quặng sắt (hydrohematit) màu nâu, đôi khi có màu đỏ. Đá ironstones màu nâu được cấu tạo từ các hydroxit sắt, thường là hydrogoethit. Chúng hình thành các trầm tích trầm tích (biển và lục địa) và trầm tích vỏ phong hóa. Quặng trầm tích thường có kết cấu dạng oolitic. Hàm lượng trung bình của Fe trong quặng là 30 - 35%. Quặng sắt nâu của một số mỏ (Bakalskoye ở Liên Xô, Bilbao ở Tây Ban Nha, v.v.) chứa tới 1-2% Mn hoặc hơn. Quặng sắt nâu hợp kim tự nhiên, được hình thành trong lớp vỏ phong hóa của đá siêu Ả Rập, chứa 32-48% Fe, lên đến 1% Ni, lên đến 2% Cr, một phần trăm phần trăm Co, V. Crom-niken và hợp kim thấp thép được nấu chảy từ các loại quặng như vậy mà không có phụ gia. (, ferruginous) - hàm lượng sắt nghèo và trung bình (12-36%) quặng sắt đã biến chất, bao gồm các lớp xen kẽ mỏng xen kẽ thạch anh, magnetit, hematit, magnetit-hematit và siderit, ở những nơi có phụ gia silicat và cacbonat. Chúng được phân biệt bởi hàm lượng tạp chất có hại thấp (S và R là một phần trăm của phần trăm). Các mỏ dạng này thường có trữ lượng quặng duy nhất (trên 10 tỷ tấn) hoặc lớn (trên 1 tỷ tấn). Silica được thực hiện trong lớp vỏ phong hóa và xuất hiện các mỏ lớn chứa nhiều quặng hematit-martite.

Trữ lượng và khối lượng sản xuất lớn nhất rơi vào đá thạch anh sắt Precambrian và quặng sắt phong phú được hình thành từ chúng, quặng sắt nâu trầm tích, cũng như quặng skarn, nhiệt dịch và cacbonatit, ít phổ biến hơn.

Làm giàu quặng sắt

Yêu cầu có các loại quặng giàu (trên 50% Fe) và nghèo (dưới 25% Fe). Đối với các đặc tính định tính của quặng giàu, hàm lượng và tỷ lệ tạp chất phi kim loại (thành phần tạo xỉ), được biểu thị bằng hệ số cơ bản và mô đun đá lửa, là rất quan trọng. Theo giá trị của hệ số cơ bản (tỷ lệ giữa tổng hàm lượng của oxit canxi và magie trên tổng số oxit silic và) quặng sắt và các chất cô đặc của chúng được chia thành có tính axit (nhỏ hơn 0,7), tự chảy (0,7 -1.1) và cơ bản (hơn 1.1). Quặng tự chảy là tốt nhất: so với quặng có tính axit, so với quặng cơ bản, đòi hỏi phải đưa một lượng lớn đá vôi (chất trợ dung) vào điện tích lò cao. Theo môđun silic (tỷ lệ giữa oxit silic và oxit nhôm), việc sử dụng quặng sắt được giới hạn ở các loại quặng có môđun dưới 2. Quặng nghèo cần làm giàu bao gồm titanomagnetit, magnetit và cả các loại thạch anh magnetit với magnetit Hàm lượng Fe trên 10 - 20%; đá thạch anh martite, hematit và hematit có hàm lượng Fe trên 30%; quặng siderit, hydrogoethit và hydrogoethit-leptochlorit có hàm lượng Fe trên 25%. Tiêu chuẩn đặt ra giới hạn dưới của tổng hàm lượng Fe và hàm lượng magnetit cho mỗi mỏ, có tính đến quy mô, điều kiện khai thác và kinh tế của nó.

Quặng cần làm giàu được chia thành làm giàu dễ và làm giàu khó, điều này phụ thuộc vào thành phần khoáng chất và các đặc điểm cấu tạo và cấu trúc của chúng. Quặng dễ làm giàu bao gồm quặng magnetit và thạch anh magnetit, quặng làm giàu cứng bao gồm quặng sắt, trong đó sắt liên kết với các dạng tinh thể mật và dạng keo, khi bị nghiền nát, không thể mở khoáng quặng trong đó do kích thước cực nhỏ và mịn. nảy mầm bằng khoáng phi kim loại. Việc lựa chọn các phương pháp làm giàu được xác định bởi thành phần khoáng của quặng, đặc điểm cấu tạo và cấu trúc của chúng, cũng như bản chất của khoáng phi kim loại và các tính chất cơ lý của quặng. Quặng magnetit được làm giàu bằng phương pháp từ tính. Việc sử dụng tách từ khô và ướt đảm bảo sản xuất tinh quặng có điều kiện ngay cả với hàm lượng sắt tương đối thấp trong quặng ban đầu. Nếu có các cấp thương mại của hematit trong quặng, cùng với magnetit, phương pháp làm giàu từ tính (đối với quặng phân tán mịn) hoặc trọng lực (đối với quặng phân tán thô) được sử dụng. Nếu quặng magnetit chứa lượng công nghiệp apatit hoặc sunfua, đồng và kẽm, khoáng chất boron và những loại khác, thì quá trình tuyển nổi được sử dụng để tách chúng ra khỏi chất thải tách từ tính. Các kế hoạch làm giàu cho quặng titanomagnetit và ilmenit-titanomagnetit bao gồm tách từ ướt nhiều giai đoạn. Để tách ilmenit thành titan cô đặc, chất thải tách từ ướt được làm giàu bằng phương pháp tuyển nổi hoặc trọng lực, tiếp theo là tách từ trong trường cường độ cao.

Các chương trình làm giàu cho thạch anh magnetit bao gồm nghiền, nghiền và làm giàu từ trường thấp. Việc làm giàu các thạch anh sắt oxy hóa có thể được thực hiện bằng phương pháp từ tính (trong trường mạnh), rang từ tính và phương pháp tuyển nổi. Để làm giàu quặng sắt nâu oolitic hydrogoethit-leptochlorit, người ta sử dụng phương pháp trọng trường hoặc từ trường (trong trường mạnh); các nghiên cứu cũng đang được tiến hành để làm giàu những quặng này bằng cách rang phương pháp từ tính. Quặng Clayey hydrogoethit và (đá cuội) được làm giàu bằng cách rửa. Việc làm giàu quặng siderite thường đạt được bằng cách rang. Trong quá trình chế biến thạch anh sắt và quặng skarn-magnetit, thường thu được các tinh quặng có hàm lượng Fe từ 62-66%; ở dạng cô đặc có điều kiện của sự tách từ ướt từ quặng sắt apatit-magnetit và magnomagnetit, không ít hơn 62-64%; đối với quá trình luyện kim điện, sản xuất tinh quặng có hàm lượng Fe không dưới 69,5%, SiO 2 không quá 2,5%. Hàm lượng trọng trường và trọng lực làm giàu từ trường của quặng sắt nâu oolitic được coi là điều hòa khi hàm lượng Fe là 48-49%; khi các phương pháp làm giàu được cải thiện, các yêu cầu về tinh quặng từ quặng tăng lên.

Hầu hết các quặng sắt được sử dụng để nấu chảy sắt. Một lượng nhỏ dùng làm sơn tự nhiên (đất son) và chất tạo trọng lượng cho bùn khoan.

Trữ lượng quặng sắt

Về trữ lượng quặng sắt (cân đối - trên 100 tỷ tấn), CCCP đứng đầu thế giới. Trữ lượng quặng sắt lớn nhất của Liên Xô tập trung ở Ukraine, ở các khu vực trung tâm của RSFSR, phía bắc Kazakhstan, ở Urals, phía tây và đông Siberia. Trong tổng số trữ lượng quặng sắt đã thăm dò, 15% là loại giàu và không cần làm giàu, 67% được làm giàu bằng phương pháp từ tính đơn giản và 18% cần phương pháp làm giàu phức tạp.

KHP, CHDCND Triều Tiên và CPB có trữ lượng quặng sắt đáng kể, đủ để phát triển ngành luyện kim màu của riêng họ. Xem thêm

Về sự hiện diện của trữ lượng quặng sắt được dự đoán, Nga chỉ đứng thứ ba, sau Brazil và Hoa Kỳ. Tổng lượng quặng ở Liên bang Nga ước tính khoảng 120,9 tỷ tấn. Nếu chúng ta xem xét độ tin cậy của "dữ liệu tình báo", thì trữ lượng (loại P1) được xác định chính xác nhất là 92,4 tỷ tấn, xác suất khai thác hết 16,2 tỷ tấn (loại P2) là ít hơn một chút và xác suất khai thác quặng đã thăm dò là 2,4 tỷ tấn (loại P3). Hàm lượng sắt trung bình là 35,7%. Phần chính của nguồn lực tập trung vào KMA (Kursk Magnetic Anomaly), nằm ở phần châu Âu của Nga. Ít quan trọng hơn là các mỏ nằm ở Siberia, ở Viễn Đông.

Phân bố trữ lượng quặng ở Nga

Tỷ lệ quặng chất lượng cao không cần làm giàu, với hàm lượng sắt ít nhất 60% ở Nga là gần 12,4%. Về cơ bản, quặng trung bình và nghèo, hàm lượng sắt từ 16-40%. Tuy nhiên, chỉ có Australia có trữ lượng quặng phong phú lớn trên thế giới. 72% dự trữ của Nga được xếp vào loại có lợi nhuận.

Ngày nay ở Liên bang Nga có 14 khoản tiền gửi lớn nhất. Trong số này, 6 mỏ nằm trong vùng dị thường (tức là hơn một nửa), nơi cung cấp 88% sự phát triển của quặng sắt. Cán cân Nhà nước của Liên bang Nga có 198 trường trên sổ sách của mình, 19 trường trong số đó có dự trữ ngoại bảng. Các địa điểm khai thác quặng sắt chính, theo thứ tự giảm dần (theo khối lượng khoáng sản được khai thác):
- Tiền gửi Mikhailovskoye (ở vùng Kursk);
- m. Gusevgorskoye (ở vùng Sverdlovsk);
- m. Lebedinskoe (ở vùng Belgorod);
- m. Stoilenskoe (ở vùng Belgorod);
- Mũi Kostomukshskoe (Karelia);
- m. Stoylo-Lebedinskoe (ở vùng Belgorod);
- m. Kovdorskoye (ở vùng Murmansk);
- m. Rudnogorskoe (ở vùng Irkutsk);
- m. Korobkovskoe (ở vùng Belgorod);
- Mũi Olenegorskoye (ở vùng Murmansk);
- m. Sheregeshevskoe (ở vùng Kemerovo);
- m. Tashtagolskoe (ở vùng Kemerovo);
- m. Abakanskoye (Khakassia);
- m. Yakovlevskoe (ở vùng Belgorod).

Trong thập kỷ qua, Liên bang Nga đã chứng kiến sự gia tăng sản lượng quặng sắt. Tăng trưởng bình quân hàng năm khoảng 4%. Tuy nhiên, có điều cần phấn đấu: tỷ trọng quặng của Nga trong sản xuất toàn cầu chưa đến 5,6%. Về cơ bản, tất cả quặng ở Nga được khai thác ở KMA (54,6%). Ở Karelia và vùng Murmansk, khối lượng quặng là 18% tổng sản lượng, ở vùng Sverdlovsk, 16% quặng được phát hành "trên núi".

Quặng sắt bắt đầu được con người khai thác từ nhiều thế kỷ trước. Ngay cả khi đó, những lợi thế của việc sử dụng sắt đã trở nên rõ ràng.

Việc tìm kiếm các thành phần khoáng chất có chứa sắt là khá dễ dàng, vì nguyên tố này chiếm khoảng 5% vỏ trái đất. Nhìn chung, sắt là nguyên tố phong phú thứ tư trong tự nhiên.

Không thể tìm thấy nó ở dạng nguyên chất, sắt được chứa ở một lượng nhất định trong nhiều loại đá. Quặng sắt có hàm lượng sắt cao nhất, việc khai thác kim loại từ đó mang lại lợi nhuận kinh tế cao nhất. Lượng sắt chứa trong nó phụ thuộc vào nguồn gốc của nó, tỷ lệ thông thường là khoảng 15%.

Thành phần hóa học

Các tính chất của quặng sắt, giá trị và đặc điểm của nó phụ thuộc trực tiếp vào thành phần hóa học của nó. Quặng sắt có thể chứa nhiều hàm lượng sắt và các tạp chất khác. Tùy thuộc vào điều này, có một số loại của nó:

rất giàu khi hàm lượng sắt trong quặng vượt quá 65%;
giàu, tỷ lệ sắt trong đó thay đổi từ 60% đến 65%;
trung bình, từ 45% trở lên;
kém, trong đó tỷ lệ các nguyên tố hữu ích không quá 45%.

Càng có nhiều tạp chất phụ trong thành phần của quặng sắt, thì càng cần nhiều năng lượng cho quá trình chế biến của nó và việc sản xuất thành phẩm càng kém hiệu quả.

Thành phần của đá có thể là sự kết hợp của nhiều loại khoáng chất, đá thải và các tạp chất khác, tỷ lệ của chúng phụ thuộc vào sự lắng đọng của nó.

Quặng từ tính được phân biệt bởi thực tế là chúng dựa trên một oxit có từ tính, nhưng khi bị nung nóng mạnh, chúng sẽ bị mất đi. Số lượng loại đá này trong tự nhiên là có hạn, nhưng hàm lượng sắt trong nó có thể không thua kém quặng sắt đỏ. Nhìn bề ngoài, nó giống như những tinh thể rắn có màu đen và xanh lam.

Quặng sắt Spar là một loại đá quặng dựa trên siderit. Thường thì nó chứa một lượng đất sét đáng kể. Đây là loại đá tương đối khó tìm trong tự nhiên, do hàm lượng sắt nhỏ nên ít được sử dụng. Vì vậy, không thể quy chúng vào loại quặng công nghiệp.

Ngoài oxit, các loại quặng khác dựa trên silicat và cacbonat được tìm thấy trong tự nhiên. Hàm lượng sắt trong đá rất quan trọng đối với việc sử dụng trong công nghiệp, nhưng sự hiện diện của các sản phẩm phụ hữu ích như niken, magiê và molypden cũng rất quan trọng.

Các ngành ứng dụng

Phạm vi của quặng sắt gần như hoàn toàn giới hạn trong luyện kim. Nó được sử dụng chủ yếu để nấu chảy gang, được khai thác bằng lò nung lộ thiên hoặc lò biến đổi. Ngày nay, gang được sử dụng trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người, bao gồm trong hầu hết các loại hình sản xuất công nghiệp.

Các hợp kim khác nhau trên cơ sở sắt được sử dụng ở mức độ không kém - thép được ứng dụng rộng rãi nhất do sức mạnh và đặc tính chống ăn mòn của nó.

Gang, thép và các hợp kim sắt khác được sử dụng trong:

Kỹ thuật cơ khí, để sản xuất các máy công cụ và thiết bị khác nhau.
Công nghiệp ô tô, để sản xuất động cơ, vỏ, khung, cũng như các thành phần và bộ phận khác.
Các ngành công nghiệp quân sự và tên lửa, trong sản xuất thiết bị đặc biệt, vũ khí và tên lửa.
Xây dựng, như một phần tử gia cố hoặc lắp dựng các kết cấu chịu lực.
Công nghiệp nhẹ và thực phẩm, làm thùng chứa, dây chuyền sản xuất, các đơn vị và thiết bị khác nhau.
Công nghiệp khai thác, như máy móc và thiết bị đặc biệt.

Mỏ quặng sắt

Trữ lượng quặng sắt của thế giới có hạn về số lượng và vị trí. Các khu vực tích tụ trữ lượng quặng được gọi là mỏ. Ngày nay, các mỏ quặng sắt được chia thành:

Nội sinh. Chúng được đặc trưng bởi một vị trí đặc biệt trong vỏ trái đất, thường ở dạng quặng titanomagnetit. Các dạng và vị trí của các thể vùi này rất đa dạng, chúng có thể ở dạng thấu kính, các lớp nằm trong vỏ trái đất ở dạng trầm tích, trầm tích giống núi lửa, ở dạng các đường vân và các hình dạng bất thường khác.
Ngoại sinh. Loại này bao gồm các mỏ quặng sắt nâu và các loại đá trầm tích khác.
Biến chất. Trong đó bao gồm tiền gửi thạch anh.

Các mỏ quặng như vậy có thể được tìm thấy trên khắp hành tinh của chúng ta. Số lượng lớn nhất của các khoản tiền gửi tập trung trên lãnh thổ của các nước cộng hòa hậu Xô Viết. Đặc biệt là Ukraine, Nga và Kazakhstan.

Các quốc gia như Brazil, Canada, Australia, Mỹ, Ấn Độ và Nam Phi có trữ lượng sắt lớn. Đồng thời, hầu hết mọi quốc gia trên thế giới đều có nguồn cung cấp phát triển của riêng mình, trong trường hợp thiếu hụt, giống này sẽ được nhập khẩu từ các quốc gia khác.

Làm giàu quặng sắt

Như đã nêu, có một số loại quặng. Chất giàu có thể được chế biến ngay sau khi chiết xuất từ vỏ trái đất, những chất khác phải được làm giàu. Ngoài quá trình thụ hưởng, chế biến quặng bao gồm một số công đoạn, chẳng hạn như phân loại, nghiền, tách và kết tụ.

Cho đến nay, có một số cách làm giàu chính:

Đỏ bừng.

Nó được sử dụng để làm sạch quặng từ các tạp chất phụ ở dạng đất sét hoặc cát, được rửa sạch bằng cách sử dụng vòi phun nước áp suất cao. Thao tác này cho phép bạn tăng hàm lượng sắt trong quặng nghèo khoảng 5%. Vì vậy, nó chỉ được sử dụng kết hợp với các loại chất làm giàu khác.

Làm sạch trọng lực.

Nó được thực hiện bằng cách sử dụng các loại huyền phù đặc biệt, tỷ trọng của chúng vượt quá tỷ trọng của đá thải, nhưng kém hơn tỷ trọng của sắt. Dưới tác dụng của lực hấp dẫn, các thành phần bên nâng lên trên, và sắt chìm xuống dưới cùng của hệ thống treo.

tách từ.

Phương pháp làm giàu phổ biến nhất, dựa trên mức độ nhận thức khác nhau của các thành phần quặng về tác động của lực từ. Sự phân tách như vậy có thể được thực hiện với đá khô, đá ướt, hoặc trong sự kết hợp luân phiên của hai trạng thái của nó.

Để xử lý hỗn hợp khô và ướt, các thùng phuy đặc biệt có nam châm điện được sử dụng.

Tuyển nổi.

Đối với phương pháp này, quặng nghiền ở dạng bụi được hạ xuống nước với việc bổ sung một chất đặc biệt (chất tuyển nổi) và không khí. Dưới tác dụng của thuốc thử, sắt tham gia tạo bọt khí và nổi lên mặt nước, đá thải chìm xuống đáy. Các thành phần có chứa sắt được thu thập từ bề mặt dưới dạng bọt.

Ngày nay, thật khó để tưởng tượng cuộc sống mà không có thép, từ đó nhiều thứ xung quanh chúng ta được tạo ra. Cơ sở của kim loại này là sắt thu được bằng cách nấu chảy quặng. Quặng sắt khác nhau về nguồn gốc, chất lượng, phương pháp khai thác quyết định tính khả thi của việc khai thác. Ngoài ra, quặng sắt còn được phân biệt bởi thành phần khoáng chất, tỷ lệ kim loại và tạp chất, cũng như tính hữu dụng của các chất phụ gia.

Sắt là một nguyên tố hóa học là một phần của nhiều loại đá, tuy nhiên, không phải tất cả chúng đều được coi là nguyên liệu để khai thác. Tất cả phụ thuộc vào thành phần phần trăm của chất. Cụ thể, các thành tạo khoáng chất sắt được gọi là, trong đó khối lượng kim loại hữu ích làm cho việc khai thác nó khả thi về mặt kinh tế.

Những nguyên liệu thô như vậy bắt đầu được khai thác cách đây 3000 năm, vì sắt có thể tạo ra các sản phẩm bền hơn so với đồng và đồng (xem). Và vào thời điểm đó, những người thợ thủ công có lò luyện đã phân biệt được các loại quặng.

Ngày nay, các loại nguyên liệu thô sau đây được khai thác để nấu chảy kim loại tiếp theo:

Titan-magnetit;
Apatit-magnetit;
Magnetite;
Magnetit-hematit;
Goethit-hydrogoethit.

Quặng sắt được coi là giàu nếu nó chứa ít nhất 57% sắt. Nhưng, diễn biến có thể được coi là phù hợp ở mức 26%.

Sắt trong thành phần của đá thường ở dạng oxit, các chất phụ gia còn lại là silica, lưu huỳnh và phốt pho.

Tất cả các loại quặng hiện được biết đến đều được hình thành theo ba cách:

lửa. Những loại quặng như vậy được hình thành do tiếp xúc với nhiệt độ cao của magma hoặc hoạt động của núi lửa cổ đại, tức là quá trình nấu chảy và trộn lẫn của các loại đá khác. Những khoáng chất như vậy là những khoáng chất kết tinh cứng với tỷ lệ sắt cao. Các mỏ quặng có nguồn gốc từ đá lửa thường liên quan đến các khu vực xây dựng núi cũ nơi vật chất nóng chảy xuất hiện gần bề mặt.

Quá trình hình thành đá mácma như sau: sự tan chảy của các khoáng chất khác nhau (magma) là một chất rất lỏng, và khi các vết nứt hình thành tại các đứt gãy, nó lấp đầy chúng, nguội đi và có được cấu trúc tinh thể. Đây là cách các lớp với magma đóng băng trong vỏ trái đất được hình thành.

biến chất. Đây là cách các loại khoáng chất trầm tích được biến đổi. Quá trình này diễn ra như sau: khi di chuyển một số phần nhất định của vỏ trái đất, một số lớp chứa các nguyên tố cần thiết của nó sẽ rơi xuống dưới lớp đá bên trên. Ở độ sâu, chúng phải chịu nhiệt độ và áp suất cao của các lớp trên. Trong hàng triệu năm tiếp xúc như vậy, các phản ứng hóa học xảy ra ở đây làm biến đổi thành phần của nguyên liệu gốc, kết tinh của chất. Sau đó, trong quá trình chuyển động tiếp theo, các tảng đá gần bề mặt hơn.

Thông thường, quặng sắt có nguồn gốc này không quá sâu và có tỷ lệ thành phần kim loại hữu ích cao. Ví dụ, như một ví dụ sáng - quặng sắt từ tính (tới 73-75% sắt).

trầm tích. “Công nhân” chính của quá trình hình thành quặng là nước và gió. Phá hủy các lớp đá và di chuyển chúng đến các vùng đất thấp, nơi chúng tích tụ thành từng lớp. Thêm vào đó, nước, như một chất phản ứng, có thể làm thay đổi nguyên liệu nguồn (nước rỉ). Kết quả là, quặng sắt nâu được hình thành - một loại quặng vụn và rời có chứa từ 30% đến 40% sắt, với một số lượng lớn các tạp chất khác nhau.

Các nguyên liệu thô do nhiều cách hình thành khác nhau thường nằm lẫn trong các lớp với đất sét, đá vôi và đá mácma. Đôi khi các khoản tiền gửi có nguồn gốc khác nhau có thể được trộn lẫn trong một lĩnh vực. Nhưng thường thì một trong những loại giống được liệt kê sẽ chiếm ưu thế.

Sau khi thăm dò địa chất, họ xác định được những nơi có thể có quặng sắt. Ví dụ, như dị thường từ trường Kursk, hoặc lưu vực Krivoy Rog, nơi mà kết quả của ảnh hưởng magma và biến chất, các loại quặng sắt có giá trị về mặt công nghiệp đã được hình thành.

Khai thác quặng sắt ở quy mô công nghiệp

Nhân loại đã bắt đầu khai thác quặng từ rất lâu trước đây, nhưng thông thường đó là những nguyên liệu thô chất lượng thấp với các tạp chất đáng kể của lưu huỳnh (đá trầm tích, cái gọi là sắt "đầm lầy"). Quy mô phát triển và luyện không ngừng tăng lên. Ngày nay, người ta đã xây dựng được toàn bộ phân loại các mỏ quặng sắt khác nhau.

Các loại tiền gửi công nghiệp chính

Tất cả các mỏ quặng đều được chia thành nhiều loại tùy thuộc vào nguồn gốc của đá, do đó có thể phân biệt được vùng quặng sắt chính và phụ.

Các loại mỏ quặng sắt thương mại chính

Chúng bao gồm các khoản tiền gửi sau:

Sự lắng đọng của các loại quặng sắt (thạch anh sắt, quặng sắt từ tính), được hình thành bằng phương pháp biến chất, có thể khai thác các loại quặng rất giàu trên chúng. Thông thường, trầm tích gắn liền với các quá trình hình thành đá cổ xưa nhất của vỏ trái đất và nằm trên các thành tạo được gọi là lá chắn.

Crystal Shield là một thấu kính lớn, cong. Nó bao gồm các loại đá được hình thành ở giai đoạn hình thành của vỏ trái đất cách đây 4,5 tỷ năm.

Các mỏ nổi tiếng nhất thuộc loại này là: dị thường từ trường Kursk, lưu vực Krivoy Rog, hồ Superior (Mỹ / Canada), tỉnh Hamersley ở Australia, và vùng quặng sắt Minas Gerais ở Brazil.

Trầm tích đá trầm tích vỉa. Những trầm tích này được hình thành do sự lắng đọng của các hợp chất giàu sắt có trong thành phần khoáng chất bị phá hủy bởi gió và nước. Một ví dụ nổi bật về quặng sắt trong các mỏ như vậy là quặng sắt nâu.

Các mỏ lớn và nổi tiếng nhất là lưu vực Lorraine ở Pháp và Kerch trên bán đảo cùng tên (Nga).

Tiền gửi Skarn. Thông thường, quặng có nguồn gốc đá lửa và biến chất, các lớp của chúng sau khi hình thành đã bị dịch chuyển vào thời điểm hình thành núi. Đó là, quặng sắt, nằm thành từng lớp ở độ sâu, bị vò thành nếp và di chuyển lên bề mặt trong quá trình chuyển động của các phiến thạch quyển. Các trầm tích như vậy thường nằm trong các khu vực uốn nếp ở dạng lớp hoặc cột có hình dạng bất thường. Được tạo thành bởi magma. Đại diện của các khoản tiền gửi đó: Magnitogorsk (Urals, Nga), Sarbayskoye (Kazakhstan), Iron Springs (Mỹ) và những người khác.
Titanomagnetit lắng đọng của quặng. Nguồn gốc của chúng là đá lửa, chúng thường được tìm thấy nhiều nhất ở các mỏm của nền đá cổ xưa - lá chắn. Chúng bao gồm các lưu vực và tiền gửi ở Na Uy, Canada, Nga (Kachkanarskoye, Kusinskoye).

Các mỏ nhỏ bao gồm: apatit-magnetit, magno-magnetit, siderite, các mỏ ferromangan phát triển ở Nga, Châu Âu, Cuba và những nơi khác.

Trữ lượng quặng sắt trên thế giới - các nước dẫn đầu

Ngày nay, theo nhiều ước tính khác nhau, các mỏ với tổng khối lượng 160 tỷ tấn quặng đã được thăm dò, từ đó có thể thu được khoảng 80 tỷ tấn kim loại.

Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ đưa ra số liệu theo đó Nga và Brazil chiếm khoảng 18% trữ lượng quặng sắt của thế giới.

Về trữ lượng sắt, có thể phân biệt các nước đứng đầu sau

Hình ảnh về trữ lượng quặng thế giới như sau

Hầu hết các nước này cũng là những nước xuất khẩu quặng sắt lớn nhất. Nhìn chung, lượng nguyên liệu thô bán ra đạt khoảng 960 triệu tấn / năm. Các nhà nhập khẩu lớn nhất là Nhật Bản, Trung Quốc, Đức, Hàn Quốc, Đài Loan, Pháp.

Thông thường, các công ty tư nhân tham gia vào việc khai thác và bán nguyên liệu thô. Ví dụ, lớn nhất ở nước ta, Metallinvest và Evrazholding, sản xuất tổng cộng khoảng 100 triệu tấn sản phẩm quặng sắt.

Cũng theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, khối lượng khai thác và sản xuất không ngừng tăng lên, khoảng 2,5-3 tỷ tấn quặng được khai thác mỗi năm, điều này làm giảm giá trị của nó trên thị trường thế giới.

Giá 1 tấn hôm nay là khoảng $ 40. Mức giá kỷ lục được ấn định vào năm 2007 - $ 180 / tấn.

Quặng sắt được khai thác như thế nào?

Các vỉa quặng sắt nằm ở các độ sâu khác nhau, điều này quyết định phương pháp khai thác từ ruột của nó.

Con đường sự nghiệp. Phương pháp khai thác đá phổ biến nhất được sử dụng khi các mỏ được tìm thấy ở độ sâu khoảng 200-300 mét. Sự phát triển diễn ra thông qua việc sử dụng các máy xúc mạnh mẽ và các nhà máy nghiền đá. Sau đó, nó được bốc xếp để vận chuyển đến các nhà máy chế biến.

phương pháp của tôi. Phương pháp hố được sử dụng cho các lớp sâu hơn (600-900 mét). Ban đầu, vị trí mỏ bị xuyên thủng, từ đó trôi dạt được phát triển dọc theo các vỉa. Từ nơi đá dăm được đưa "lên núi" với sự hỗ trợ của các băng tải. Quặng từ các mỏ cũng được đưa đến các nhà máy chế biến.

Khai thác thủy lực ở hố ga. Trước hết, để sản xuất thủy lực ở hố sụt, người ta khoan một giếng để tạo đá. Sau đó, các đường ống được đưa vào mục tiêu, quặng được nghiền bằng áp lực nước mạnh với quá trình khai thác tiếp theo. Nhưng phương pháp này ngày nay cho hiệu quả rất thấp và ít được sử dụng. Ví dụ, 3% nguyên liệu thô được khai thác theo cách này, và 70% bởi các mỏ.

Sau khi khai thác, nguyên liệu quặng sắt phải được xử lý để lấy nguyên liệu chính nấu chảy kim loại.

Vì trong thành phần của quặng có nhiều tạp chất nên ngoài lượng sắt cần thiết, để thu được sản lượng hữu ích tối đa, cần phải làm sạch đá bằng cách chuẩn bị nguyên liệu (cô đặc) để nấu chảy. Toàn bộ quá trình được thực hiện tại các nhà máy khai thác và chế biến. Đối với các loại quặng khác nhau, người ta áp dụng các phương pháp riêng và phương pháp tinh chế, loại bỏ các tạp chất không cần thiết.

Ví dụ, dây chuyền công nghệ làm giàu quặng sắt từ tính như sau:

Ban đầu, quặng đi qua giai đoạn nghiền trong các nhà máy nghiền (ví dụ, máy nghiền hàm) và được đưa qua băng tải đến các trạm tách.
Sử dụng thiết bị tách điện từ, các mảnh quặng sắt từ tính được tách ra khỏi đá thải.
Sau đó, khối lượng quặng được vận chuyển đến các lần nghiền tiếp theo.
Các khoáng chất đã nghiền được chuyển đến trạm làm sạch tiếp theo, được gọi là sàng rung, ở đây quặng hữu ích được sàng, tách khỏi đá nhẹ không cần thiết.
Giai đoạn tiếp theo là phễu quặng mịn, trong đó các hạt nhỏ của tạp chất được tách ra bằng các rung động.
Các chu trình tiếp theo bao gồm việc bổ sung nước tiếp theo, nghiền nát và đưa khối lượng quặng đi qua các máy bơm bùn để loại bỏ bùn không cần thiết (đá thải) cùng với chất lỏng và lại nghiền.
Sau nhiều lần làm sạch bằng máy bơm, quặng đi vào cái gọi là màn hình, một lần nữa làm sạch các khoáng chất bằng phương pháp hấp dẫn.
Hỗn hợp được tinh chế nhiều lần đi vào thiết bị khử nước, loại bỏ nước.
Quặng thoát nước một lần nữa được đưa đến các thiết bị phân tách từ tính, và chỉ sau đó đến trạm khí-lỏng.

Quặng sắt nâu được tinh chế theo những nguyên tắc có phần khác biệt, nhưng bản chất của việc này không thay đổi, vì nhiệm vụ chính của quá trình làm giàu là thu được những nguyên liệu thô tinh khiết nhất để sản xuất.

Quá trình làm giàu dẫn đến tinh quặng sắt được sử dụng trong nấu chảy.

Cái gì được làm từ quặng sắt - công dụng của quặng sắt

Rõ ràng là người ta dùng quặng sắt để lấy kim loại. Tuy nhiên, hai nghìn năm trước, các nhà luyện kim đã nhận ra rằng ở dạng nguyên chất, sắt là một vật liệu khá mềm, các sản phẩm từ đó tốt hơn một chút so với đồng. Kết quả là sự phát hiện ra hợp kim của sắt và cacbon - thép.

Carbon đối với thép đóng vai trò là xi măng, tăng cường vật liệu. Thông thường, một hợp kim như vậy chứa từ 0,1 đến 2,14% cacbon, và hơn 0,6% đã là thép cacbon cao.

Ngày nay, một danh sách khổng lồ các sản phẩm, thiết bị và máy móc được làm từ kim loại này. Tuy nhiên, việc phát minh ra thép gắn liền với sự phát triển của ngành công nghiệp vũ khí, trong đó những người thợ thủ công đã cố gắng để có được một loại vật liệu có đặc tính bền nhưng đồng thời cũng có độ mềm dẻo, dễ uốn và các đặc tính kỹ thuật, vật lý và hóa học khác. Ngày nay, kim loại chất lượng cao có các chất phụ gia khác hợp kim hóa nó, tăng thêm độ cứng và khả năng chống mài mòn.

Vật liệu thứ hai được sản xuất từ quặng sắt là gang. Nó cũng là hợp kim của sắt với cacbon, chứa hơn 2,14%.

Trong một thời gian dài, gang được coi là một vật liệu vô dụng, có được do vi phạm công nghệ luyện thép, hoặc là sản phẩm phụ lắng xuống dưới đáy lò luyện. Về cơ bản, nó đã bị vứt đi, nó không thể rèn được (giòn và thực tế là không dễ uốn).

Trước khi pháo ra đời, họ đã cố gắng gắn bó gang trong nền kinh tế bằng nhiều cách khác nhau. Ví dụ, trong xây dựng, các khối móng được làm từ nó, quan tài được làm ở Ấn Độ, và ở Trung Quốc, tiền xu ban đầu được đúc. Sự ra đời của đại bác khiến người ta có thể sử dụng gang để đúc súng thần công.

Ngày nay, gang được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành cơ khí chế tạo. Ngoài ra, kim loại này còn được sử dụng để sản xuất thép (lò nung lộ thiên và phương pháp Bessmer).

Với sự tăng trưởng của sản xuất, ngày càng nhiều nguyên vật liệu được yêu cầu, điều này góp phần thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của tiền gửi. Nhưng các nước phát triển coi việc nhập khẩu nguyên liệu thô tương đối rẻ tiền hơn, làm giảm khối lượng sản xuất của chính họ là điều nên làm hơn. Điều này cho phép các nước xuất khẩu chính tăng sản lượng quặng sắt bằng cách làm giàu hơn nữa và bán nó dưới dạng tinh quặng.