Значение минеральные ресурсы: руды черных металлов в словаре кольера. Руда черных металлов

Руды черных металлов в зависимости от основного минерала, обра­зующего руду, подразделяются на следующие основные типы: гематито- вые, магнетитовые, гетитовые и сидеритовые.

Гематитовые руды или красные железняки представляют собой окись железа (Fe 2 О 3), отличаются сравнительной химической чистотой и малым содержанием вредных примесей (серы - 0,08-0,20 %, фосфора - 0,02- 0,08 %). Гематитовые руды и их разновидности имеют темный серо-сталь­ной цвет с металлическим блеском, который иногда переходит в красно- бурый или синий (гематитово-мартитовая разновидность). По структуре руды этого типа могут быть плотными, малопористыми (с пористостью не более 5 %, а также рыхлыми (с пористостью до 30 %). Влажность гема­титов изменяется в пределах 1,6-7,0 %, плотность - 2,4-2,8 т/м 3 . По гранулометрическому составу они могут быть от крупнокусковых до по­рошкообразных. Содержание железа в рудах составляет 50-66 %.

Основным потребителем гематитовых руд является черная металлур­гия. Однако известны различные другие способы и цели использования гематитовых руд. Например, для окраски подводных частей судов, же­лезных конструкций и кровель зданий, в целях предохранения от корро­зии, используется специальный краситель красно-бурого цвета - сурик, который является тонким помолом одной из разновидностей гематито­вых руд, содержащей 75-90 % железа и имеющей большую плотность.

Магнетитовые руды или магнитные железняки, магнетиты, представ­ляют собой соединения железа и кислорода в форме закиси и оки­си (FeO Fe 2 О). Магнетитовые руды черного цвета с металлическим блес­ком имеют магнитные свойства, плотное, средне- и мелкозернистое строение, иногда крупнокристаллическое, легко разрушающееся. Встре­чаются также рыхлые руды с большой пористостью. Влажность этого вида руд составляет 2-12 %.

Бурые железняки (гетиты) представляют собой водную окись железа, отличаются легкоплавкостью, могут непосредственно использоваться в доменном процессе. В зависимости от содержания железа цвет бурых железняков меняется от светло-желтого до темно-бурого, а плотность - в пределах 0,6-2,0 т/м 3 . Бурые железняки в большинстве случаев очень пористые, аморфные соединения. Пористость колеблется от 16 до 44 %. Гранулометрический состав несортированных бурых железняков на 60 % состоит из фракций с размера ми отдельных кусков 10- 150 мм при влаж­ности 8-16 %.

Бурые железняки содержат 30-40 % железа, особую металлургичес­кую ценность имеют бурые железняки Керченского месторождения в связи с наличием в них повышенного содержания таких полезных при­месей как фосфаты (0,8-1,1 %), марганец (2-3 %), ванадий (0,07 %).

Иногда бурым железнякам могут сопутствовать минералы серного колчедана, цинковой обманки, свинцового блеска, что является причи­ной появления в руде таких вредных примесей, как сера и фосфор.

Тонкий помол бурых железняков, имеющих в своем составе глинис­тые породы, известен под названием охры и является распространенным красителем желтого цвета.

Шпатовые железняки или сидериты , содержащие углекислое железо (FeCO 3), имеют цвет от серого до буро-серого, плотные по структуре, влажность 6 %, содержание железа в пределах от 26 % до 37 %; шпатовые железняки часто имеют спутниками сернистые соединения железа и цинка.

Все руды черных металлов перевозятся навалом на открытом подвиж­ном составе и являются смерзающимися грузами. При перевозке в хо­лодное время года необходимо предусматривать специальные профи­лактические средства, основные из которых указаны в «Правилах пере­возок грузов». Рудное сырье должно грузиться в вагоны равномерно. Обработка поверхности груза в вагоне с целью уменьшения потерь от выдувания встречными потоками воздуха зависит от плотности и фрак­ционного состава и может включать следующие операции: разравнива­ние, уплотнение катком, виброуплотнение, покрытие специальным со­ставом, который при застывании образует защитную пленку. При пере­возке рудных грузов, состоящих из мелких фракций, необходимо также предусматривать специальные меры против просыпания груза в щели пола и стенок вагона.

Руды должны храниться строго по сортам и маркам на открытых пло­щадках, заранее спланированных и забетонированных. При хранении необходимо избегать засорения пылеобразующими грузами и посторон­ними предметами.

Руды серного колчедана представляют собой сернистые соединения железа, имеют желтоватый или зеленовато-серый цвет с металлическим блеском. Плотность руд этого типа составляет примерно 2,2-2,8 т/м 3 . Различают следующие основные сернистые соединения железа: серный колчедан FeS 2 (пирит), магнитный колчедан FeS (пирротин) и медный колчедан CuFeS 2 (халькопирит). В природе серный колчедан в химичес­ки чистом виде встречается редко, обычно он вырабатывается промыш­ленностью при обогащении медных и полиметаллических руд. Полезной составной частью серного колчедана является двухсернистое железо, ко­торое в чистом виде содержит 53,5 % серы и 46,5 % железа. Большое со­держание серы делает серный колчедан непригодным для непосредс­твенной выплавки чугуна. Это сырье применяется главным образом в химической промышленности для производства серной кислоты. Оста­ющиеся после обжига продукты переработки в виде окиси железа - огар­ки используются для выплавки чугуна.

К перевозкам по железным дорогам в зависимости от предваритель­ной обработки и обогащения предъявляются серный колчедан рядовой, сортированный, гранулированный и флотационный.

Колчедан серный рядовой представляет смесь фракций самых разных параметров, он вырабатывается в качестве попутного материала при до­быче медного колчедана и при разработке месторождений серного кол­чедана. Размеры частиц серного колчедана изменяются в пределах от О до 400 мм. По крупности кусков этот колчедан делится на пять классов, а по содержанию железа - на 4 марки. Естественная влажность такого груза составляет 4-7 %, а плотность - около 2,5 т/м 3 .

Сортированный серный колчедан имеет такое же деление на классы и марки, но гранулометрический состав его более стабилен.

Гранулированный серный колчедан - это измельченный рядовой колчедан с содержанием серы 35-50 %, плотностью 2,0+2,5 т/м 3 , углом естественного откоса 45°. Гранулированный серный колчедан обладает значительной твердостью, а, следовательно, и абразивностью, оказыва­ет сильное истирающее действие на металлы. Влажность гранулирован­ного колчедана составляет 2-4 %, а его влагоемкость при хранении и перевозке сохраняется почти без изменений. Влажность окружающей среды не оказывает существенного влияния на влагоемкость серного колчедана. Под воздействием атмосферных осадков увлажняется только поверхностный слой, превращаясь в защитное покрытие, при этом сер­ный колчедан окисляется и покрывается белой пленкой сульфидов.

Флотационный серный колчедан вырабатывается при обогащении медных и полиметаллических руд. По химическому составу флотацион­ный колчедан аналогичен рядовому и отличается только размера ми фрак­ций. Основная масса частиц (75-80 %) имеет размеры менее 0,1 мм. Влажность флотационного серного колчедана должна быть не более 4,5 %. При влажности менее 0,5 % (сухой колчедан) частицы груза име­ют повышенную подвижность, пылят на воздухе и просачиваются через неплотности емкостей хранения или перевозки. Увеличение влажности до 2-3 % уменьшает подвижность частиц, появляется слеживаемость при длительном хранении.

Хранятся серные колчеданы на чистых бетонированных площадках, строго по классам и маркам. Штабели с колчеданом разных марок и клас­сов должны быть разделены барьерами, не допускающими смешения. Гранулированный серный колчедан обладает способностью измельчать­ся при производстве погрузочно-разгрузочных работ, поэтому число пе­регрузочных операций должно быть минимальным, также минимальной должна быть высота, с которой сбрасывается колчедан. При хранении серные колчеданы представляют собой пожарную опасность, так как из- за большого содержания серы способны к самовозгоранию. Температура внутри штабеля не должна превышать 60 °С.

Перевозятся серные колчеданы навалом в вагонах-хопперах, универ­сальных полувагонах с заделкой щелей кузов а, что предотвращает поте­ри груза через щели. При перевозках в холодное время года необходимо проводить профилактику против смерзаемости в соответствии с «Пра­вилами перевозок грузов».

Железо серебристо – белый вязкий и ковкий металл. Гематит, лимонит, магнетит, шамозит, тюрингит и сидерит главные железосодержащие минералы. Классифицируют месторождения железных руд как промышленные при содержании металла не менее нескольких десятков миллионов тонн и неглубоком залегании рудных тел. Чтобы можно было вести добычу открытым способом. Содержание железа в крупных месторождениях исчисляется сотнями миллионов тонн. Общая мировая добыча железной руды превышает одного млрд. т (1995). Добыча железной руды в значительных масштабах ведется в Канаде, ЮАР, Швеции, Венесуэле, Либерии и Франции. Больше всего руды добывается в Китае 250 млн. т, В Бразилии 185 млн. т, Австралии более 140 млн. т, России 78 млн. т, США и Индии по 60 млн. т. Общие мировые ресурсы сырой (необогащенной) руды превышают одна тысяча четыреста млрд. т, промышленные – более 360 млрд. т. В районе озера Верхнее в США добывается наибольшее количество железной руды. Основная доля, которой поступает из месторождения железистых кварцитов (таконитов) в районе Месаби шт. Миннесота. На втором месте находится шт. Мичиган, где производятся рудные окатыши. Железная руда добывается в штатах Калифорния, Висконсин и Миссури в меньших количествах. Общие запасы железных руд в Росси составляют сто один млрд. т. При этом 59% запасов сосредоточено в Европейской части, а 41% – к востоку от Урала. На Украине в районе Криворожского железорудного бассейна ведётся значительная добыча железной руды. Первое место в мире занимает Австралия (143 млн. т), по объему экспорта товарной железной руды. Там суммарные запасы руды достигают двадцать восемь млрд. т. В районе Хаммерсли округ Пилбара, западная Австралия в основном ведётся добыча – 90 %. Бразилия находится на втором месте- 131 млн. т, располагающая исключительно богатыми месторождениями. Многие из которых сосредоточены в железорудном бассейне Минас-Жерайс. В 1988г. мировым лидером по выплавке нерафинированной стали был СССР (180,4 млн. т). Первое место занимала Япония с 1991г. по 1996г. Затем были США и Китай (по 93 млн. т) и Россия (51 млн. т).

Марганец

Марганец серебристо – белый хрупкий твердый металл. При производстве легированной стали и чугуна, используется марганец. Также в качестве легирующей добавки к сплавам. Для придания им прочности, вязкости и твердости. Значительное количество марганца производится в Индии и Бразилии. Большая часть мировых промышленных запасов марганцевых руд приходится на Украину (42,2%), ЮАР (19,9%), Казахстан (7,3%), Габон (4,7%), Австралию (3,5%), Китай (2,8%) и Россию (2,7%).

Ванадий

Одним из самых редких представителей черных металлов является ванадий. Производство марочных чугунов и сталей одно из главных областей применения ванадия. Для аэрокосмической промышленности добавка ванадия обеспечивает высокие характеристики. Он широко используется при получении серной кислоты в качестве катализатора. В природе ванадий встречается в составе титаномагнетитовых руд. Редко фосфоритов. Также в урансодержащих песчаниках и алевролитах, где его концентрация не превышает двух процентов. Главные рудные минералы ванадия в таких месторождениях – ванадиевый мусковит-роскоэлит и карнотит. Иногда присутствуют значительные количества ванадия также в бокситах, бурых углях, тяжелых нефтях, битуминозных сланцах и песках. Как побочный продукт ванадий обычно получают при извлечении главных компонентов минерального сырья. Например, из золы от сжигания нефти, угля или из титановых шлаков при переработке титаномагнетитовых концентратов и т.д. По учтенным запасам ванадия лидируют ЮАР, Австралия и Россия. Основные производители ванадия является ЮАР, США, Россия, главным образом Урал и Финляндия.

Хром

Хром серовато – белый, очень твёрдый металл. Он один из основных компонентов нержавеющей жаропрочной, кислотоупорной стали и важный ингредиент. Довольно крупное месторождение хрома находится в Армении. В России разрабатывается небольшое месторождение на Урале. Из 15,3 млрд. т предполагаемых запасов высокосортных хромитовых руд 79% приходится на ЮАР, где добыча в 1995г. составила 5,1 млн. т. В Казахстане добыча составила 2,4 млн. т, в Индии – 1,2 млн. т. и Турции – 0,8 млн. т.

Железные руды, занимая по объему производства в материальном секторе России второе место после топливно-энергетических ресурсов и первое среди металлических , являются основой экономики страны. Доля железа и его сплавов в настоящее время составляет более 90 % общего количества металлов, используемых в технике.

Железорудная база России - крупнейшая в мире, однако по содержанию железа в добытой руде она уступает основным странам-производителям.

Во России железные руды играют значительную роль. В 2004 г. было экспортировано 17,0 млн т товарных железных руд и концентратов; импорт составил 4,0 млн т (в основном из на металлургические заводы и Западной Сибири).

Железорудный потенциал страны на начало ХХ в. оценивается в 206,2 млрд т и обеспечивает потребность российской экономики и экспортные поставки.

На государственном балансе России находятся 193 месторождения железных руд, из них 174 с запасами 101,0 млрд т, в том числе по категориям А+В+C1 - 56,8 млрд т со средним содержанием железа 35,87 % и по категории C2 - 44,2 млрд т с содержанием железа 46,5 %; остальные 19 - месторождения с забалансовыми запасами. Прогнозные ресурсы оцениваются в 105 млрд т, в том числе по категории P1 - 90 млрд т. Размещаются запасы и прогнозные ресурсы на территории страны неравномерно.

Особенностью железорудной базы России является концентрация ресурсов железных руд в уникальных и весьма крупных по масштабу месторождениях. Так, от общих запасов железных руд категорий A+B+C1+C2 запасы 19 уникальных (более 3 млрд т) и весьма крупных (1–3 млрд т) составляют 82,7 %, 22 крупных (от 300 тыс. т до 1 млрд т) - 10,4 %, 42 средних (50–300 млн т) - 5,8 %, 91 мелких (до 50 млн т) - 1,1 %. При этом среднее содержание железа в рудах соответственно составляет 39,45 %; 32,83%; 34,79% и 36,93 %. Повышенное содержание железа в рудах весьма крупных и уникальных месторождений связано со значительными запасами богатых (содержание железо - до 60,0 %) гематит-мартитовых руд в Белгородском рудном районе Курской магнитной аномалии.

В 2004 г. в стране было добыто 97,1 млн т товарной железной руды. На долю приходилось 54,5 % всей добычи железных руд страны, в то время как в 1991 г. - 39,6 %, что свидетельствует о перемещении центра добычи железных руд на Курскую магнитную аномалию.

Высоко обеспечены разведанными пролицензированными запасами крупнейшие действующие предприятия Курской магнитной аномалии - Михайловский, Лебединский, Стойленский, Коробковский горно-обогатительные комбинаты и строящийся Яковлевский рудник, в Республике - Костомукшский горно-обогатительный комбинат, на Урале - Качканарский.

При удовлетворительной общей обеспеченности черной металлургии России разведанными и освоенными запасами железных руд и при достаточном производстве товарных железных руд в стране из-за неравномерного распределения ресурсов железных руд по острый дефицит в местных товарных рудах испытывают металлургические заводы и Западной Сибири, где сосредоточено две трети их мощностей, а добывается третья часть железных руд. Этот дефицит покрывается и будет покрываться путем завоза руд из Европейской части России и импорта из Казахстана, по крайней мере до 2015 г.

Руды черных металлов

Чтобы получить металл, нужна руда. Неудивительно, что одно из самых древних занятий человека - горнорудное производство, т.е. поиск, разведка, добыча и переработка руд.

К чёрным металлам относят железо, марганец, хром, титан, ванадий. Руду недостаточно добыть, из неё ещё нужно извлечь полезный компонент, чтобы выплавить металл. В результате неизбежно происходит загрязнение окружающей среды. Если в Средние века добыча чёрных металлов была залогом экономического процветания для многих стран, то сегодня, оберегая и охраняя природу, многие государства уже отказываются от добычи руды открытым способом, как на Курской магнитной аномалии, предпочитая закрытый шахтовый метод добычи. Ведь ежегодно из земли извлекается почти миллиард тонн руды. Пустая порода, извлечённая из недр при добыче руды, - это большая экологическая проблема для районов, где идет активная добыча полезных ископаемых - прим.. Металлургические комбинаты тратят огромные средства на установку очистительных фильтров, не позволяющих всем вредным отходам производства попадать в окружающую среду. Однако без добычи руд чёрных металлов не было бы прогресса в развитии цивилизации.

Благородные металлы - золото, серебро, платина ценились всегда благодаря изысканному виду, мягкости и уникальным свойствам (золото, например, очень стойкое; серебро обладает дезинфицирующим свойством).

«Золотая лихорадка»

Едва прослышав о находках золота, тысячи людей теряли покой, заболевали «золотой лихорадкой» и устремлялись в глухие и дикие края в надежде разбогатеть. Одна из самых известных «лихорадок» связана с освоением золотых россыпных месторождений Аляски. Золото в природе может находиться в коренных месторождениях (жилах - прим.) либо в виде россыпей, когда драгоценный металл вместе с речным песком из разрушенной жилы перемещается водой и складируется по берегам рек и ручьёв. Реки впоследствии могут поменять своё русло, уйти от своего прежнего места, а россыпь останется.

Среди золотого песка могут попасться и самородки - достаточно крупные куски металла. В 1896 году Америку облетела весть о богатейших россыпных месторождениях, найденных старателями в долине ручья Клондайк. На поиски золота устремились многочисленные золотоискатели, многие из которых были совершенно не подготовлены к тяготам старательского быта. Об эпопее добычи клондайкских россыпей красочно рассказал Джек Лондон. Но россыпные месторождения быстро истощаются. Самые богатые россыпи были выработаны за несколько десятилетий.

Крупнейшее месторождение золота находится в Южной Африке в провинции Витватерсранд. Отсюда получают до 50% от всего объёма добычи этого металла в мире.

Цветные руды

К рудам цветных металлов относятся известные с древности медь, олово, свинец, ртуть, цинк. Они были востребованы на всем протяжении человеческой истории. Но в последние десятилетия, когда структура экономики стала более прогрессивной, без них просто не обойтись. Цветные металлы - это электротехническая, авиационная, космическая промышленность, производство полупроводников, катализаторов, автомобильных фильтров и др.

Радиоактивность - свойство металлов, о котором стало известно только в XX веке. Оно связано со способностью некоторых элементов - урана, тория, радия, циркония - излучать энергию особого типа - прим.. Это свойство используется в атомной энергетике. Однако выяснилось также, что отходы такого производства обладают смертоносными свойствами. Пока проблема ядерных отходов остаётся нерешённой.

Вторичное использование месторождений

Добыча руды с древности и до недавнего времени не обходилась без отходов - отвалов пустой породы. Современные методы дают возможность извлекать руду и из этих отвалов. Как правило, получают не очень большое количество, но в современном мире, когда недра Земли постепенно истощаются, вторичное использование месторождений приобретает всё большее значение.

В основным рудам тяжелой промышленности относятся следующие руды:

• железная;
• хромовая;
• ванадиевая;
• марганцевая.

В мире распространены следующие железосодержащие минералы – гематит, магнетит, лимонит, шамозит, тюрингит и сидерит.
Рейтинг стран по количеству добываемой железной руды в год (в млн т) : Китай (250), Бразилия (185), Австралия (140), Россия (78), США и Индия (по 60), Украина (45). Характерным критерием извлечения железа из руды (как и в случаях с любым другим типом руд) является предел целесообразного извлечения железа. По такой классификации железные руды подразделяются на богатые (>57 % железа) и бедные (больше 26% но меньше 57% железа). В состав железной руды обычно входят: кремнезем (не больше 10%), сера и фосфор(не больше 0.15%). К основным месторождениям железной руды относятся бассейны Курской магнитной аномалии(КМА, Россия), Криворожский бассейн (Украина), район озера Верхнего (США и Канада), железорудная провинция Хамерсли (Австралия), район Минас-Жерайс (Бразилия).

К основным марганцевым рудам относятся: оксидные, карбонатные и оксидно-карбонатные марганцевые руды. Однако основное промышленное распространение получили оксидные марганцевые руды, которые в свою очередь представлены такими минералами как: пиролюзит, псиломелан, криптомелан, мангантом, гаусамнит, браунит и др. Рассмотрим классификацию мировых марганцевых месторождений.

Метаморфические месторождения – образуются за счет изменения осадочных пород в недрах Земли под действием высоких температур и давлений, это такие месторождения как Усинское в Западной Сибири, месторождения Атасуйского района в Центральном Казахстане). Данные месторождения представлены плотными разновидностями руд с содержанием марганца не более 10%.

Месторождения выветривания – представлены древними и современными корами выветривания с вторичной концентрацией в них марганца. Это характерные марганцевые месторождения Индии, Бразилии, Ганы и ЮАР). Руды в данных месторождений – окисленные, так называемые марганцевые шляпы, сложенные пиролюзитом, псиломеланом и другими гидроокислами марганца и железа. Так же огромные залежи марганцевых (и не только марганцевых) руд содержаться на дне современных океанов. Это так называемые железомарганцевые конкреции.

Ванадий является одним из самых редких представителей черных металлов, ключевое применение ванадия – использование его в производстве марочных чугунов и сталей. Так же ванадий используется в качестве компонента для легирования сплавов, в том числе для аэрокосмической промышленности. В природе ванадий встречается в составе титано-магнетитовых руд. Ванадийсодержащие титаномагнетитовые руды содержат различное содержание титана, ванадия и железа в зависимости от расположения и условий формирования данных месторождений. То есть, руды могут быть существенно титановыми, либо существенно железными, однако, не смотря на это, содержания ванадия в них значительно повышает «ценность» руды и целесообразность разработки месторождений. Страны располагающие наличием месторождений данных руд: Китай, Россия, Канада, Нрвегия, ЮАР, США, Финляндия и Бразилия. В Австралии и Индии обнаружены песчаные типы месторождений данных руд. Так же ванадий встречается в других полиметаллических руд, но в очень малых концентрациях, хотя, это обычно не препятствует извлечению ванадия в качестве вторичного продукта обогащения.

В природе известно множество соединений хрома . Промышленное значение имеют только хромшпинелид, люмохромит и хромпикотит. К основным хромовым месторождениям относятся: раннемагматические (месторождения Южной Африки), позднемагматические (месторождения России и стран СНГ, Греции, Албании, бывшей Югославии и Турции); и россыпные (бывш СССР, Куба, Филиппины, Новая Каледония). Наиболее ценными металлургическими хромовыми рудами, являются руды содержащие не менее 40% Cr 2 O 3 , а отношение Cr:Fe должно быть не менее 2:5. В России хром добывает в основном на месторождениях Кемпирсайского массива (Урал).