Rudy żelaza: rodzaje, metody wydobycia, zakres

Ruda żelaza jest ważnym produktem kopalnym, który ludzkość zaczęła wydobywać wiele wieków temu. Żelazo od czasów starożytnych znalazło szerokie zastosowanie w życiu codziennym i innych warunkach życia społeczeństwa ludzkiego. Jedną z kluczowych zalet i właściwości rudy żelaza jest możliwość wytwarzania stali z procesu wytopu.

Ruda żelaza może mieć różne właściwości, skład mineralny, a także procent zanieczyszczeń i metali, w zależności od rodzaju i miejsca jej powstania. Znalezienie miejsc do wydobycia minerałów rudy żelaza przy użyciu odpowiedniego sprzętu technicznego nie jest trudnym zadaniem, ponieważ żelazo stanowi ponad 5% stałych złóż skorupy ziemskiej na całej powierzchni planety. Według Wikipedii i innych wiarygodnych źródeł ruda żelaza jest czwartym pod względem popularności minerałem na świecie.

Niemniej jednak nie jest możliwe znalezienie tego metalu w czystej postaci w przyrodzie – można go znaleźć w określonych ilościach w większości znanych typów i typów kamieni (skał). Minerały (ruda żelaza) należą do najbardziej opłacalnych pod względem produkcji. Ilościowa zawartość żelaza w nim zależy od charakteru pochodzenia rudy żelaza.

Jak wygląda ruda żelaza i co to jest?

Jako kluczowy pierwiastek chemiczny, żelazo znajduje się w wielu skałach. Jednak nie każda taka skała może być potencjalnym surowcem do wydobycia i zagospodarowania. Możliwość opracowania rud żelaza jako takich w dużej mierze zależy od składu procentowego.

Jego wydobycie było ściśle zaangażowane ponad 3 tysiące lat temu, co wynika z możliwości wytwarzania wyższej jakości i trwałości wyrobów na bazie żelaza w porównaniu z brązem i miedzią, które zaczęto wydobywać jeszcze wcześniej. Już wtedy rzemieślnicy pracujący przy hutach potrafili dokładnie rozróżniać rodzaje rudy żelaza.

Obecnie zwyczajowo wyróżnia się kilka rodzajów surowców odpowiednich do późniejszego wytopu użytecznego metalu:

• magnetyna;
• magnetynapatyt;
• tytan magnetyczny;
• hydrogoetyt-getyt;
• hematyt-magnetyna.

Za bogate uważa się złoże rudy żelaza zawierające 57% żelaza. Ale, jak już wspomniano powyżej, celowe może być tworzenie złóż, w których ruda zawiera 26% tego użytecznego metalu. W składzie skał dominuje żelazo w postaci tlenków. Pozostałe składniki to fosfor, siarka i krzemionka.

Istnieją tabele dotyczące rudy żelaza, które odzwierciedlają jej surowiec, skład chemiczny i zawartość procentową żelaza. Jeśli kierujemy się liczbowymi wskaźnikami większości takich tabel, to warunkowo można podzielić cenne rudy według stopnia ich bogactwa i właściwości na 4 kategorie

• bardzo bogaty – zawartość metalu nieszlachetnego przekracza 65%;
• średnio bogaty – średni procent żelaza wynosi 60-65%;
• umiarkowany – od 45% lub więcej;
• słaba – ogólnie mniej niż 45% wyekstrahowanych użytecznych elementów.

W zależności od ilości zanieczyszczeń ubocznych, które składają się na powstające złoże żelaza, do przetwarzania potrzeba więcej lub mniej energii. Od tego w dużej mierze zależy efektywność produkcji gotowych produktów na bazie żelaza.

Charakter pochodzenia

Większość znanych typów min powstała pod wpływem trzech głównych czynników. W rzeczywistości cechy i właściwości rudy żelaza zależą od nich.

Formacja magmowa. Kompozycje magmowe powstały pod wpływem wysokich temperatur magmy lub w warunkach dużej aktywności starożytnych wulkanów. W rzeczywistości zachodziły naturalne procesy mieszania i topienia skał.

Ten rodzaj minerału to krystaliczny związek mineralny z dużą zawartością żelaza. Złoża magmowe występują zwykle w starożytnych obszarach górskich. To właśnie w tych miejscach stopione substancje zbliżały się jak najbliżej powierzchniowych warstw gleby.

Formacja metamorficzna. W procesie tej formacji powstają minerały typu osadowego. Istota tego procesu sprowadza się do ruchu poszczególnych odcinków skorupy ziemskiej, w których określone warstwy, bogate w określone pierwiastki, opadają pod leżące powyżej skały.

Minerały, które powstały podczas następnego ruchu, migrują bliżej powierzchni ziemi. Ruda żelaza, która tworzy się podczas formacji metamorficznej, zwykle zawiera wysoki procent użytecznych związków metali i nie znajduje się zbyt głęboko od powierzchni. Jednym z najczęstszych przykładów jest magnetyczna ruda żelaza, która zawiera do 75% żelaza.

Tworzenie się osadów. W tym przypadku głównymi czynnikami tego typu powstawania min są naturalne siły natury, w szczególności wiatr i woda. Warstwy skalne ulegają zniszczeniu i przemieszczaniu się na niziny – tam się gromadzą, tworząc osobne warstwy. Woda działa jako odczynnik, który wypłukuje materiały wyjściowe. W trakcie takich procesów powstają złogi rudy żelaza brunatnego, które są kruchą, rozluźnioną masą o dużej zawartości zanieczyszczeń mineralnych i zawartości żelaza do 35-40%.

Ze względu na różną specyfikę powstawania skał metamorficznych, surowiec jest często mieszany wewnątrz warstw ze skałami magmowymi, wapieniami i gliną. Na tym samym polu, oznaczonym odpowiednim znakiem na mapie, znajdują się złoża różnego pochodzenia, które są ze sobą mieszane. Miejsca, przypuszczalnie bogate w osadowe rudy żelaza, w tym przypadku są określane podczas badań geologicznych.

Podstawowe właściwości i typy. Z jakiej rudy jest zrobione żelazo?

Najpopularniejszy typ jest zwykle określany jako czerwona ruda żelaza, która jest oparta na tlenku hematytu. Zawiera minimum zanieczyszczeń bocznych i ponad 70% żelaza.

Kolejną najczęstszą rudą żelaza jest brązowa ruda (limonit), która jest tlenkiem żelaza zawierającym w swoim składzie H ₂ O. Limonit z reguły zawiera około jednej czwartej procentu żelaza. W naturze brunatna ruda żelaza występuje w postaci porowatych, luźnych skał zawierających fosfor i mangan. Ruda zawiera glinę jako skałę płonną.

Magnetyczna ruda żelaza zawiera w swoim składzie tlenek magnetyczny, którego właściwości są tracone w warunkach silnego ogrzewania. W naturze występuje znacznie rzadziej w powyższych skałach, a pod względem zawartości procentowej żelaza w niektórych przypadkach nie ustępuje czerwonej rudy żelaza.

Ruda żelaza jest rudą zawierającą syderyt z dużą zawartością gliny w składzie. Jest to rasa bardzo rzadka, a ze względu na niską zawartość żelaza jest znacznie rzadziej eksploatowana, zwłaszcza jeśli chodzi o użytkowanie przemysłowe.

Oprócz tlenków istnieją inne rodzaje rud żelaza, które są oparte na węglanach i krzemianach.

Geograficzne położenie kluczowych złóż

Wszystkie główne złoża są zwykle podzielone na:

1. Metamorfogenny – złoża kwarcytu;
2. Egzogenna – brunatna ruda żelaza i inne skały osadowe;
3. Endogenne – głównie kompozycje tytanomagnetytu.

Wartość rudy żelaza i obszary, na których jest ona wykorzystywana

W większości wszystkie branże, w których są wykorzystywane te minerały, są związane z sektorem metalurgicznym. W przeważającej części ruda żelaza jest wykorzystywana do wytapiania surówki przy użyciu konwertora lub pieca otwartego. Z kolei żeliwo jest szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu.

Obecnie niezwykle popularny i aktywnie wytwarzany jest inny ultra-mocny stop antykorozyjny, stal, do której wykorzystywane są również minerały rudy żelaza. Jest to najpopularniejszy gatunek przemysłowy, znany ze swojej odporności na korozję i wysokiej wytrzymałości.

Materiały stalowe i żeliwne znajdują zastosowanie w branżach:

• przemysł rakietowy i wojskowy, produkcja sprzętu specjalnego;
• inżynieria mechaniczna, w tym produkcja obrabiarek i innych maszyn fabrycznych;
• produkcja motoryzacyjna (wytwarzane są ramy samochodowe, elementy silnika, obudowy i inne elementy mechaniczne);
• przemysł wydobywczy (produkcja ciężkiego sprzętu górniczego i innego specjalnego sprzętu);
• konstrukcja – materiały wzmacniające, wykonanie ramy nośnej.

Metody produkcji

Metody i metody wydobywania surowców mineralnych rudy z jelit zależą od głębokości, na jakiej znajduje się wymagany materiał. W tym kontekście zwyczajowo rozróżnia się trzy główne sposoby:

Metoda odkrywkowa, w przeciwieństwie do metody otworowej, jest uważana za najpowszechniejszą. Służy do pracy na średnich głębokościach (do 300 metrów). Do rozwoju wykorzystywane są potężne koparki i mechanizmy, które kruszą skałę. Po rozdrobnieniu materiał jest wysyłany i transportowany bezpośrednio do zakładu przetwórczego.

W jaki sposób wzbogacane są materiały rudy żelaza?

Ze względu na występowanie różnych rodzajów rud w zależności od tego, jak dużo żelaza jest w rudzie, mniej skoncentrowane materiały trafiają do specjalnych zakładów, gdzie są sortowane, kruszone, oddzielane i aglomerowane.

Ogólnie można wyróżnić 4 główne metody wzbogacania rudy:

Flotacja. Specjalnie przygotowaną pylistą masę zanurza się w H ₂ O z dodatkiem powietrza i substancji zwanych odczynnikami flotacyjnymi. Stąd nazwa samego procesu – flotacja. Łączą cząsteczki żelaza z pęcherzykami powietrza i unoszą je na powierzchnię w formie pienistej. Na dnie osiadają skały odpadowe.

Separacja magnetyczna. Najpopularniejsza metoda oparta na różnicy w wpływie magnetyzmu na różne składniki masy rudy. Separację można przeprowadzić w przypadku skał mokrych i suchych. Podczas przetwarzania stosowane są mechanizmy bębnowe wyposażone w potężne elementy elektromagnetyczne.

Czyszczenie grawitacyjne. Do jego wykonania stosuje się specjalne zawiesiny o gęstości mniejszej niż żelazo i wyższej niż gęstość skał płonnych. Naturalne siły grawitacji popychają elementy boczne do góry, a zawieszenie pochłania cząsteczki żelaza i pozostawia je pod spodem.

Płukanie. Służy do usuwania piasku i gliny z wydobywanych surowców – do ich oddzielenia wystarczy użyć strumienia wody pod wysokim ciśnieniem. Proces odbywa się pod wysokim ciśnieniem i zapewnia do 5% wzbogacenia. Jest to stosunkowo niewielki wskaźnik, ponieważ ta metoda jest zawsze stosowana w połączeniu z innymi metodami.