Что такое железная руда?
Железная руда - это металлоносное минеральное вещество, способное выделять металлическое железо (Fe) при нагревании с восстановителем. Это основной материал, используемый в качестве сырья для производства стали, и для этого используется 98% железной руды. Магнетит (Fe3O4), гематит (Fe2O3), гетит, лимонит или сидерит - вот железные руды, которые обычно встречаются, и чаще всего добываются гематит и медь. Железные метеориты, как правило, содержат никель, и считается, что они образовались из аккрецированных тел диаметром 1 000 км (621 миля) или больше. В последние годы мировые объемы добычи железной руды в год неуклонно росли, чтобы удовлетворить растущий спрос на сталь, а бразильская горнодобывающая корпорация Vale стала крупнейшим в мире производителем. По данным Геологической службы США (USGS), мировое производство железной руды в 2021 году составит около 2,3 миллиарда тонн, а лидирующую позицию займет Vale.
Железная руда добывается открытым или подземным способом, а затем поступает на переработку, которая включает в себя дробление, сортировку и обогащение с целью повышения содержания железа. Руда перемешивается и смешивается до однородности, а затем транспортируется на экспорт.
Где найти железную руду?
Месторождения железной руды находятся в различных регионах мира, крупнейшими производителями являются Австралия, Бразилия, Китай и Индия. Значительные месторождения железной руды также расположены в США, Канаде, России и Южной Африке. В США основная добыча железной руды ведется в хребте Месаби, расположенном в штатах Миннесота и Мичиган вблизи Великих озер.
Австралия - крупнейший в мире производитель железной руды, причем на Западную Австралию приходится более 90% ее производства. В регионе Пилбара в Западной Австралии расположены крупнейшие в мире железорудные рудники, эксплуатируемые такими крупными компаниями, как Rio Tinto, BHP и Fortescue Metals Group. В Бразилии, втором по величине производителе, основные железорудные рудники расположены в регионе Карахас в штате Пара.
Виды железной руды
Гематит, магнетит и лимонит - три основных типа железной руды, каждый из которых обладает уникальными свойствами и играет свою роль в процессе производства стали.
Гематит
Гематит является наиболее распространенной и широко добываемой железной рудой благодаря высокому содержанию железа (60-70%), что делает ее легко перерабатываемой. Красновато-черная эта руда встречается в осадочных породах и имеет относительно мягкую текстуру, что облегчает ее измельчение и дробление. Гематит является наиболее предпочтительной рудой для производства стали, поскольку при восстановлении до металлического железа он требует меньше энергии по сравнению с другими рудами. Высокое содержание железа и меньшее количество примесей в гематите, безусловно, способствуют более плавной и качественной работе доменных печей и, как следствие, получению высококачественной стальной продукции.
Магнетит
Магнетит, хотя и менее распространен, чем гематит, содержит самый высокий процент железа - до 72% железа. Этот черный магнитный минерал образуется в метаморфических и магматических породах, поэтому его трудно добывать и перерабатывать. Тем не менее, магнитные свойства магнетита лучше подходят для отделения от посторонних минералов, чему способствуют методы магнитной сепарации. Магнетит богаче железом, чем другие минералы. Поэтому он дает концентрат более высокого качества, который имеет большое значение для производства стали. Более высокая плотность магнетита позволяет использовать его в сепарации в тяжелых средах - одном из методов, применяемых для улучшения низкосортных железных руд.
Лимонит
Лимонит, который также называют "болотной железной рудой", - это низкосортная руда с желтовато-коричневым цветом из-за примесей. Он является побочным продуктом выветривания других богатых железом минералов и содержит около 20-30% железа. Тем не менее, лимонит имеет более низкую экономическую ценность по сравнению с гематитом и магнетитом из-за меньшего содержания железа в сочетании с наличием таких примесей, как кремнезем и глинозем; однако он уже давно используется в производстве стали. Прежде чем использовать лимонит в качестве сырья для доменных печей, его обогащают с помощью таких методов, как промывка, отсадка и процесс спекания. Фактически, лимонит может использоваться как вторичная руда, которую смешивают с основными рудами для достижения требуемого содержания железа и примесей.
Выбор железной руды для производства стали зависит от различных аспектов, среди которых содержание железа, уровень примесей, требования к переработке и экономическая эффективность. Наиболее широко используется гематит, поскольку он достаточно распространен, содержит большое количество железа и не требует сложной обработки. Магнетит, возможно, более твердый по своей природе, но он все чаще используется в качестве сырья для производства стали для получения концентратов более высокого качества благодаря более высокому содержанию железа. Лимонит, возможно, не самая желанная руда, но ее можно использовать в производстве стали, если это экономически целесообразно, или для смешивания руды в печах, чтобы улучшить производительность и качество продукции.
Процесс добычи железной руды
Шаг 1：Разведка и выбор участка - поиск хороших месторождений
Добыча железной руды начинается с разведки и выбора участка. Геологи и горные инженеры применяют различные методы для определения вероятных мест залегания железной руды, такие как геофизические исследования, аэрофотосъемка и разведочное бурение. Первоначальное исследование показывает, что участок является перспективным, и потенциальные месторождения находятся в таких районах, как район Великих озер. Следующий этап - детальное исследование и отбор проб, которые проводятся для определения объема и качества железорудного месторождения.
Шаг 2：Бурение и взрывные работы: Добыча руды из земли
Как только месторождение железной руды становится возможным, процесс добычи переходит к выкапыванию руды из земли. В таких штатах, как Миннесота и Мичиган, в районе озера Верхнее, наиболее широко используется открытый способ добычи, который предполагает бурение и взрыв поверхностных пород и почвы, чтобы добраться до залегающей под ними руды. После удаления вскрышных пород железная руда бурится и взрывается, чтобы сделать ее более мелкими кусками, которые можно легко транспортировать из шахт.
Шаг 3: Транспортировка - доставка руды на обогатительную фабрику
Затем руда отделяется при помощи взрывных работ, и гигантские машины или конвейерные ленты вывозят ее из шахты. Руда доставляется на обогатительную фабрику. Она может находиться рядом или в отдаленном месте. Руда перевозится на грузовиках, поездах или кораблях, причем выбор вида транспорта зависит от расстояния и местоположения. Чтобы процесс добычи железной руды проходил эффективно, руда должна быть доставлена на фабрику.
Шаг 4: Дробление и измельчение - подготовка руды к разделению
На заводе машины, называемые дробилками, разбивают руду на мелкие кусочки. Первыми дробилками являются щековые дробилки которые разбивают самые большие куски. Затем конусные дробилки еще больше раздробить ее. Наконец, куски руды попадают в шаровые мельницы или стержневые мельницы. Это большие вращающиеся барабаны со стальными шарами или стержнями внутри. Вращаясь, они измельчают руду в мелкий порошок. Это увеличивает площадь поверхности, поэтому железо легче отделяется на следующем этапе.
Шаг 5: Магнитная сепарация - извлечение железа
Сильные магниты притягивают мелкий порошок железной руды. Частицы железа притягиваются и захватываются магнитами. Этот метод магнитной сепарации эффективен для высококачественных руд, таких как магнетит. Магнит используется для привлечения магнитных частиц железа, а пустая порода отбрасывается. В результате этого процесса мы получаем концентрированный порошок железной руды. Усовершенствуйте процесс добычи железа с помощью наших передовых технологий магнитный сепаратор технология, подробно описанная здесь.
Шаг 6: Окомкование - процесс производства окатышей из железной руды
Затем концентрированная железная руда смешивается со связующими веществами, такими как бентонитовая глина, и формируется в небольшие, размером с мрамор, окатыши с помощью диска или барабана для окомкования. Затем окатыши закаливают путем обжига в печи при высоких температурах (1 200-1 300°C). Окомкование железной руды позволяет повысить эффективность транспортировки и обработки, а также улучшить производительность доменной печи в процессе производства стали.
Оборудование для добычи железа
| Оборудование | Характеристики | Приложения | Преимущества |
|---|---|---|---|
| Буровые установки | 1.Роторное или ударное бурение - глубина бурения до 60 метров 2.гидравлическая или электрическая энергия 3.Автоматизированное или ручное управление | 1. Создание взрывных скважин во вскрышных породах и железной руде 2.Подходит для открытых и подземных шахт 3.Используется в разведочном и эксплуатационном бурении | 1.Эффективное и точное сверление 2.Универсальность для различных условий добычи 3.Высокая производительность и снижение эксплуатационных расходов |
| Взрывчатые вещества | 1.- ANFO (мазут на основе аммиачной селитры) 2.Эмульсионные взрывчатые вещества 3.электронные или неэлектрические детонаторы 4.Методы контролируемого взрывания | 1. Разрушение вскрышных пород и железной руды 2.Применяется в открытых и подземных рудниках 3.Дробление породы для облегчения выемки грунта | 1.Оптимизированный взрыв для улучшения фрагментации 2.Повышенная безопасность благодаря контролируемой детонации 3. Экономичные и надежные решения для дробеструйной обработки |
| Грузовые автомобили | 1.жесткая рама или сочлененные грузовики 2.Грузоподъемность от 40 до 400 тонн 3.Варианты с дизельным или электрическим приводом 4.Автономное или пилотируемое управление | 1.Транспортировка железной руды с рудника на обогатительную фабрику 2.Подходит для открытых и крупных шахт .3.Непрерывная транспортировка | 1. Высокая грузоподъемность для эффективной транспортировки 2.Прочная конструкция для сложных условий добычи 3.Усовершенствованные функции безопасности и комфорт оператора |
| Дробилки | 1.щековые, конусные, гирационные или роторные дробилки 2.Первичное и вторичное дробление 3.Высокая производительность и коэффициент редукции 4.износостойкие материалы | 1.уменьшение размера железной руды для дальнейшей обработки 2.Применяется для различных типов и твердости железной руды 3.Интеграция с измельчительными цепями | 1.Эффективное уменьшение размера для оптимизации обработки 2.Прочные компоненты для длительного срока службы 3.Настраиваемые конструкции для конкретных свойств руды |
| Мельницы | 1. Шаровые, стержневые или автогенные мельницы 2.Процессы мокрого или сухого измельчения <br.3.Высокоэффективные классификаторы 4.Системы автоматического управления | 1.Измельчение железной руды на мелкие частицы 2. Подходит для гематита, магнетита и других руд 3.Подготовка к магнитной сепарации или гранулированию | 1.Постоянное и равномерное распределение частиц по размерам 2.Высокая пропускная способность и энергоэффективность 3.Снижение затрат на техническое обслуживание и износ |
| Магнитные сепараторы | 1.магнитные сепараторы низкой или высокой интенсивности 2.Процессы сухой или мокрой сепарации 3.постоянные или электромагнитные конструкции 4.Несколько этапов для улучшения восстановления | 1.Отделение магнитных частиц железной руды от посторонних примесей 2.Применяется для магнетитовых и гематитовых руд 3.Концентрация и очистка железной руды | 1.Высокая степень извлечения и содержание концентрата 2.Эффективное удаление примесей 3.Адаптация к различным характеристикам руды и компоновке завода |
| Машины для гранулирования | 1.дисковые или барабанные грануляторы 2.Процессы шарообразования и вдавливания 3.Системы добавления вяжущего 4. Управление технологическими процессами и автоматизация | 1.Агломерирование мелких фракций железной руды в окатыши 2.Подходит для концентрата магнитной сепарации 3.Подготовка к доменной печи или прямому восстановлению | 1.Постоянный размер и качество гранул 2.Улучшенные свойства транспортировки и обработки 3.Повышение производительности и эффективности доменных печей |
Переработка железной руды для производства стали
Данные показывают, что основное использование добытой железной руды - это ее переработка для производства стали. Ключевым сырьем для сталелитейных заводов является железная руда, поэтому тонны железной руды используются на заводах многих стран, таких как Китай, Канада. Первым шагом в процессе является производство чугуна, из которого железная руда преобразуется в доменной печи и обычно происходит в виде оксидов железа. Нагретый воздух вдувается в печь снизу, что способствует коксованию и достижению высоких температур (около 1 500°C). Производство стали полностью зависит от природных ресурсов. Например, железной руды, угля и известняка, которые используются для производства стали, применяемой в различных отраслях.
Это смесь железной руды, кокса и известняка в доменной печи, которая претерпевает изменения и восстанавливается до жидкого состояния, опускаясь на дно печи в виде чугуна. Известняк работает как флюс, он очищает чугун от примесей. Расплав чугуна отбирается со дна доменной печи и либо разливается в слитки, либо в расплавленном состоянии поступает в основную кислородную печь для дальнейшей переработки в сталь.
В основной кислородной печи чугун соединяется со стальным ломом и другими добавками, такими как марганец, кремний и алюминий, в нужных пропорциях, чтобы получить желаемые свойства стального продукта. В печь вдувается поток кислорода высокой чистоты. В результате окисления примеси в чугуне превращаются в шлак, который затем отделяется от расплавленной стали. Сталь вытягивается из печи, теперь уже в рафинированном состоянии, и может быть разлита в различные формы, такие как слябы, блюмы или заготовки, которые являются конечной продукцией.
Заключение
Добыча железной руды - важнейший процесс, обеспечивающий сырьем, необходимым для производства стали, которая является важнейшим элементом инфраструктуры и технологий современного мира. Процесс добычи железной руды состоит из нескольких этапов, начиная с поиска месторождений, пригодных для добычи, и заканчивая переработкой руды в форму, которая может быть использована в доменной печи, что требует специального оборудования и знаний.
Поскольку мировой спрос на сталь продолжает расти, значение добычи железной руды будет становиться все более очевидным. Развитие технологий добычи и устойчивых методов будет играть ключевую роль в создании стабильных и добросовестных поставок железной руды, способных удовлетворить мировые потребности. Зная о процессе добычи железной руды и его значении, мы сможем принять во внимание важную роль этого фундаментального продукта в формировании мира.
English 
Spanish 
French 
Russian