Erz ist der Hauptrohstoff für die globale metallurgische Industrie.
Die Volkswirtschaften verschiedener Länder hängen weitgehend vom Markt für dieses Mineral ab, weshalb der Entwicklung von Minen weltweit zunehmend Aufmerksamkeit geschenkt wird.
Erze sind Gesteine, die zur Verarbeitung und Gewinnung der darin enthaltenen Metalle verwendet werden. Die Arten dieser Mineralien unterscheiden sich in Herkunft, chemischem Gehalt, Konzentration an Metallen und Verunreinigungen. Die chemische Zusammensetzung des Erzes enthält verschiedene Oxide, Hydroxide und Kohlendioxidsalze des Eisens.
Erzeigenschaften
Eisen ist ein in der Natur häufig vorkommendes chemisches Element. Sein Gehalt in der Erdkruste beträgt etwa 4,2 %. In reiner Form kommt es jedoch fast nie vor, meist in Form von Verbindungen – in Oxiden, Eisencarbonaten, Salzen usw.
Eisenerz ist eine Kombination von Mineralien mit einem erheblichen Eisengehalt. In der Volkswirtschaft gilt die Verwendung von Erzen, die mehr als 55 % dieses Elements enthalten, als wirtschaftlich sinnvoll.
Was aus Erz hergestellt wird
Die Eisenerzindustrie ist eine metallurgische Industrie, die auf die Gewinnung und Verarbeitung von Eisenerz spezialisiert ist. Der Hauptzweck dieses Materials ist heute die Herstellung von Gusseisen und Stahl.
Alle Produkte aus Eisen lassen sich in Gruppen einteilen:
- Roheisen mit hoher Kohlenstoffkonzentration (über 2 %).
- Gusseisen.
- Stahlbarren zur Herstellung von Walzprodukten, Stahlbeton und Stahlrohren.
- Ferrolegierungen für die Stahlherstellung.
Was wird für Erz benötigt?
Das Material wird zum Schmelzen von Eisen und Stahl verwendet. Heute gibt es praktisch keinen Industriezweig, der auf diese Materialien verzichten kann.
Gusseisen ist eine Legierung aus Kohlenstoff und Eisen mit Mangan, Schwefel, Silizium und Phosphor. Roheisen wird in Hochöfen hergestellt, wo das Erz bei hohen Temperaturen von Eisenoxiden getrennt wird. Fast 90 % des entstehenden Gusseisens ist marginal und wird in der Stahlverhüttung verwendet.
Dabei kommen verschiedene Technologien zum Einsatz:
- Elektronenstrahlschmelzen, um reines, hochwertiges Material zu erhalten;
- Vakuumbehandlung;
- Umschmelzen von Elektroschlacke;
- Stahlveredelung (Entfernung schädlicher Verunreinigungen).
Der Unterschied zwischen Stahl und Gusseisen besteht in der minimalen Konzentration an Verunreinigungen. Zur Reinigung wird oxidatives Schmelzen in offenen Herdöfen eingesetzt.
Stahl höchster Qualität wird in elektrischen Induktionsöfen bei extrem hohen Temperaturen geschmolzen.
Welche Arten von Erzen gibt es?
Erze unterscheiden sich in der Konzentration des darin enthaltenen Elements. Es kann angereichert (mit einer Konzentration von 55 %) und arm (ab 26 %) sein. Es empfiehlt sich, minderwertige Erze erst nach der Anreicherung in der Produktion einzusetzen.
Aufgrund ihrer Herkunft werden folgende Erzarten unterschieden:
- Magmatogen (endogen) – entsteht unter dem Einfluss hoher Temperaturen;
- Oberflächlich – abgesetzte Überreste des Elements auf dem Boden von Meeresbecken;
- Metamorphogen – gewonnen unter dem Einfluss von extrem hohem Druck.
Wichtigste eisenhaltige Mineralstoffe:
- Hämatit (rotes Eisenerz). Die wertvollste Eisenquelle mit einem Elementgehalt von 70 % und einer minimalen Konzentration an schädlichen Verunreinigungen.
- Magnetit. Ein chemisches Element mit einem Metallgehalt von 72 % hat hohe magnetische Eigenschaften und wird aus magnetischen Eisenerzen abgebaut.
- Siderit (Eisencarbonat). Der Anteil an taubem Gestein ist hoch, der Eisenanteil selbst beträgt etwa 45-48 %.
- Braune Eisenerze. Eine Gruppe wässriger Oxide mit geringem Eisenanteil, mit Beimischungen von Mangan und Phosphor. Ein Element mit solchen Eigenschaften zeichnet sich durch eine gute Wiederherstellbarkeit und eine poröse Struktur aus.
Wie sieht Erz aus?
Die Art des Materials hängt von seiner Zusammensetzung und dem Gehalt an zusätzlichen Verunreinigungen ab. Das am häufigsten vorkommende rote Eisenerz mit hohem Eisenanteil kommt in verschiedenen Zuständen vor – von sehr dicht bis staubig.
Braune Eisenerze haben eine lockere, leicht poröse Struktur von brauner oder gelblicher Farbe. Ein solches Element erfordert oft eine Anreicherung, lässt sich aber leicht zu Erz verarbeiten (daraus wird hochwertiges Gusseisen gewonnen).
Magnetische Eisenerze haben eine dichte und körnige Struktur und sehen aus wie im Gestein eingebettete Kristalle. Die Farbe des Erzes ist charakteristisch schwarzblau.
Wie Erz abgebaut wird
Der Eisenerzbergbau ist ein komplexer technischer Prozess, bei dem man auf der Suche nach Mineralien in die Tiefen der Erde eintaucht. Heutzutage gibt es zwei Methoden des Erzabbaus: offene und geschlossene.
Erzabbau im Tagebauverfahren
Offen (Steinbruchmethode) ist im Vergleich zur geschlossenen Technologie eine gängige und sicherste Option. Die Methode ist für Fälle relevant, in denen sich im Arbeitsbereich kein Hartgestein befindet und keine besiedelten Gebiete oder Versorgungssysteme in der Nähe sind.
Zunächst wird ein bis zu 350 Meter tiefer Steinbruch ausgehoben, anschließend wird Eisen gesammelt und mit großen Maschinen vom Boden abgetragen. Nach der Gewinnung wird das Material mit Diesellokomotiven zu Stahl- und Eisenfabriken transportiert.
Steinbrüche werden mit Baggern ausgehoben, dieser Vorgang nimmt jedoch viel Zeit in Anspruch. Sobald die Maschine die erste Schicht des Bergwerks erreicht, wird das Material zur Untersuchung vorgelegt, um den Eisenanteil und die Durchführbarkeit weiterer Arbeiten zu bestimmen (bei einem Anteil über 55 % werden die Arbeiten in diesem Bereich fortgesetzt).
Geschlossene Mining-Methode
Der (geschlossene) Erzbergbau wird nur dann eingesetzt, wenn die Erhaltung der Integrität der Landschaft in dem Gebiet, in dem Erzvorkommen abgebaut werden, geplant ist.
Diese Methode ist auch für Arbeiten in Berggebieten relevant. In diesem Fall entsteht unter der Erde ein Tunnelnetz, was zu zusätzlichen Kosten führt – dem Bau der Mine selbst und dem aufwendigen Transport von Metall an die Oberfläche. Der Hauptnachteil ist das hohe Risiko für das Leben der Arbeiter; die Mine kann einstürzen und den Zugang zur Oberfläche blockieren.
Länder, die reich an Erzen sind
Der Eisenerzabbau ist einer der führenden Bereiche des Wirtschaftskomplexes der Russischen Föderation. Trotzdem beträgt der Anteil Russlands an der weltweiten Erzproduktion nur 5,6 %. Die Weltreserven belaufen sich auf etwa 160 Milliarden Tonnen. Die Menge an reinem Eisen erreicht 80 Milliarden Tonnen.
Die Verteilung der Mineralien nach Ländern ist wie folgt:
- Russland – 18 %;
- Brasilien – 18 %;
- Australien – 13 %;
- Ukraine – 11 %;
- China – 9 %;
- Kanada – 8 %;
- USA – 7 %;
- andere Länder – 15 %.
In Schweden (den Städten Falun und Gellivar) wurden bedeutende Eisenerzvorkommen festgestellt. In Amerika wurden im Bundesstaat Pennsylvania große Mengen Erz entdeckt. In Norwegen wird das Metall in Persberg und Arendali abgebaut.
Die magnetische Anomalie von Kursk ist eine große Eisenerzlagerstätte in der Russischen Föderation und auf der ganzen Welt, in der das Volumen an unraffiniertem Metall 30.000 Millionen Tonnen erreicht.
Magnetische Anomalie von Kursk
Die Fläche der Minen der Kola-Halbinsel beträgt 115.000 Quadratkilometer. Hier werden Eisen-, Nickel-, Kupfererze, Kobalt und Apatite abgebaut.
Das Uralgebirge gehört auch zu den größten Erzvorkommen in der Russischen Föderation. Das Hauptentwicklungsgebiet ist Kachkanar. Das Volumen der Erzmineralien beträgt 7000 Millionen Tonnen.
Das Metall wird in kleineren Mengen im Westsibirischen Becken, in Chakassien, im Kertsch-Becken, in Zabaikalsk und in der Region Irkutsk abgebaut.
