Il minerale è la principale materia prima per l’industria metallurgica globale.
Le economie dei diversi paesi dipendono in gran parte dal mercato di questo minerale, motivo per cui lo sviluppo delle miniere riceve maggiore attenzione in tutto il mondo.
I minerali sono rocce utilizzate per la lavorazione e l’estrazione dei metalli in essi contenuti. I tipi di questi minerali differiscono per origine, contenuto chimico, concentrazione di metalli e impurità. La composizione chimica del minerale contiene vari ossidi, idrossidi e sali di anidride carbonica di ferro.
Proprietà del minerale
Il ferro è un elemento chimico comune in natura. Il suo contenuto nella crosta terrestre è di circa il 4,2%. Ma nella sua forma pura non si trova quasi mai, molto spesso sotto forma di composti – in ossidi, carbonati di ferro, sali, ecc.
Il minerale di ferro è una combinazione di minerali con una quantità significativa di ferro. Nell’economia nazionale, l’uso di minerali contenenti più del 55% di questo elemento è considerato economicamente fattibile.
Cosa è fatto dal minerale
L’industria del minerale di ferro è un’industria metallurgica specializzata nell’estrazione e nella lavorazione del minerale di ferro. Lo scopo principale di questo materiale oggi è la produzione di ghisa e acciaio.
Tutti i prodotti in ferro possono essere suddivisi in gruppi:
- Ghisa ad alta concentrazione di carbonio (superiore al 2%).
- Ghisa.
- Lingotti di acciaio per la produzione di prodotti laminati, cemento armato e tubi di acciaio.
- Ferroleghe per la produzione dell’acciaio.
Cosa è necessario
Il materiale viene utilizzato per la fusione del ferro e dell’acciaio. Oggi non esiste praticamente nessun settore industriale che possa fare a meno di questi materiali.
La ghisa è una lega di carbonio e ferro con manganese, zolfo, silicio e fosforo. La ghisa viene prodotta negli altiforni, dove il minerale viene separato dagli ossidi di ferro ad alte temperature. Quasi il 90% della ghisa risultante è marginale e viene utilizzata nella fusione dell’acciaio.
Vengono utilizzate diverse tecnologie:
- Fusione con fascio di elettroni per ottenere materiale puro di alta qualità;
- trattamento sottovuoto;
- rifusione elettroscorie;
- raffinazione dell’acciaio (rimozione di impurità nocive).
La differenza tra acciaio e ghisa è la concentrazione minima di impurità. Per la purificazione viene utilizzata la fusione ossidativa in forni a focolare aperto.
L’acciaio di altissima qualità viene fuso in forni elettrici ad induzione a temperature estremamente elevate.
Che tipi di minerali ci sono
Il minerale differisce nella concentrazione dell’elemento che contiene. Può essere arricchito (con una concentrazione del 55%) e povero (dal 26%). Si consiglia di utilizzare minerali di bassa qualità nella produzione solo dopo l’arricchimento.
In base alla loro origine si distinguono i seguenti tipi di minerali:
- Magmatogeno (endogeno) – formato sotto l’influenza dell’alta temperatura;
- Superficiale – resti sedimentati dell’elemento sul fondo dei bacini marini;
- Metamorfogenico – ottenuto sotto l’influenza di una pressione estremamente elevata.
Principali composti minerali contenenti ferro:
- Ematite (minerale di ferro rosso). La fonte di ferro più preziosa con un contenuto di elementi del 70% e con una concentrazione minima di impurità nocive.
- Magnetite. Un elemento chimico con un contenuto di metallo del 72% ha elevate proprietà magnetiche e viene estratto da minerali di ferro magnetici.
- Siderite (carbonato di ferro). Il contenuto di roccia di scarto è elevato, il ferro stesso è pari a circa il 45-48%.
- Minerali di ferro bruno. Gruppo di ossidi acquosi a bassa percentuale di ferro, con aggiunte di manganese e fosforo. Un elemento con tali proprietà è caratterizzato da una buona ripristinabilità e da una struttura porosa.
Che aspetto ha il minerale
Il tipo di materiale dipende dalla sua composizione e dal contenuto di impurità aggiuntive. Il minerale di ferro rosso più comune con un’alta percentuale di ferro si trova in diversi stati, da molto denso a polveroso.
I minerali di ferro marroni hanno una struttura sciolta, leggermente porosa, di colore marrone o giallastro. Un tale elemento spesso richiede un arricchimento, ma può essere facilmente trasformato in minerale (da esso si ottiene ghisa di alta qualità).
I minerali di ferro magnetici hanno una struttura densa e granulare, sembrano cristalli incastonati nella roccia. Il colore del minerale è caratteristico nero-blu.
Come viene estratto il minerale
L’estrazione del minerale di ferro è un processo tecnico complesso che prevede l’immersione nelle viscere della terra alla ricerca di minerali. Oggi esistono due metodi di estrazione del minerale: aperto e chiuso.
Estrazione di minerali con il metodo a cielo aperto
La tecnologia aperta (metodo della cava) è un’opzione comune e più sicura rispetto alla tecnologia chiusa. Il metodo è rilevante per i casi in cui non sono presenti rocce dure nell’area di lavoro e non sono presenti aree popolate o sistemi di servizi nelle vicinanze.
Per prima cosa viene scavata una cava profonda fino a 350 metri, dopodiché il ferro viene raccolto e rimosso dal fondo mediante grandi macchinari. Dopo l’estrazione, il materiale viene inviato su locomotive diesel alle acciaierie e alle industrie siderurgiche.
Le cave vengono scavate utilizzando escavatori, ma questo processo richiede molto tempo. Non appena la macchina raggiunge il primo strato della miniera, il materiale viene sottoposto ad esame per determinare la percentuale di contenuto di ferro e la fattibilità di ulteriori lavori (se la percentuale è superiore al 55%, i lavori in quest’area continuano).
Metodo di mining chiuso
L’estrazione di minerali in miniera (chiusa) viene utilizzata solo se si prevede di mantenere l’integrità del paesaggio nell’area in cui vengono estratti i depositi di minerale.
Questo metodo è rilevante anche per il lavoro in zone montuose. In questo caso, viene creata una rete di tunnel sotterranei, che comporta costi aggiuntivi: la costruzione della miniera stessa e il complesso trasporto del metallo in superficie. Lo svantaggio principale è l’alto rischio per la vita dei lavoratori; la miniera può crollare e bloccare l’accesso alla superficie.
Paesi ricchi di minerali
L’estrazione del minerale di ferro è una delle aree principali del complesso economico della Federazione Russa. Ma nonostante ciò, la quota della Russia nella produzione mondiale di minerale è solo del 5,6%. Le riserve mondiali ammontano a circa 160 miliardi di tonnellate. Il volume di ferro puro raggiunge gli 80 miliardi di tonnellate.
La distribuzione dei minerali per paese è la seguente:
- Russia – 18%;
- Brasile – 18%;
- Australia – 13%;
- Ucraina – 11%;
- Cina – 9%;
- Canada – 8%;
- Stati Uniti – 7%;
- altri paesi – 15%.
Giacimenti significativi di minerale di ferro sono stati notati in Svezia (nelle città di Falun e Gellivar). In America, una grande quantità di minerale è stata scoperta nello stato della Pennsylvania. In Norvegia, il metallo viene estratto a Persberg e Arendali.
L’anomalia magnetica di Kursk è un grande giacimento di minerale di ferro nella Federazione Russa e nel mondo, in cui il volume di metallo non raffinato raggiunge i 30.000 milioni di tonnellate.
Anomalia magnetica di Kursk
L’area delle miniere della penisola di Kola è di 115.000 kmq. Qui vengono estratti ferro, nichel, minerali di rame, cobalto e apatiti.
Gli Urali sono anche tra i più grandi giacimenti minerari della Federazione Russa. La principale area di sviluppo è Kachkanar. Il volume dei minerali minerali è di 7000 milioni di tonnellate.
Il metallo viene estratto in quantità minori nel bacino della Siberia occidentale, a Khakassia, nel bacino di Kerch, a Zabaikalsk e nella regione di Irkutsk.
