Rudy: rodzaje, sposób ich wydobywania, wiodące kraje w wydobyciu rud

Rudy: rodzaje, sposób ich wydobywania, wiodące kraje w wydobyciu rud
Zdjęcie: ghgossip.com
Dzielić

Ruda to główny surowiec dla światowego przemysłu metalurgicznego.

Gospodarki różnych krajów w dużej mierze zależą od rynku tego minerału, dlatego na całym świecie coraz większą uwagę poświęca się rozwojowi kopalń.

Rudy to skały wykorzystywane do przetwarzania i wydobywania zawartych w nich metali. Rodzaje tych minerałów różnią się pochodzeniem, składem chemicznym, stężeniem metali i zanieczyszczeniami. Skład chemiczny rudy zawiera różne tlenki, wodorotlenki i sole dwutlenku węgla żelaza.

Ruda była poszukiwana na farmach od czasów starożytnych. Archeologom udało się ustalić, że produkcja pierwszych przedmiotów żelaznych datuje się na II wiek p.n.e. Materiał ten został po raz pierwszy wykorzystany przez mieszkańców Mezopotamii.

Właściwości rudy

Żelazo jest powszechnym pierwiastkiem chemicznym w przyrodzie. Jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi około 4,2%. Ale w czystej postaci prawie nigdy nie występuje, najczęściej w postaci związków – w tlenkach, węglanach żelaza, solach itp.

Ore
Zdjęcie: webachutes.com

Ruda żelaza to mieszanina minerałów ze znaczną ilością żelaza. W gospodarce narodowej za ekonomicznie wykonalne uważa się wykorzystanie rud zawierających więcej niż 55% tego pierwiastka.

Co powstaje z rudy

Przemysł rudy żelaza to przemysł metalurgiczny specjalizujący się w wydobyciu i przetwarzaniu rudy żelaza. Głównym przeznaczeniem tego materiału jest dziś produkcja żeliwa i stali.

Wszystkie produkty wykonane z żelaza można podzielić na grupy:

  • Surówka o wysokim stężeniu węgla (powyżej 2%).
  • Żeliwo.
  • Wlewki stalowe do produkcji wyrobów walcowanych, żelbetonu i rur stalowych.
  • Żelazostopy do produkcji stali.
Ruda miedzi: właściwości, zastosowanie, wydobycie
Ruda miedzi: właściwości, zastosowanie, wydobycie

Jaka jest potrzebna ruda

Materiał służy do wytapiania żelaza i stali. Dziś praktycznie nie ma branży przemysłowej, która nie mogłaby obejść się bez tych materiałów.

Żeliwo to stop węgla i żelaza z manganem, siarką, krzemem i fosforem. Surówkę produkuje się w wielkich piecach, gdzie w wysokich temperaturach oddziela się rudę od tlenków żelaza. Prawie 90% powstałego żeliwa ma charakter marginalny i jest wykorzystywane do wytapiania stali.

Stosowane są różne technologie:

  • topienie wiązką elektronów w celu uzyskania czystego materiału wysokiej jakości;
  • obróbka próżniowa;
  • przetop elektrożużlowy;
  • rafinacja stali (usuwanie szkodliwych zanieczyszczeń).

Różnica między stalą a żeliwem polega na minimalnym stężeniu zanieczyszczeń. Do oczyszczania stosuje się wytapianie oksydacyjne w piecach martenowskich.

Najwyższej jakości stal wytapiana jest w elektrycznych piecach indukcyjnych w ekstremalnie wysokich temperaturach.

Jakie są rodzaje rud

Ruda różni się stężeniem zawartego w niej pierwiastka. Może być wzbogacony (o stężeniu 55%) i ubogi (od 26%). Zaleca się stosowanie w produkcji rud niskogatunkowych dopiero po wzbogaceniu.

Ore
Zdjęcie: miningreview.com

Ze względu na pochodzenie wyróżnia się następujące rodzaje rud:

  • Magmatogenny (endogenny) – powstaje pod wpływem wysokiej temperatury;
  • Powierzchowne – osiadłe pozostałości pierwiastka na dnie basenów morskich;
  • Metamorfogeniczny – uzyskiwany pod wpływem niezwykle wysokiego ciśnienia.

Główne związki mineralne zawierające żelazo:

  • Hematyt (czerwona ruda żelaza). Najcenniejsze źródło żelaza o zawartości pierwiastków wynoszącej 70% i minimalnym stężeniu szkodliwych zanieczyszczeń.
  • Magnetyt. Pierwiastek chemiczny o zawartości metalu 72% ma wysokie właściwości magnetyczne i jest wydobywany z magnetycznych rud żelaza.
  • Syderyt (węglan żelaza). Występuje duża zawartość skały płonnej, samo żelazo wynosi około 45-48%.
  • Brązowe rudy żelaza. Grupa wodnych tlenków o niskiej zawartości żelaza z domieszkami manganu i fosforu. Element o takich właściwościach charakteryzuje się dobrą odtwarzalnością i porowatą strukturą.

Jak wygląda ruda

Rodzaj materiału zależy od jego składu i zawartości dodatkowych zanieczyszczeń. Najczęściej spotykaną czerwoną rudę żelaza o dużej zawartości żelaza można znaleźć w różnych stanach – od bardzo gęstego do pylącego.

Ore
Zdjęcie: mining.com

Rudy żelaza brunatnego mają luźną, lekko porowatą strukturę o barwie brązowej lub żółtawej. Taki pierwiastek często wymaga wzbogacenia, ale łatwo daje się przerobić na rudę (otrzymuje się z niego wysokiej jakości żeliwo).

Magnetyczne rudy żelaza mają gęstą i ziarnistą strukturę, przypominając kryształy osadzone w skale. Kolor rudy jest charakterystyczny czarno-niebieski.

Jak wydobywa się rudę

Wydobywanie rud żelaza to złożony proces techniczny polegający na nurkowaniu w głębi ziemi w poszukiwaniu minerałów. Obecnie istnieją dwie metody wydobycia rudy: otwarta i zamknięta.

Wydobywanie rud metodą odkrywkową

Otwarta (metoda kamieniołomowa) jest powszechną i najbezpieczniejszą opcją w porównaniu z technologią zamkniętą. Metoda ma zastosowanie w przypadkach, gdy w obszarze roboczym nie ma twardych skał, a w pobliżu nie ma obszarów zaludnionych ani systemów użyteczności publicznej.

Najpierw wykopany jest kamieniołom o głębokości do 350 metrów, po czym duże maszyny zbierają żelazo i usuwają je z dna. Po wydobyciu materiał wysyłany jest lokomotywami spalinowymi do fabryk stali i żelaza.

Ruda żelaza – podstawa nowoczesnego przemysłu
Ruda żelaza – podstawa nowoczesnego przemysłu

Kopanie kamieniołomów odbywa się za pomocą koparek, ale proces ten zajmuje dużo czasu. Gdy tylko maszyna dotrze do pierwszej warstwy urobku, materiał zostaje przekazany do badań w celu określenia procentowej zawartości żelaza i możliwości dalszej pracy (jeśli odsetek ten przekroczy 55%, prace w tym obszarze są kontynuowane).

W porównaniu z metodą zamkniętą, wydobycie w kamieniołomach kosztuje o połowę mniej. Technologia ta nie wymaga budowy kopalń ani tworzenia tuneli. Jednocześnie wydajność pracy w odkrywkach jest kilkukrotnie większa, a straty materiału pięciokrotnie mniejsze.

Zamknięta metoda wydobycia

Kopalniane (zamknięte) wydobycie rudy stosuje się tylko wtedy, gdy planuje się zachowanie integralności krajobrazu na obszarze, na którym eksploatowane są złoża rudy.

Ore
Zdjęcie: mining-technology.com

Ta metoda jest również odpowiednia do pracy na obszarach górskich. W tym przypadku pod ziemią tworzona jest sieć tuneli, co wiąże się z dodatkowymi kosztami – budową samej kopalni i skomplikowanym transportem metalu na powierzchnię. Główną wadą jest duże zagrożenie życia pracowników, kopalnia może się zawalić i zablokować dostęp do powierzchni.

Kraje bogate w rudy

Wydobycie rud żelaza jest jednym z wiodących obszarów kompleksu gospodarczego Federacji Rosyjskiej. Ale mimo to udział Rosji w światowej produkcji rudy wynosi zaledwie 5,6%. Światowe zasoby wynoszą około 160 miliardów ton. Objętość czystego żelaza sięga 80 miliardów ton.

Rozkład minerałów według krajów przedstawia się następująco:

  • Rosja – 18%;
  • Brazylia – 18%;
  • Australia – 13%;
  • Ukraina – 11%;
  • Chiny – 9%;
  • Kanada – 8%;
  • USA – 7%;
  • pozostałe kraje – 15%.

Znaczące złoża rudy żelaza odnotowano w Szwecji (miasta Falun i Gellivar). W Ameryce duże ilości rudy odkryto w stanie Pensylwania. W Norwegii metal wydobywa się w Persberg i Arendali.

Anomalia magnetyczna Kurska to duże złoże rudy żelaza w Federacji Rosyjskiej i na świecie, w którym ilość nierafinowanego metalu sięga 30 000 milionów ton.

Anomalia magnetyczna Kurska

Analitycy zwracają uwagę, że skala wydobycia kopalin w kopalniach KMA utrzyma się do 2020 roku, a w przyszłości nastąpi spadek.

Powierzchnia kopalń na Półwyspie Kolskim wynosi 115 000 km2. Wydobywa się tu rudy żelaza, niklu, miedzi, kobaltu i apatytu.

Góry Ural należą także do największych złóż rud w Federacji Rosyjskiej. Głównym obszarem rozwoju jest Kachkanar. Objętość minerałów rudnych wynosi 7 miliardów ton.

Metal wydobywany jest w mniejszych ilościach w Basenie Zachodniosyberyjskim, Chakasji, Basenie Kerczeńskim, Zabajkalsku i obwodzie irkuckim.