Quặng là nguyên liệu thô chính cho ngành luyện kim toàn cầu.
Nền kinh tế của các quốc gia khác nhau phần lớn phụ thuộc vào thị trường khoáng sản này, đó là lý do tại sao việc phát triển các mỏ đang nhận được sự quan tâm ngày càng tăng trên toàn thế giới.
Quặng là loại đá được sử dụng để chế biến và chiết xuất kim loại chứa trong chúng. Các loại khoáng chất này khác nhau về nguồn gốc, hàm lượng hóa học, nồng độ kim loại và tạp chất. Thành phần hóa học của quặng chứa nhiều oxit, hydroxit và muối carbon dioxide của sắt.
Tính chất quặng
Sắt là nguyên tố hóa học phổ biến trong tự nhiên. Hàm lượng của nó trong vỏ trái đất là khoảng 4,2%. Nhưng ở dạng nguyên chất, nó hầu như không bao giờ được tìm thấy, thường ở dạng hợp chất – trong oxit, cacbonat sắt, muối, v.v.
Quặng sắt là sự kết hợp của các khoáng chất với một lượng sắt đáng kể. Trong nền kinh tế quốc dân, việc sử dụng quặng chứa trên 55% nguyên tố này được coi là khả thi về mặt kinh tế.
Những gì được làm từ quặng
Ngành công nghiệp quặng sắt là ngành luyện kim chuyên khai thác và chế biến quặng sắt. Mục đích chính của vật liệu này ngày nay là sản xuất gang và thép.
Tất cả các sản phẩm làm từ sắt có thể được chia thành các nhóm:
- Gang có nồng độ carbon cao (trên 2%).
- Gang.
- Thép thỏi dùng để sản xuất các sản phẩm cán, bê tông cốt thép và ống thép.
- Hợp kim sắt dùng để sản xuất thép.
Quặng cần những gì
Vật liệu này được sử dụng để luyện gang và thép. Ngày nay thực tế không có ngành công nghiệp nào có thể làm được nếu không có những vật liệu này.
Gang là hợp kim của cacbon và sắt với mangan, lưu huỳnh, silicon và phốt pho. Gang được sản xuất trong lò cao, nơi quặng được tách ra khỏi oxit sắt ở nhiệt độ cao. Gần 90% lượng gang thu được là ở mức cận biên và được sử dụng trong luyện thép.
Nhiều công nghệ khác nhau được sử dụng:
- nung chảy chùm tia điện tử để thu được vật liệu tinh khiết chất lượng cao;
- xử lý chân không;
- nấu chảy lại xỉ điện;
- tinh chế thép (loại bỏ tạp chất có hại).
Sự khác biệt giữa thép và gang là nồng độ tạp chất tối thiểu. Luyện oxy hóa trong lò nung mở được sử dụng để thanh lọc.
Thép chất lượng cao nhất được nấu chảy trong lò cảm ứng điện ở nhiệt độ cực cao.
Có những loại quặng nào
Quặng khác nhau về nồng độ của nguyên tố chứa trong nó. Nó có thể được làm giàu (với nồng độ 55%) và nghèo (từ 26%). Chỉ nên sử dụng quặng cấp thấp trong sản xuất sau khi đã làm giàu.
Dựa trên nguồn gốc của chúng, các loại quặng sau được phân biệt:
- Magmatogenic (nội sinh) – được hình thành dưới tác động của nhiệt độ cao;
- Bề mặt – tàn dư lắng đọng của nguyên tố dưới đáy các lưu vực biển;
- Biến hình – thu được dưới tác động của áp suất cực cao.
Các hợp chất khoáng chính có chứa sắt:
- Hematit (quặng sắt đỏ). Nguồn sắt có giá trị nhất với hàm lượng nguyên tố 70% và nồng độ tạp chất có hại tối thiểu.
- Từ tính. Một nguyên tố hóa học có hàm lượng kim loại 72% có tính chất từ cao và được khai thác từ quặng sắt từ tính.
- Siderit (sắt cacbonat). Có hàm lượng đá thải cao, bản thân sắt khoảng 45-48%.
- Quặng sắt nâu. Một nhóm các oxit nước có tỷ lệ sắt thấp, có chứa mangan và phốt pho. Một nguyên tố có những đặc tính như vậy được đặc trưng bởi khả năng phục hồi tốt và cấu trúc xốp.
Quặng trông như thế nào
Loại vật liệu phụ thuộc vào thành phần của nó và hàm lượng tạp chất bổ sung. Quặng sắt đỏ phổ biến nhất có tỷ lệ sắt cao có thể được tìm thấy ở các trạng thái khác nhau – từ rất đặc đến bụi.
Quặng sắt màu nâu có cấu trúc lỏng lẻo, hơi xốp, màu nâu hoặc hơi vàng. Một nguyên tố như vậy thường đòi hỏi phải làm giàu, nhưng có thể dễ dàng chế biến thành quặng (gang chất lượng cao thu được từ nó).
Quặng sắt từ tính có cấu trúc dày đặc và dạng hạt, trông giống như những tinh thể gắn trong đá. Màu sắc của quặng có màu xanh đen đặc trưng.
Quặng được khai thác như thế nào
Khai thác quặng sắt là một quy trình kỹ thuật phức tạp bao gồm việc lặn xuống lòng đất để tìm kiếm khoáng sản. Ngày nay, có hai phương pháp khai thác quặng: mở và đóng.
Khai thác quặng bằng phương pháp lộ thiên
Mở (phương pháp khai thác đá) là phương án phổ biến và an toàn nhất so với công nghệ khép kín. Phương pháp này phù hợp với trường hợp không có đá cứng trong khu vực làm việc và không có khu dân cư hoặc hệ thống tiện ích gần đó.
Đầu tiên, một mỏ đá có độ sâu tới 350 mét được đào, sau đó sắt được thu gom và loại bỏ khỏi đáy bằng các máy lớn. Sau khi khai thác, nguyên liệu được đưa lên đầu máy diesel đến các nhà máy luyện thép và sắt.
Các mỏ đá được đào bằng máy xúc nhưng quá trình này mất rất nhiều thời gian. Ngay khi máy đến lớp đầu tiên của mỏ, vật liệu sẽ được đưa đi kiểm tra để xác định tỷ lệ hàm lượng sắt và tính khả thi của công việc tiếp theo (nếu tỷ lệ này trên 55% thì công việc ở khu vực này vẫn tiếp tục).
Phương pháp khai thác khép kín
Khai thác quặng (đóng) chỉ được sử dụng nếu nó được lên kế hoạch để duy trì tính toàn vẹn của cảnh quan trong khu vực nơi các mỏ quặng đang được khai thác.
Phương pháp này cũng phù hợp cho công việc ở vùng núi. Trong trường hợp này, một mạng lưới đường hầm được tạo ra dưới lòng đất, dẫn đến chi phí bổ sung – việc xây dựng mỏ và vận chuyển kim loại phức tạp lên bề mặt. Hạn chế chính là rủi ro cao đối với tính mạng của người lao động; mỏ có thể sụp đổ và cản trở việc tiếp cận bề mặt.
Các nước giàu quặng
Khai thác quặng sắt là một trong những lĩnh vực hàng đầu của tổ hợp kinh tế Liên bang Nga. Nhưng bất chấp điều này, thị phần của Nga trong sản xuất quặng thế giới chỉ là 5,6%. Dự trữ thế giới lên tới khoảng 160 tỷ tấn. Khối lượng sắt nguyên chất đạt 80 tỷ tấn.
Sự phân bố khoáng sản theo quốc gia như sau:
- Nga – 18%;
- Brazil – 18%;
- Úc – 13%;
- Ukraina – 11%;
- Trung Quốc – 9%;
- Canada – 8%;
- Hoa Kỳ – 7%;
- các quốc gia khác – 15%.
Các mỏ quặng sắt đáng kể đã được ghi nhận ở Thụy Điển (các thành phố Pháp Luân và Gellivar). Ở Mỹ, một lượng lớn quặng được phát hiện ở bang Pennsylvania. Ở Na Uy, kim loại này được khai thác ở Persberg và Arendali.
Dị thường từ trường Kursk là một mỏ quặng sắt lớn ở Liên bang Nga và trên thế giới, trong đó khối lượng kim loại chưa tinh chế lên tới 30.000 triệu tấn.
Dị thường từ trường Kursk
Diện tích của mỏ Bán đảo Kola là 115.000 km2. Quặng sắt, niken, đồng, coban và apatit được khai thác ở đây.
Dãy núi Ural cũng là một trong những mỏ quặng lớn nhất ở Liên bang Nga. Khu vực phát triển chính là Kachkanar. Khối lượng quặng khoáng sản là 7000 triệu tấn.
Kim loại này được khai thác với số lượng nhỏ hơn ở lưu vực Tây Siberia, Khakassia, lưu vực Kerch, Zabaikalsk và vùng Irkutsk.
