Первое железо, с которым столкнулся человек, было светского происхождения, точнее, встречался камень. Он использовался в качестве инструментального материала примерно в 4 000 году до нашей эры. Технология выплавки металла несколько раз рождалась и терялась в войнах и смутах, но, по мнению историков, первыми победили хетты.
Сегодня существуют различные основные методы добычи руды. Выбор делается в каждом конкретном случае. Эксперты оценивают множество факторов для принятия решения, таких как финансовая жизнеспособность конкретной машины или неактивного материала, место добычи железной руды и т.д.
Карьерный способ
Большинство районов добычи железной руды разрабатываются открытым способом. На ранних этапах работ открытые карьеры подготавливаются на определенной глубине (в среднем 300 метров). Впоследствии используется другое оборудование. Масса руды удаляется из него тяжелыми грузовиками.
Порода обычно сразу же передается специализированным компаниям для дальнейшего производства железорудной продукции, в том числе стали.
Для подготовки открытых карьеров при этом методе добычи используются все более крупные экскаваторы. Когда процесс завершен и машина достигает нижних слоев рудной массы, взятые образцы анализируются непосредственно перед экспортом железной руды. В зависимости от его действия, конкретный процент железа определяется его составом.
Если содержание железа превышает 57%, принимается решение о начале добычи и горных работ. Этот вариант экономически выгоден. В противном случае специальный комитет принимает решение о целесообразности добычи этого материала и возможных вариантах улучшения добычи.
Открытый способ добычи полезных ископаемых имеет много преимуществ. Его главный недостаток заключается в том, что добыча полезных ископаемых и разработка горных тел может осуществляться на небольшой глубине.
Шахтный способ
На практике руда часто находится очень глубоко. Это обуславливает необходимость создания шахт. Их глубина достигает нескольких сотен метров и до одного километра. Вначале устраиваются колодезные валы.
От колодца ответвляются специальные коридоры. Они называются сугробами. Это один из самых эффективных методов добычи. Однако он также является самым дорогостоящим, финансовым и опасным.
Скважинная гидродобыча
SGD — это метамо-механический метод. В этом случае добыча предполагает создание глубоких скважин. Он оснащен трубами Hydropara Pillar. Затем порода разбивается струей воды и движется вверх.
Этот вариант характеризуется низкой производительностью и высокой безопасностью. На практике он используется только в 3% случаев.
Методы обогащения горной породы
Во всех случаях процесса обогащения сырье измельчается. Следующим этапом является прямое концентрирование в соответствии с одним из методов.
- гравитационная сепарация;
- магнитная сепарация;
- флотация;
- комплексная методика.
Наиболее практичное применение — это метод строгости. Это очень экономически выгодно. Необходимы такие машины, как центрифуги, вибрационные сита и спирали.
Магнитная сепарация работает благодаря магнитным свойствам вещества. Это важно, когда другие методы оказались неэффективными.
На практике в большинстве случаев руды необходимо подвергать комплексной обработке с одновременным применением различных методов обогащения.
Видео: Железные руды Урала
Он состоит из четырех слоев железной руды, которые в определенных местах накладываются друг на друга. Руда залегает на глубине 200 метров и до 300 метров на севере. Предполагаемая доля составляет более 30 млрд. тонн на площади 16 000 км².
Доходность отдельных вкладов зависит от ряда условий.
- Количественный и качественный состав основного минерала, то есть опять же концентрация железа в руде. Понятно, что чем она выше, тем лучше. Этот фактор оказывает решающее влияние на выход конечного продукта и сам процесс плавки. Именно он повышает производительность оборудования и не требует дополнительных затрат на обогащение.
Что касается депозитных запасов, то, по расчетам экономистов, минимальная сумма, необходимая для обесценивания инвестиций, составляет 600 млн. тонн. Эта небольшая сумма не покрывает затрат на создание необходимой инфраструктуры, такой как производственные мощности, коммунальные услуги, дороги, дома и общественные здания.
- Также, большое значение имеет остальной состав руды – то есть пустая порода, способная в зависимости от своих качеств увеличивать или уменьшать выход шлака.
- Очень важную роль играет наличие примесей. Если полезные из них улучшают качество выплавленного металла, то от вредных компонентов нужно избавляться сложными технологическими методами или нейтрализовать их неблагоприятное воздействие.
- Физико-металлургические свойства руды, тоже необходимо учитывать. Обогатимость, прочность, размягчаемость, размеры кусков, влажность – всё это факторы, определяющие потенциальную ценность месторождений железных руд.
- Кроме того, имеет значение и способность исходного материала восстанавливаться – отдавать кислород, что существенно ускоряет процесс выплавки.
- Одним из условий, определяющих экономическую целесообразность разработки, является глубина залегания рудного тела и место его расположения в зависимости от удалённости от развитых экономических районов. Преодоление этих проблем требует прокладки дорог, обеспечения месторождения людскими и энергетическими ресурсами.
Способы добычи
Методы добычи определяются спецификой рудного месторождения. Конечно, решающим фактором является глубина.
Открытый
Как правило, если полезные ископаемые находятся не очень далеко от поверхности (около 300 метров) и есть возможность вскрыть и переместить землю, выполнив большой объем работ, прибегают к созданию открытых карьеров. Мощные экскаваторы поднимают породу в гору, и когда они достигают нижних слоев месторождения, то окончательно анализируют процент содержания в нем железа.
Окончательное решение принимает экспертная комиссия. При положительных результатах масса горной выработки отправляется на металлургическую установку для дальнейшей обработки.
Закрытый
Добыча большого количества железной руды происходит в открытых шахтах — но в некоторых случаях требуется глубокая выемка полезных ископаемых. Это может произойти, когда добываемые полезные ископаемые находятся на глубине около 1 км. Процесс включает в себя проходку вертикальной скважины, из которой впоследствии создается горизонтальная скважина.
Несмотря на свои недостатки (высокая стоимость строительства и функциональные риски), этот метод является наиболее эффективным.
В дополнение к этим двум методам недавно начал применяться метод бурения. Его суть заключается в том, что в пробуренную скважину под значительным давлением закачивается вода. В результате промываемая струей порода движется вверх.
Технология обогащения
Подготовительный процесс
Предварительные стадии обогащения железной руды — дробление и измельчение. Целью этих задач является получение массы фрагментов и частиц нужного размера и разделение отработанного материала. Обычно это достигается путем сортировки (просеивания) и перегруппировки (разделения частиц) исходного материала.
Основной процесс
Сам процесс концентрации может включать один из следующих методов
- Сухая, мокрая или комбинированная магнитная сепарация. В основу процесса заложена различная магнитная проницаемость химических веществ. В случае мокрой сепарации специальные электромагнитные барабаны забирают минералы, насыщенные ферромагнитами из пульпы. Сухой метод заключается в снятии магнитной фракции из подаваемой шихты, вращающейся лентой.
- Использование суспензий средней плотности между железом и пустой породой, даёт возможность применять гравитационную сепарацию.
- Флотационный метод основан на использовании специального реагента, позволяющего формировать воздушно-жидкостную металлическую пену, которая затем снимается и направляется на дальнейшую переработку.
- Самым простым способам обогащения является промывка. Сама по себе она малоэффективна, поэтому применяется совместно с другими методами. Но в случае загрязнённости исходной породы глиной или песком, без неё не обойтись.
После процесса концентрирования конденсат концентрируется и растворяется в одеялах и, при необходимости, в кислородных конвертерах. Отходы производства могут быть использованы для добычи редких или цветных металлов, а также могут быть использованы для производства песка или щебня.
Вспомогательный процесс
Часто требуются вспомогательные процессы для удаления нежелательных фракций, таких как пыль, грязь и влага. Слик, огонь, фильтрация и сушка позволяют использовать готовый концентрат в дальнейшем.
Также используются сплавы на основе железа — сталь является наиболее распространенной благодаря своей выносливости и антикоррозийным свойствам.
Классификация руды
В мире существует две категории. черные и цветные металлы. Последние различают на металлы высокой и низкой плотности (золото, серебро, платина). Драгоценные металлы первоначально добываются в виде камней и приобретают свой известный вид, как только их рафинируют.
Ценность руд зависит от веса их основных элементов. Отложения также можно классифицировать как бедные и богатые (также известные как маслянистые).
В зависимости от компонента руды свойства также различаются. Например, одни могут быть магнитными, а другие — совершенно неактивными.
Руды черных металлов
К ним относится железо, самый популярный металл на Земле. В промышленных производственных процессах используются минералы, содержащие не менее 25% железа. Когда добывается небольшое количество минералов, переработка не производится, и результаты не приносят прибыли.
Большинство ископаемых материалов являются
Железо встречается по всему миру. По оценкам экспертов, мировые запасы минералов черных металлов составляют около 800 миллиардов тонн, из которых около 200 миллиардов взорваны и активно перерабатываются. Поскольку цифры неточны, вполне вероятно, что запасы намного больше, чем запасы над землей.
Руды цветных металлов
В некоторых случаях рудный металл может называться Куприт, что происходит от химического элемента Cu (Cuprum), входящего в группу горных пород. Этот металл очень популярен в мире, но добывается не так интенсивно, как железо (около 0,5% от общего количества полезных ископаемых). Куприт подразделяется на шесть подтипов.
- колчеданная;
- стратиформная;
- медно-никелевая;
- гидротермальная;
- карбонатовая;
- скарновая.
Самым популярным и наиболее активно добываемым является серебряный котел — смесь меди и железа с небольшим количеством примесей и других элементов. Слои в виде смеси шифера и песчаника представляют собой: шифер и песчаник, с небольшим количеством примесей и других элементов. Другие виды очень редки и используются только в небольших долях при производстве. В природе нет крупных месторождений меди, по крайней мере из того, что было найдено, только в виде примесей. Такие породы образуются только в результате извержений вулканов, что подтверждает эту особенность.
Руды, богатые золотом
Золотые руды экономически выгодны, поскольку являются природными минеральными соединениями, содержащими такое количество золота. Такие камни по форме и цвету очень похожи на серебро или железо. Их очень трудно отделить от сплавов. Это происходит путем электролиза с использованием электродов. Ток осаждает молекулы металла на отрицательно заряженном спуске.
Золото иногда встречается в сочетании с теллуром. Другая ценная металлическая руда, мардит (смесь Висати), встречается в России на Урале. Другое его название — черное золото. Еще одна редкая руда драгоценного металла находится в Родосе — это Мексика или Колумбия.
В России большая часть золотых изделий находится в трех основных регионах Урала — Тименском, Серябинском и Свердловском районах. Более мелкие рудники расположены в Оренбурге, Северо-Западном регионе, Поволжье и Басколтанском регионе. Основную часть месторождений составляют золотые прииски и сложные рудники, но доля плацентарных месторождений не превышает 17%.
Способы добычи руды
Сегодня существует несколько классических методов добычи руды. Методики выбираются в каждом конкретном случае. При принятии окончательного решения эксперты учитывают множество факторов. К ним относятся экономическая ценность использования оборудования и машин, расположение месторождения, сложность добычи, а также глубина и высота источника снабжения. В зависимости от этих факторов добычу полезных ископаемых можно разделить на различные методы добычи.
Карьерный способ
Основным методом добычи полезных ископаемых является открытый способ. На первом этапе создается карьер необходимой глубины и диаметра (в среднем 300 метров). Затем импортируются машины и оборудование.
После добычи руда транспортируется на специализированные промышленные предприятия для дальнейшей переработки.
Экскаваторы используются для подготовки больших карьеров. После достижения необходимой глубины проводится детальный анализ материала для дальнейшего определения экономической целесообразности добычи открытым способом.
На основании собранных данных решение считается удовлетворительным, если присутствие нужного металла в породе превышает 57%. Только после этого можно проводить дальнейшую добычу. Если анализ показывает, что количество металла невелико, созывается комиссия, которая решает, использовать ли карьер или рассмотреть варианты увеличения добычи.
Добыча полезных ископаемых на открытом воздухе имеет много преимуществ. Основным недостатком является то, что залежи растут на небольшой глубине. Этого может быть недостаточно для эффективной экстракции.
Шахтный способ
Этот метод подходит для добычи отложений на значительной глубине до 4 000 метров. Подход к этому методу предполагает более тщательную подготовку. Сначала открывается колодец, похожий на скважину.
Далее открываются специальные коридоры, которые ответвляются от основного шахтного колодца. Они называются сугробами. Поскольку большинство месторождений находится глубоко под землей, этот метод является самым эффективным в мире. Однако этот метод не является дешевым, а работа в шахтах очень рискованна и опасна.
Скважинная гидродобыча
Гидрометрическая скважинная добыча (ГСД) — это метод подземной добычи полезных ископаемых, основанный на гидродинамическом воздействии скважины. При этом методе создаются скважины, в которые помещаются трубы с водомерами. Мощная струя воды заставляет запасы руды подпрыгивать и двигаться вверх по трубе.
Этот метод дает наименьшее количество руды, но является самым безопасным из всех методов добычи. Он используется примерно в 3% от общего объема производства.
Как происходит обогащение руды
Размеры матрасов могут быть огромными. Сначала их нужно разбить. На практике используются следующие методы
- Гравитационная сепарация. Метод основан на отличиях минерала в плотности и форме частиц.
- Магнитная сепарация. Технология отделения материалов, основанных на разности их магнитных свойств и отличного друг от друга поведения материалов в зоне действия магнитного поля.
- Флотация. Окисление материалов воздухом.
- Комплексный способ. Несколько методов одновременно.
Измельченная руда транспортируется на промышленный завод, где производится нужный металл. Они редко используются в своем первоначальном виде. Однако в большинстве различных областей применения широко используются различные сплавы.
