Что такое руда, ее образование в природе и применение

Что такое руда, ее образование в природе и применение

Автомобиль, телефон, даже холодильник – вся эта техника сделана из железа, производство которого очень сложный процесс. Основное сырье для получения этого ценного материала – это минералы, в которых есть частицы необходимого металла. Простыми словами, это порода, содержащая сплавы. В мире встречается огромное количество этого ресурса, способы ее обработки и получения из нее полезных ископаемых могут быть очень разнообразны, но начинается все на рудниках. Что такое горная руда, как происходит ее добыча и переработка, будет рассказано в этой статье.

Классификация руды

Руда – это полезное ископаемое, из которого добывают различные формы металлов. В природе встречается два вида: черная и цветная. Последняя в свою очередь делится на тяжелые и легкие сплавы, а также драгоценные металлы. Серебро, золото, платина – они тоже добываются в виде камней, а свой внешний вид приобретают уже после обработки на предприятиях.

Экономическая ценность ресурса определяется по наличию в ней главного составного элемента. Существуют богатые, как их еще называют, жирные и бедные полезные ископаемые.

Классификация ископаемых руд по содержанию металлов.

Свойства определяются также основным составным компонентом. Некоторые из них обладают магнитными свойствами, в то время как другие совершенно инертны.

Не многие знают, что значение слова «руда» произошло от «raũdas», красный. Это обуславливается цветом оксида железа, который был в больших количествах в горной породе.

Руды черных металлов

Железо – один из самых распространенных элементов на земле. Для производства используется минерал, который содержит более 25% сырья. Разработка более бедных пород не будет окупаться, поэтому они не используются.

Самые распространенные ископаемые:

• Магнитный железняк;
• Красный железняк;
• Железистый кварцит.

Больше всего запасов находится в Южной Африке, Индии, Северной и Южной Америке, Австралии. Мировые залежи, по оценкам экспертов, могут составлять около 800 миллиардов тонн, подтвержденными среди них являются 200 миллиардов тонн. Возможно в земле скрывается еще много полезных ископаемых, о которых человек даже не имеет представления.

Железная руда отличается друг от друга способом своего происхождения. Есть три вида возникновения железа в породах. Первый – осадочный. Двухвалентное железо, которое было в воде, связывалось с кислородом, превращаясь в плотное соединение и оседало на дно. Таким образом образовался железняк. Его находят даже в местах, где моря высохли уже миллионы лет назад. В такой руде очень высокое количество металлического компонента, но, как правило, его качество довольно низкое.

Второй путь образования – магматический. Образовалась она во время извержения вулканов и вырывания магмы на поверхность. Железо и другие металлические примеси смешивались с раскаленной лавой, под действием высоких температур и давления. Но попадая наружу, они застывали, оставаясь в больших глыбах камней. Содержание металла в такой руде может колебаться от 20 до 60%.

Третий способ – метаморфический. При перемещении земной коры некоторые ее участки с необходимыми элементами попадали под вышезалегающие породы. Эти участки подвергались воздействию высоких давлений и температур. За миллионы лет эти процессы приводили к изменению состава исходного материала. В ходе того же перемещения земной коры руда перемещалась ближе к поверхности. Так и образовывалась железная руда с высоким содержанием полезного компонента (до 75%).

К рудам черных металлов относятся также породы, которые имеют в составе марганец, титан, хром, никель, кобальт, вольфрам и другие редкие металлы. В богатой может содержаться от 0,5 до 10 % основного компонента, ведь он достаточно нечасто встречается в природе. Главное, чтобы их добыча и переработка была экономически выгодна для производства.

Руды цветных металлов

Научно минерал руды из меди называется куприт, производное от химического элемента Cu, который содержится в породе. Не смотря на большую распространенность этого металла в мире, его количество в полезном ископаемом не большое, от 0,5%. В природе руд бывает шесть видов:

• Колчеданная;
• Стратиформная;
• Медно-никелевая;
• Гидротермальная;
• Карбонатовая;
• Скарновая.

Чаще всего добывается колчеданная, это сочетание меди и железа, с незначительными примесями других компонентов. Немного уступает ей стратиформная, которая представлена сочетанием сланцев и песчаников. Ресурсы другого вида встречаются значительно реже. Массивных медных самородков не существует, она образуется только в виде смесей. Образование меди происходило во время извержения вулканов, что и обуславливает эту особенность.

Сейчас ведутся споры по поводу происхождения алюминия. Одни считают, что это результат разложения известняков и железа, другие – огромных температур при извержении вулканов. Существует и осадочная теория, что он образовался из-за выветривания горных пород. Добывается он карьерным и шахтным способом. Учитывая мягкость породы, ее получение очень похоже на вырубание каменного угля. Большинство других руд получают в сплавах со многими химическими примесями. Их обработка почти не отличается от обработки меди или алюминия.

По распространенности, алюминий превосходит даже железо. Его залежи исчисляются миллиардами тонн, но себестоимость производства намного выше, что и устанавливает цену на этот продукт.

Руды, богатые золотом

Золотая руда – это химические соединения металлов, из которых можно выделить золото. Она похожа на сплавы, например, с серебром или железом. Отделить их от породы довольно сложно, это физико-химический процесс, называемый диссоциацией, когда катионы под воздействием электрического тока осаждаются на электродах.

Подобный процесс используется и при производстве меди. Кстати, в медной руде также можно найти эти соединения, поэтому осадок, который образуется при медном производстве, также подвергается этому процессу. Кроме нее, в мире существуют и самородки. Это камни, в которых превалирует содержание Au.

Очень часто находят драгоценный металл в комбинации с теллуром. В России, а именно на Урале, встречается такой редкий сплав как мальдомит (сочетание с висмутом), который еще называется черное золото. В Мексике же и Колумбии можно найти даже руду с родием.

Старейший золотоносный рудник России находится на Урале. Его открытие произошло еще в далеком 1742 году, и он значительно повлиял на экономическое состояние государства. Здесь находили и самородки, и россыпи ценнейшего металла, к тому же, высокого качества. Даже сейчас уральское золото очень высоко ценится в мире.

Способы добычи

Все способы добычи пород можно разделить на 2 основных вида: открытый (карьеры) и закрытый (шахты). Открытый способ добычи приносит больший урон экологии, в отличие от закрытого способа. Но его применение требует небольших капитальных вложений. Руда, которая залегает неглубоко в земной коре (до 500 м), извлекается карьерным способом.

На первоначальном этапе срезается верхний слой почвы. Дальнейшие действия направлены на выемку породы с помощью ковшей специальной техники, ее погрузку на транспортеры и доставку в обогатительные комбинаты.

Железные руды Урала. Бакальское месторождение

При разработке карьеров используют технологию взрыва, для более легкой выемки породы. Взрывные работы осуществляются с использованием следующих веществ:

• аммиачная селитра;
• эмульгированная нефть.

Взрыв осуществляется за доли секунды и способен разрушить большие площади горной породы. При взрывных работах качество руды никак не страдает. Самый большой карьер не только в России, но и во всем мире расположен в Белгородской области, между Старым Осколом и городом Губкин.

Самый большой в мире карьер, добывающий руду открытым способом, находится в Белгородской области

Называется он Лебединский, его дважды заносили в книгу рекордов Гиннеса за размеры и по объемам добычи – глубина 450 м, диаметр – 5 км, по оценкам здесь залегает 14,6 млрд тонн железной руды, в сутки работают около 133 единиц машинной техники, один самосвал способен доставлять до 200 кг руды.

Примечательным фактом о данном карьере является то, что он подвергается затоплению подземными водами. Если бы не производилась их откачка, через месяц этот огромный карьер был бы полон.

Установки для разработки шахты

Однако использование карьерной разработки месторождений становится невозможным, когда уровень залегания полезной породы ниже 500 метров. В таком случае используют строительство подземных шахт. Иногда их глубина достигает нескольких километров. Под землей копаются штреки – обширные разветвления.

Машины комбайного типа врезаются шипами в горную породу, разламывая ее, затем с помощью погрузчиков она доставляется на поверхность.

Добыча руды шахтным способом довольно затратная, поскольку требует определенной инфраструктуры, а также создания безопасных условий для работы людей и техники. Частые случаи смещения земной породы и обвала шахт, их затопления и прочие катаклизмы. Поэтому этот способ не применяется в России, когда руда содержит небольшой процент железа. Хотя технологии обрабатывающей промышленности постоянно развиваются и дают возможности более продуктивного обогащения руд, содержащих железо в малых количествах.

Бакчарское месторождение

Бакчарское месторождение – это наиболее исследованная часть Западно-Сибирского железорудного бассейна. Оно было открыто в 1960-е годы при разведке нефтяных залежей в Томской области и на сегодня является одним из крупнейших месторождений железной руды в России. На территории наблюдается четыре рудных пласта, которые местами сливаются в единую залежь. Образования железной руды в основном располагаются на глубине от 190 метров, но к северу погружение доходит и до 300 метров. Содержание железа в рудах местами достигает 57%. В обогащенной руде объем железа существенно прибавляет и доходит до 97%. Площадь Бакчарского месторождения составляет 16 тыс. км 2 .

Характерной особенностью богатого месторождения является присутствие попутных компонентов кобальта, титана, хрома и ванадия, что еще значительней повышает ценность руд. По предварительным оценкам геологического исследования, прогнозируемые запасы Бакчарского месторождения исчисляются почти в 110 млрд тонн. Надо отметить, что рудные горизонты этого участка сильно обводнены и это вызывает сложности в эксплуатации месторождения.

Значение железорудной отрасли

Безусловно, добыча железной руды и последующая её переработка и экспорт имеют довольно высокое значение для экономики всей страны. Россия обладает крупнейшими запасами железных руд в мире и является одним из лидеров по их добыче и экспорту.

Мы остановились на самых важных месторождениях железной руды в России, но это далеко не полный список. Данный минерал можно найти практически в каждом экономическом районе страны. Выберите (месторождения железных руд России, кстати, полностью разведаны далеко не все) любой из них на экономической карте — и обязательно наткнетесь на такой участок.

Сегодня данная отрасль представляет очень большой интерес как перспективное направление.