1.2.3 Важнейшие месторождения железных руд
Важнейшие месторождения расположены на Юге и в Центре европейской части СНГ, на Урале и в Казахстане. В указанных четырех районах сконцентрировано почти 87 % всех промышленных запасов железных руд. По данным 1966 г., 61 % всех запасов железных руд России принадлежит к категории докембрийских осадочных метаморфизированных руд, 13 % — к категории магматических руд, 11,2 % —к категории контактных месторождений, 13,1 % — к категории осадочных оолитовых руд.
Оленегорское месторождение магнетитовых кварцитов (31 — 33 % Fe) расположено в Мончегорском районе Мурманской области. Рудное тело, расположенное на глубине 1—15 м, имеет мощность до 315 м и состоит из магнетитовых и гематитовых кварцитов (соотношение магнетит: гематит в среднем для месторождения составляет 3:1). Руда относится к легкообогатительным — при измельчении руды до крупности <0,8 мм в концентрате содержится до 63 % Fe.
Ковдорское месторождение магнетитовых руд расположено на Кольском полуострове. Мощность рудного тела при протяженности 500—600 и ширине 400—800 м составляет 150—200 м. Кроме магнетита и магнезиоферрита, руды содержат оливин и апатит, что обусловливает необычно высокое содержание в них фосфора и оксида магния. Использование концентратов сухой магнитной сепарации этих руд (фракцией <0,2 мм) с таким высоким содержанием MgO (>6 %) возможно лишь в смеси с оленегорским концентратом, пустая порода которого имеет существенно кислый характер. Проектом предусматривается агломерация смеси оленегорского и ковдорского концентратов, взятых в соотношении 1:1, что обеспечивает допустимое содержание MgO в доменном шлаке.
Костамукшское месторождение магнетитовых руд расположено в Карелии. Железистые кварциты (30—32 % Fe) залегают здесь полосой протяженностью 12 км (ширина до 3 км, мощность от 40 до 350 м). Основной рудный минерал — магнетит. Концентрат магнитной сепарации используется на Костамукшском ГОКе для производства окатышей.
Курская магнитная аномалия (КМА) расположена на территории Курской, Брянской, Харьковской, Белгородской, Орловской и Калужской областей, занимая в общей сложности около 120 тыс. км2. Месторождения аномалии протянулись почти на 600 км двумя полосами шириной до 25 км каждая при расстоянии между полосами 50—60 км. Основная масса рудных тел состоит из бедных магнетитовых кварцитов (32—40 % Fe), нижняя граница которых не обнаруживается даже при бурении до глубины 2—3 км. Кварциты обогащают магнитной сепарацией (в концентрате содержится 65—68 % Fe). Выше кварцитов располагаются скопления богатых руд (50—61 % Fe), представленные главным образом гематитом и мартитом. Характерна значительная пестрота минералогического состава руд, содержащих также бурый железняк, сидерит, тюрингит и шамозит, кальцит и кварц. Богатые руды разрабатываются на Стойленском, Лебединском и Михайловском рудниках-разрезах. Для КМА характерна огромная высота крыши над рудными телами (см. рис. 13), достигающая 100—600 м. После дробления богатых руд КМА остается до 85 % мелочи, нуждающейся в агломерации. Состав пустой породы руды (сложные алюмосиликаты) затрудняет получение качественного агломерата, вынуждая увеличивать расход топлива на спекание. Руда характеризуется высокой восстановимостью. Содержание фосфора и серы в ней невелико. Перспективные запасы КМА оцениваются в 200—250 млрд. т.
КМА будет являться основной рудной базой черной металлургии европейской части России в будущем.
Керченское месторождение оолитовых бурых железняков находится в 10 км от г. Керчь (Крым). Руда залегает здесь на поверхности крупными скоплениями (мульдами). Это относительно бедные (38—42 % Fe) и труднообогатимые руды. Мойка коричневой разности руд (оолиты лимонита в песчано-глинистом цементе; коричневые руды располагаются в поверхностной зоне, они сильно окислены) позволяет увеличить содержание железа в концентрате лишь на 4 %. Неприятной особенностью руды является высокое содержание фосфора. Кроме того, руды содержат значительное количество мышьяка (до 0,1 %). Глиноземистая пустая порода этих руд улучшает условия плавки передельного и литейного чугунов при использовании смеси криворожских и керченских руд. Вся масса руды подвергается агломерации.
Качканарское месторождение бедных (16—17 % Fe) титано-магнетитовых руд расположено на Северном Урале недалеко от ст. Выя Свердловской железной дороги. Большие запасы руды, лежащей у поверхности земли, позволяют считать это месторождение основной рудной базой северного и центрального Урала. После обогащения магнитной сепарацией измельченной до 0,2 мм руды получают концентрат, содержащий до 62 % Fe. Пустая порода концентратов характеризуется основностью (СаО + MgO) : (SiO2 + A12O3) = 0,6-г-0,7, т. е. является самоплавкой.
Бакальское месторождение бурых железняков и сидеритов расположено недалеко от г. Златоуста на Южном Урале. Эти руды отличаются чистотой по сере и фосфору, а также высокой восстановимостью. Поскольку в них содержится магнезиальная пустая порода сидеритов, то эти руды используют только в смеси с местным бурым железняком. Характерным является также высокое содержание марганца в руде. Агломерацию осуществляют на Бакальской и Челябинской аглофабриках.
Кустанайская группа месторождений магнетитовых руд включает в себя Соколовское, Сарбайское и Качарское месторождения. Магнетитовые руды (43—47 % Fe).содержат до 4 % S в составе пирита и пирротина. Добычу ведут открытым способом. После магнитной сепарации концентрат содержит >65 % Fe и до 0,4 % S. Сера удаляется в ходе агломерации руд и производства окатышей. Руды этого района являются основной рудной базой Казахстана и Южного Урала. Природная основность руд составляет 0,3—0,5.
Кустанайская группа месторождений оолитовых бурых железняков представлена Лисаковским и Аятским месторождениями. Руды (35—42 % Fe) залегают здесь на поверхности земли, имеют низкое содержание железа, пылеватость, высокую фосфористость (до 0,4 % Р) и плохую обогатимость, что является важнейшими недостатками. Высокое содержание глинозема создает трудности при организации шлакового режима доменных печей. Гравитационное обогащение и магнитная сепарация руды позволяют получать концентрат с 49 % Fe. После обжигмагнитного обогащения получают концентрат с 60 % Fe.
Рассмотрим теперь крупнейшие зарубежные месторождения железных руд.
Кирунаеара (Швеция). Месторождение магнетитовых руд магматического происхождения у северного полярного круга. Руда содержит в среднем 59,8 % Fe, 0,1—0,2 % Мп. Пустая порода представлена апатитом 3 (3 СаО. Р2О5) CaFe2. В связи с этим содержание фосфора находится в обратной связи с содержанием железа в руде. Так, при 68 % Fe в руде содержится всего 0,03 % Р, а при 58 % Fe >2,5 % Р. Добываемые открытыми разработками руды подвергают дроблению, измельчению, магнитной сепарации; в концентратах содержится 63—69 % Fe. Экспорт руды и концентрата осуществляется главным образом через порт Лулео и норвежский порт Нарвик. Запасы месторождения составляют 2,4 млрд. т.
Лотарингский железорудный бассейн (Франция, у г. Нанси, частично на территории Люксембурга и Бельгии). Здесь располагается одно из крупнейших в мире осадочных месторождений оолитового железняка (руды минетт) и сидеритов. В руде в среднем содержится 31—35 % Fe; 0,2—0,3 % Мп; до 2,0 % Р и 0,1 % S. Характер пустой породы руды на отдельных участках месторождения резко различный. По этой причине руды с кислой пустой породой (15—27 % SiO2; 3—12 % CaO; 4—8 % А12О3) смешивают с рудами с основной пустой породой (15—22 % СаО; 6—12 % SiO2; 4—8 % А12О3), получая самоплавкие смеси. Ресурсы руд оцениваются в 6 млрд. т. Франция потребляет до 65 % добываемой руды, экспортируя остальную ее массу в Бельгию, Люксембург и ФРГ.
Ньюфаундленское месторождение (Канада). На северном берегу острова Бель-Айленд в заливе Консепшен (против г. Сидней, Ньюфаундленд) располагается крупное докембрийское осадочное месторождение гематито-сидеритовых руд оолитового строения с ресурсами (А + В + С) в 0,112 млрд. т (забалансовые резервы 3 млрд. т). В руде содержится -<60 % гематита; 22—23 % шамозита; 2—13 % сидерита; 3—7 % кварца. Руды содержат в среднем 48,4 % Fe при 0,7—0,9 % Р. Пустая порода содержит 9— 12 % SiOa; 3—5 % А12О3; 2—3 % СаО; 0,5—0,7 % MgO. Разработки (рудник Вабана) ведут на глубине 600 м. Часть пластов руды расположена под дном океана.
Месторождение Верхнего озера (США). На площади 160 км2 находится эксплуатируемое с 1854 г. крупное месторождение до-кембрийских метаморфизованных богатых гематитовых руд с кварцевой пустой породой, располагающихся поверх пластов железистых кварцитов (таконитов) гематитовой и магнетитовой разности. Богатые руды пылеваты, содержат 50—51 % Fe, 9— 10 % SiO2. Главная масса руды содержит мало марганца, фосфора и серы (в округе Кайюна руды содержат до 6 % Мп). Общие запасы богатых руд составляют около 2 млрд. т.
Красный железняк Венесуэлы (запасы 2,2 млрд. т). Докембрий-ские осадочные месторождения Эль-Пао и Серро-Боливар находятся на востоке страны и разрабатываются открытым способом. Руда рудника Серро-Боливар содержит в среднем 60,7 % Fe; 1,78 % SiO2; 5,20 % А13О3; 0,18 % Р. Руда месторождения Эль-Пао поставляется при содержании 68,0 % Fe; 0,77 % SiO2; 0,14 % А12О3; 0,051 % Р; 80 % руды экспортируется в США.
Месторождения Итабири и Итабирита расположены в 350 км к северу от Рио-де-Жанейро (Бразилия) на площади 7000 км2. Это докембрийские осадочные метаморфизованные гематитовые месторождения. При добыче образуется лишь 30 % мелочи. Типичный состав экспортируемой из этого района руды, %: Fe 66,5—70,7; SiO2 0,1—1,3; А12О3 0,05—0,5; Мп до 0,5; S до 0,03; Р до 0,08. Запасы руды в этом районе составляют 16,3 млрд. т. Месторождение Каражас в районе р. Амазонка также относится к докембрийским осадочным метаморфизованным месторождениям. Запасы оцениваются в 15—20 млрд. т. После несложного обогащения руда содержит 67 % Fe. К месторождению строится железная дорога длиной 900 км. Проектная мощность рудника 35 млн. т/год.
Месторождение латеритового бурого железняка у г. Конакри (Гвинея). Это крупнейшее железорудное месторождение Африки (общие запасы 2,5 млрд. т, в том числе богатой руды более 1 млрд. т) состава, %: Fe 51,5; SiO2 2,50; А12О3 9,80; MgO 0,3; Р до 0,06; Сг до 0,60; Ni + Со до 0,4; Мп до 0,08 и п. п. п. до 12.
Месторождение «железного пояса» Индии в шт. Бихар и Орисса (северо-восток страны, в 250—300 км от Калькутты). Здесь расположено докембрийское осадочное месторождение гематитовых руд с глиноземистой пустой породой (запасы около 20 млрд. т). Богатые руды содержат (%) до 66 Fe, до 0,06 Р, следы S, до 2,5 SiO2, 1,5—4 А12О3. Относительно более бедные руды поставляются при 58—59 % Fe. Значительная часть добываемой руды экспортируется в Японию.
Япония, не располагая собственными крупными запасами руды, ведет добычу железистых песков на побережье тихоокеанских островов и импортирует главную массу руды из Индии, Австралии, с Филиппинских островов, из Южной Америки (средняя дальность транспортировки руды в Японию достигает 9000 км). Транспортировка ведется рудовозами грузоподъемностью до 200 тыс. т. Транспортируется сухая руда или пульпа (взвесь руды в воде). Последнее позволяет значительно сократить стоимость погрузки и выгрузки руды в портах, так как пульпа выкачивается из рудовоза или накачивается в его трюм с помощью высокопроизводительных насосов, и надобность в погрузке-выгрузке грейферными кранами отпадает.
Рис. 24. Схема дробления: а — «открытая»; б — «открытая» с предварительным грохочением; в — «замкнутая» с предварительным и поверочным грохочением
В последние годы в мире введены также в эксплуатацию пульпопроводы, по которым с помощью насосов пульпа (65 % твердого + 35 % воды по массе) перемещается на большие расстояния. Крупнейший в мире пульпровод (0 508 мм, производительность до 12 млн. т руды в год) эксплуатируется в Бразилии. Его длина 404 км.
Общий объем морских перевозок железных руд в мире близок к 350 млн. т. Эта цифра имеет тенденцию к повышению, так как рост выплавки чугуна в ряде стран не обеспечивается местными залежами руд и базируется целиком на привозном сырье.
Мировое производство товарной руды (богатые руды + концентрат) составляет в разные годы от 800 до 900 млн. т/год.