Vasérc

Vasérc
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A vasércek  természetes ásványi képződmények, amelyek vasat és vegyületeit olyan mennyiségben tartalmazzák, hogy ezekből a képződményekből célszerű a vas ipari kitermelése. Annak ellenére, hogy a vas kisebb-nagyobb mennyiségben minden kőzet összetételében megtalálható , a vasércek alatt csak vastartalmú vegyületek felhalmozódását értjük, amelyekből a fémvas gazdaságosan előállítható [ 1 ] .

Osztályozás

A következő ipari vasérctípusokat különböztetjük meg:

A vaskohászatban négy fő vasércterméktípust használnak :

Kémiai összetétel

A vasércek kémiai összetételük szerint oxidok , oxidok hidrátjai és vas -oxid szénsói, a természetben különféle ércásványok formájában fordulnak elő, amelyek közül a legfontosabbak: magnetit (mágneses vasérc), hematit ( vasfény vagy vörös vasérc); limonit (barna vasérc, amely magában foglalja a mocsári és tavi érceket), sziderit (vasérc vagy vasérc, és fajtája - szferoziderit). Általában a nevezett ércásványok minden egyes felhalmozódása ezek keveréke, néha nagyon szorosan más vasat nem tartalmazó ásványokkal, például agyaggal , mészkővel vagy akár kristályos magmás kőzetek összetevőivel. Néha ezen ásványok némelyike ​​együtt található ugyanabban a lelőhelyben , bár a legtöbb esetben egyikük van túlsúlyban, míg mások genetikailag rokonok vele.

Gazdag vasérc

A gazdag vasérc vastartalma több mint 57%, kevesebb, mint 8-10% szilícium -dioxid, kevesebb, mint 0,15% kén és foszfor . A vastartalmú kvarcitok természetes dúsításának terméke, amely a kvarc kilúgozása és a szilikátok lebomlása során jön létre a hosszú távú mállási vagy metamorfózis során. A gyenge vasércek legalább 26% vasat tartalmazhatnak.

A gazdag vasérctelepeknek két fő morfológiai típusa van: lapos és lineáris. A laposak a vastartalmú kvarcitok meredeken besüllyedő rétegeinek tetején fekszenek nagy területeken, zsebszerű alappal, és tipikus mállási kéregekhez tartoznak. A lineáris lerakódások gazdag ércekből álló ék alakú érctestek, amelyek a mélységbe esnek a törési, törési, zúzási, hajlítási zónákban a metamorfózis során. Az érceket magas vastartalom (54-69%), valamint alacsony kén- és foszfortartalom jellemzi. A gazdag ércek metamorf lelőhelyeinek legjellemzőbb példája a Krivbass északi részén található Pervomayskoye és Zheltovodskoye lelőhelyek .

Gazdag vasérceket használnak a nyersvas olvasztására nagyolvasztó kemencékben , amelyet azután acéllá alakítanak át nyitott kandallóban , konverterben vagy elektromos acélgyártásban. A kitermelt gazdag vasércek egy kis részét fúróiszap színezékként és súlyzóanyagként használják [2] . Külön vannak a vas közvetlen redukciójára szolgáló eljárások, amelyek egyik terméke a meleg brikettált vas . Az ipari felhasználásra szánt alacsony és közepes vasérceknek először át kell menniük a dúsítási folyamaton .

Az ércek értékét meghatározó tényezők

  1. A vasércek kohászati ​​értékét meghatározó fő tényező a vastartalom. Ezen az alapon a vasérceket gazdag (60-65% vas), átlagos (45-60%) és szegény (45% alatti) vasércekre osztják. Az ércben lévő vas mennyiségének csökkenése az érc kohászati ​​értékének fokozatos csökkenését okozza, mivel a kohós olvasztás során jelentősen megnő a salak relatív hozama. A nagyolvasztók üzemeltetési gyakorlata megállapította, hogy a töltet vastartalmának 1%-os (absz.) növelésével a kemence termelékenysége 2-2,5%-kal nő, a koksz fajlagos felhasználása pedig 1%-kal csökken. 1,5%.
  2. A hulladékkő összetétele jelentős hatással van a vasérc minőségére. Nulla bázisú meddőkőzet esetén a salak mennyisége megkétszereződik az érc által bevitt meddőkő mennyiségéhez képest. Ha a hulladékérc önolvadó, azaz az érc és a salak bázikussága egyenlő, akkor folyasztószer bevezetése nem szükséges, és a salak mennyisége megegyezik a hulladékkő mennyiségével, azaz a kibocsátása fele annyi legyen. A salakhozam csökkenésével arányosan csökken a koksz fajlagos felhasználása és nő a nagyolvasztó termelékenysége. Így az ércek kohászati ​​értéke a meddőkőzet bázikusságának növekedésével nő.
  3. A káros szennyeződések csökkentik az érc értékét, jelentős mennyiségben még magas vastartalom mellett is alkalmatlanná teszik a nagyolvasztóban való közvetlen felhasználásra.
    • A nagyolvasztó olvasztása során a kénvegyületek kis mennyisége gázba kerül, és magával viszi a kemencéből, de a kén nagy része a nyersvas és a salak között oszlik el. A kén maximális mennyiségének salakká alakítása és a savanyú nyersvas előállításának megakadályozása érdekében a nagyolvasztónak erősen felhevített, fokozott lúgosságú salakot kell tartalmaznia, ami végső soron növeli a koksz fajlagos felhasználását és arányosan csökkenti a kemence termelékenységét. Feltételezések szerint a töltet ércrészében a kéntartalom 0,1%-os (absz.) csökkenése 1,5-2%-kal csökkenti a fajlagos kokszfogyasztást, 6-7%-kal a fluxusfogyasztást, és növeli a töltőanyag termelékenységét. nagyolvasztó 1,5–2%-kal. A jelenlegi körülmények 0,2–0,3%-ban korlátozzák a nagyolvasztós olvasztásra szánt érc maximális kéntartalmát. Tekintettel azonban arra a tényre, hogy jelenleg a kemencébe való betáplálás előtt a bányászott ércek nagy részét dúsításnak vetik alá , amelyet a koncentrátumok hőkezelése követ a szinterezés vagy a pellet pörkölése során , aminek eredményeként a kezdeti kén jelentős része (80-95%) kiég, lehetővé vált a 2-2,5%-os kéntartalmú vasércek alkalmazása. Ugyanakkor a szulfidként tartalmazó érc , ceteris paribus, nagyobb értékű, mint az érc, amelyben a kén szulfátok formájában van jelen , mivel az utóbbi a pellet agglomerációja és pörkölése során rosszabbul távozik.
    • Az agglomeráció során az arzén még rosszabbul távozik . A kohós olvasztásnál teljesen átalakul öntöttvasvá. A bányászott érc arzéntartalma nem haladhatja meg a 0,1–0,2%-ot, még akkor sem, ha agglomerációra használják fel.
    • A foszfort nem távolítják el az agglomeráció során. Nagyolvasztóban teljesen átalakul nyersvassá, így az ércben lévő limitáló tartalmát az ilyen minőségű nyersvas olvasztásának lehetősége határozza meg. Tehát a Bessemer (foszforban tiszta) öntöttvasaknál az ércben lévő mennyisége nem haladhatja meg a 0,02%-ot. Éppen ellenkezőleg, ha foszforos öntöttvasat nyerünk a Thomas-eljáráshoz, annak 1% vagy többnek kell lennie. A 0,3-0,5%-os átlagos foszfortartalom a legkedvezőtlenebb, mivel a Tomasov-vasak olvasztásához az ilyen foszforkoncentráció alacsony, a Bessemer -vasaknál  pedig túl magas, ami a műszaki minőség romlásához vezet. és az acélgyártási folyamat gazdasági mutatói.
    • A cinket nem távolítják el az agglomeráció során. Ezért a műszaki feltételek az olvasztott ércek cinktartalmát 0,08–0,10%-ra korlátozzák.
  4. A hasznos szennyeződések a következő okok miatt növelik a vasércek kohászati ​​értékét. Az ilyen ércek olvasztása során természetesen ötvözött öntöttvasak nyerhetők, majd olyan acélok, amelyek ötvözéséhez (illetve fogyasztásuk csökkentéséhez) nem igényelnek speciális drága adalékanyagokat. Így használják fel az ércekben a nikkel- és krómszennyeződéseket . Más esetekben az öntöttvassal egyidejűleg más értékes fémeket is nyernek. Például a titanomagnetit ércek kohászati ​​feldolgozás eredményeként történő feldolgozásakor a vas mellett egy nagyon értékes és drága fémet - vanádiumot - nyernek ki , ami gazdaságilag kifizetődővé teszi az alacsony vastartalmú nyersanyagok feldolgozását ( lásd pl. Kachkanar GOK ). A vasércekben lévő mangán megnövekedett mennyisége lehetővé teszi mangán öntöttvas előállítását, amelyben a kéntelenítési folyamatok teljesebben mennek végbe, és javul a fém minősége.
  5. Az érc dúsítási képessége (érc dúsítása) a kohászati ​​értékének fontos jele, mivel a kitermelt vasércek nagy részét valamilyen dúsítási módszernek vetik alá vastartalmuk növelése vagy az érc koncentrációjának csökkentése érdekében. káros szennyeződéseket. A dúsítási folyamat az érces ásvány többé-kevésbé teljes elválasztásából áll a hulladékkőzettől, a szulfidoktól. A dúsítást megkönnyíti, ha a meddőkőzet szinte nem tartalmaz vasat, és az érces ásvány részecskéi viszonylag nagy szemcsék. Az ilyen ércek könnyen dúsíthatók . Az ércszemcsék finom impregnálása és a hulladékkőzetben található nagy mennyiségű vas megnehezíti az érc dúsítását , ami jelentősen csökkenti annak kohászati ​​értékét. Dúsítással az egyes ércfajták a következő sorba rendezhetők romlási sorrendben: mágneses vasérc (a legolcsóbb és leghatékonyabb módon dúsítva - mágneses elválasztás ), hematit és martit ércek, barna vasérc, sziderit. Könnyen dúsítható érc például az olenegorski lelőhely magnetitjei . A mágneses elválasztás megkönnyíti a kvarc és a magnetit elválasztását. Ha az eredeti ércben a vastartalom 29,9%, 65,4% vasat tartalmazó koncentrátumot kapunk. Ezenkívül a Kachkanarskoye lelőhely titanomagnetitjeinek mágneses elválasztása során , amelynek vastartalma 16,5%, 63-65% vastartalmú koncentrátumot kapunk. Például a Kerch barna vasérc a tűzálló ércek kategóriájába sorolható, amelynek mosása 40,8%-os kezdeti vastartalommal csak 44,7%-ra teszi lehetővé a koncentrátum növelését. Az ércből kimosott meddőkőzetben aránya ebben az esetben eléri a 29-30%-ot. A vasérc kohászati ​​értéke tovább nő, ha dúsítása során más hasznos komponenseket vonnak ki a hulladékkőzetből. Például az Eno-Kovdorskoye lelőhely ércének dúsítása során a vasérc-koncentrátum mellett apatitkoncentrátumot is kapnak, amely ásványi műtrágyák előállításának alapanyaga. A mélyből bányászott vasérc ilyen komplex feldolgozása jelentősen növeli a lelőhely fejlesztésének jövedelmezőségét.
  6. A vasércek kohászati ​​értékét befolyásoló főbb fizikai tulajdonságok a következők: szilárdság , granulometrikus összetétel (csomósság), porozitás , nedvességkapacitás , stb. A kis szilárdságú és iszapos ércek nagyolvasztókban való közvetlen felhasználása lehetetlen, mivel finom frakcióik nagymértékben rontják a töltésanyagok oszlopának gázáteresztő képessége . Ezen túlmenően a nagyolvasztó gázáram eltávolítja a kemence munkateréből a 2-3 mm-nél kisebb ércszemcséket, amelyek aztán porgyűjtőkben ülepednek. A kis szilárdságú ércek feldolgozása során ez a vaskohászáshoz szükséges fajlagos felhasználásuk növekedéséhez vezet. A laza iszapos ércek kitermelése összefügg azzal, hogy drága szinterező üzemeket kell építeni agglomerációjukhoz , ami jelentősen leértékeli az ilyen érceket. Különösen nagy a finomszemcsék mennyisége a barna vasérc és a hematit ércek kitermelésében. Így a bányászat során a kurszki mágneses anomália gazdag ércei az agglomerálandó finomszemcsék 85%-át adják. A gazdag Krivoy Rog ércekből egy 10 mm-nél nagyobb (nagyolvasztós olvasztásra alkalmas) frakció átlagos hozama nem haladja meg a 32%-ot, a bányászott Kerch ércekből  egy 5 mm-nél nagyobb frakció hozama nem haladja meg az 5%-ot. A kohós olvasztás körülményei szerint a nagyolvasztóba betöltött érc méretének alsó határa 5-8 mm legyen, azonban az ilyen finom frakciók, különösen a nedves ércek szitán történő átszűrésének nehézsége miatt ez 10-12 mm-re emelkedik. A darabok méretének felső határát az érc redukálhatósága határozza meg, és nem haladhatja meg a 30-50 mm-t, de a gyakorlatban ez is 80-100 mm.
  7. Az ércek szilárdsága szárítás, melegítés és redukció során. Tekintettel arra, hogy az ércek összetétele különböző hőtágulási együtthatójú ásványi komponenseket tartalmaz, hevítéskor jelentős belső feszültségek keletkeznek az ércdarabokban, amelyek finomszemcsék képződésével pusztulnak. A túl gyors száradás az ércdarabok szétesését okozhatja a kiáramló vízgőz hatására. A vasérc anyagok szilárdságának csökkenését szárítás és melegítés során dekrepitációnak nevezzük.
  8. A vasércek fontos technológiai minősége a lágyításuk. A nagyolvasztóban a töltet érces részének lágyulása során keletkező tésztaszerű salaktömegek nagy ellenállást keltenek a gázok áthaladásával szemben. Ezért kívánatos a legmagasabb lágyulás kezdeti hőmérsékletű ércek használata. Ebben az esetben az érc nem lágyul meg a nagyolvasztó aknában, ami kedvezően befolyásolja a töltőoszlop gázáteresztő képességét. Minél rövidebb az ércelágyulási intervallum (a lágyulás kezdete és vége közötti hőmérsékletkülönbség), annál gyorsabban alakulnak a meglágyult pépes masszák folyékony mozgékony olvadékká, amely nem mutat nagy ellenállást a gázok áramlásával szemben. Ezért a rövid intervallumú és magas lágyuláspontú ércek nagy kohászati ​​értékűek.
  9. Az érc nedvességtartalma határozza meg annak nedvességtartalmát. Különböző típusú vasérceknél a megengedett nedvességtartalmat, figyelembe véve a nedvességkapacitásukat, műszaki feltételek határozzák meg: barna vasérceknél - 10-16%, hematitérceknél - 4-6%, magnetiteknél - 2-3%. A páratartalom növekedése növeli az érc szállításának szállítási költségeit, télen pedig szárítási költséget igényel, hogy megakadályozza annak fagyását. Így az ércek nedvességtartalmának és nedvességtartalmának növekedésével kohászati ​​értékük csökken.
  10. Az érc porozitásának jellege nagymértékben meghatározza a gáznemű redukálószerek és az érc vas-oxidjai közötti kölcsönhatás reakciófelületét. Különbséget kell tenni az általános és a nyitott porozitás között. A teljes porozitás azonos értékével, a pórusméret csökkenésével az ércdarabok reakciófelülete megnő. Ez, ceteris paribus, növeli az érc redukálhatóságát és kohászati ​​értékét.
  11. Az érc redukálhatósága az a képessége, hogy a vashoz kötött oxigént nagyobb vagy kisebb sebességgel oxidálja gáz halmazállapotú redukálószerré. Minél nagyobb az érc redukálhatósága, annál rövidebb lehet a nagyolvasztóban való tartózkodási ideje, ami lehetővé teszi az olvasztás felgyorsítását. A kemencében azonos tartózkodási idő mellett a könnyen redukált ércek több vashoz kapcsolódó oxigént adnak a kemencegázoknak. Ez lehetővé teszi a közvetlen redukció fejlettségi fokának és a vasolvasztáshoz szükséges koksz fajlagos felhasználásának csökkentését. Így bármilyen szempontból az érc megnövekedett redukálhatósága értékes tulajdonsága. A legnagyobb redukálhatóság általában a laza, erősen porózus barna vasérc és szideritek, amelyek a CO 2 eltávolításakor a nagyolvasztó felső horizontján, vagy előégetés hatására nagy porozitást kapnak. Csökkenő redukálhatósági sorrendben követik őket a sűrűbb hematit és magnetit ércek.
  12. A vasérclelőhely mérete fontos szempont az értékelésénél, mivel az érckészletek növekedésével növekszik fejlesztésének jövedelmezősége, a fő- és segédépítmények ( kőbányák , bányák , kommunikáció, lakások ) építésének és üzemeltetésének hatékonysága. stb.) növekszik. Egy átlagos kapacitású korszerű kohászati ​​üzem nagyolvasztóműhelye évente 8-10 millió tonna nyersvas olvasztást, éves ércigénye 15-20 millió tonna, az építési költségek kompenzálásához az üzemnek 2008-ban üzemelnie kell. legalább 30 év (amortizációs időszak). Ez a 450-600 millió tonnás minimális betéttartaléknak felel meg.
  13. A vastartalom selejtezési határértékének meghatározására jelentős befolyást gyakorolnak a bányászati ​​körülmények, az érctest előfordulásának jellegétől függően. Az ércrétegek mélyen történő előfordulása költséges bányák építését teszi szükségessé fejlesztésükhöz, magas üzemeltetési költségeket (szellőztetés, bányák megvilágítása, víz kiszivattyúzása, érc- és hulladékkő emelése stb.). Az érctest előfordulásának rendkívül kedvezőtlen bányászati ​​és geológiai feltételeire példa a Jakovlevszkoje lelőhely KMA , ahol a tető magassága az érc felett egyes területeken eléri az 560 m-t.A tetőn nyolc víztartó réteg található, ami nehézkes. hidrogeológiai feltételek a bányászathoz, és megköveteli a talajvíz eltávolítását az érctelep területéről vagy a talaj mesterséges fagyasztását ezen a területen. Mindez nagy tőke- és működési költségeket igényel az ércbányászathoz, és csökkenti az ércek értékét. A lelőhelynek a nappali földfelszínhez közeli elhelyezkedése és az érc nyílt úton történő bányászatának lehetősége (bányákban) jelentősen csökkenti az ércbányászat költségeit és növeli a lelőhely értékét. Ilyenkor a földalatti bányászatnál alacsonyabb vastartalmú ércek kitermelése és feldolgozása válik jövedelmezővé.
  14. A vasérc mennyiségére és minőségére vonatkozó adatok mellett egy adott lelőhely értékelésének fontos tényezője annak földrajzi és gazdasági elhelyezkedése: a fogyasztótól való távolság, a közlekedési kommunikáció elérhetősége, a munkaerőforrások stb. [3]

A betétek ipari típusai

A vasérctelepek főbb ipari típusai

Metamorf eredetűek. Az ércet a vastartalmú kvarcitok vagy jaspilitok , magnetit , hematit -magnetit és hematit-martit képviselik (az oxidációs zónában). A Kurszk mágneses anomália ( KMA , Oroszország) és Krivorozhsky (Ukrajna) medencéi, felsőbb tó régió(USA és Kanada), Hamersley vasérc tartomány (Ausztrália), Minas Gerais régió (Brazília).

Kisebb ipari típusú vasérctelepek

Részvények

A világ bizonyított vasérckészlete körülbelül 160 milliárd tonna, amely körülbelül 80 milliárd tonna tiszta vasat tartalmaz. Az US Geological Survey szerint Brazília és Oroszország vasérclelőhelyei a világ vaskészletének 18%-át teszik ki. Tartalékok vastartalom szerint:

A vasérckészletek országonkénti megoszlása:

Ezek az adatok nem veszik figyelembe a közelmúltban felfedezett El Mutun lelőhelyet Bolíviában , a világ legnagyobb lelőhelyét , amelynek készleteit 40-42 milliárd tonna ércre becsülik (a világ 20%-a).

Exportálás és importálás

A legnagyobb vasérc exportőrök 2009-ben (összesen 959,5 millió tonna), millió tonna:

A legnagyobb vasérc importőrök 2009-ben millió tonna:

A vasérc csúcsárat 2011-ben érték el, körülbelül 180 dollárt tonnánként [4] . Azóta, három éven keresztül csökkenve, 2015-re a jegyzések 2009 óta először értek el tonnánként 40 dollár alá [5] .

Gyártás

Az US Geological Survey szerint a világ vasérctermelése 2007-ben 1,93 milliárd tonna volt, ami 7%-os növekedést jelent az előző évhez képest. Kína, Brazília és Ausztrália adja a termelés kétharmadát, Indiával és Oroszországgal együtt pedig 80%-át [6] .

Az US Geological Survey szerint a világ vasérctermelése 2009-ben 2,3 milliárd tonna volt (3,6%-os növekedés 2008-hoz képest).

A legnagyobb vasérc alapanyag termelők 2010-ben
Vállalat Ország Termelési kapacitás, millió t/év
Völgy Brazília 417.1
Rio Tinto Nagy-Britannia 273,7
BHP Billiton Ausztrália 188,5
ArcelorMittal Nagy-Britannia 78.9
Fortescue Metals Ausztrália 55,0
Evrazholding Oroszország 56,90
Metalloinvest Oroszország 44.7
AnBen Kína 44.7
Metinvest Holding Ukrajna 42.8
Angol amerikai Dél-Afrika 41.1
LKAB Svédország 38.5

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 Kozlovsky, 1985 , p. 305.
  2. ↑ Kozlovsky, 1985 , p. 308.
  3. ↑ Shumakov, 2007 , p. 27-37.
  4. ↑ Világhírek - Ausztrália "új Görögországgá" változik az adósságok és a kínai gazdaság recessziója miatt - The Telegraph - zn.ua. Letöltve: 2015. szeptember 19. Az eredetiből archiválva : 2015. október 6..
  5. ↑ A vasérc tonnánkénti ára 2009 óta először jár 40 dollár alatt – Finmarket hírügynökség . Letöltve: 2015. december 8. Az eredetiből archiválva : 2015. december 10.
  6. ↑ USGS jelentés "Mineral Commodity Summarias 2008"

Irodalom

Linkek