мини|Хематит: главна руда гвожђа у бразилским рудницима мини| Ова залиха пелета из руде користиће се у производњи челика Руде гвожђа су стене и минерали из којих се може економски вадити метално гвожђе. Руде су обично богате оксидом гвожђа и разликују се по боји од тамносиве, јаркожуте или тамнољубичасте до рђастоцрвене. Гвожђе се обично налази у облику магнетита (Fе 3О 4, 72,4% Fе), хематит (Fе 2О 3, 69,9% Fе), гоетит (FеО (ОH), 62,9% Fе), лимонит (FеО (OH) · x (H2О), 55% Fе) или сидерит (FeCO3, 48,2% Fе).
Руде које садрже веома велике количине хематита или магнетита (веће од око 60% гвожђа) познате су као "природна руда" или "руда за директно испоручивање", што значи да се могу доводити директно у високе пећи за производњу гвожђа. Руда гвожђа је сировина која се користи за прављење сировог гвожђа, која је једна од главних сировина за производњу челика - 98% ископано гвожђе руде се користи за прављење челика. Financial Times је 2011. године нагађао да је гвожђа руда "интегралнија у глобалној економији од било које друге робе, осим можда нафте ".Iron ore pricing emerges from stone age, Financial Times, October 26, 2009
Референце Метално гвожђе је готово непознато на површини Земље, осим као легуре гвожђа-никла из метеорита и врло ретких облика ксенола дубоких плашта. Сматра се да сами метеорити гвожђа потичу из звезданих тела већих од 1.000 km у пречнику. умирућих звезда које су довољно велике да се урушавају или експлодирају као супернове . Иако је гвожђе четврти најзаступљенији елемент у Земљиној кори, који садржи око 5%, велика већина је везана у силикатним или ређе карбонатним минералима (за додатне информације погледајте циклус гвожђа ). Термодинамичке препреке за одвајање чистог гвожђа од ових минерала су ужасне и енергетски велике, па сви извори гвожђа које користи људска индустрија експлоатишу релативно ређе минерале гвожђе- оксида, пре свега хематит .
Пре индустријске револуције, највише гвожђа се добијало из широко доступне геотите или мочварне руде, на пример током америчке револуције и наполеонских ратова . Праисторијска друштва која су касније користила као извор руде гвожђа. Историјски гледано, већи део руде гвожђа коју користе индустријализована друштва вађено је из претежно хематитних лежишта са нивоима од око 70% Fе. Ова лежишта се обично називају "руде за директно испоручивање" или "природне руде" . Исцрпљивањем руда високог квалитета хематита у Сједињеним Државама, након Другог светског рата довела је до развоја извора ниже класе гвожђе, углавном коришћења магнетита и таконита .
Начини ископавања руде гвожђа разликују се зависно од врсти руде која се вади. од минералогије и геологије лежишта руде. То су магнетит, титаномагнетит, масивна лежишта хематита и писолитских гвоздених камена.
Обрубљене гвоздене формације мини|Камен стар 2,1 милијарде година, који показује обликовано гвожђе. мини|Обрађени таконит пелети са црвенкастом површинском оксидацијом као што је коришћен у индустрији челика, са америчком четвртином (пречник: ) приказано за скали Обложене формације гвожђа (БИФ) су седиментне стене које садрже више од 15% гвожђа састављеног претежно од танко лежећих минерала гвожђа и силицијума (као кварц). Формиране гвоздене формације јављају се искључиво у преткамбријским стенама и обично су слабо до интензивно метаморфозиране . Обложена формација гвожђа може садржати гвожђе у карбонатима ( сидерит или анкерит ) или силикати ( минесотаите, греналит или грунерит ), али код оних минирана како руде гвожђа, оксида ( магнетита и хематита) су главни гвожђе минерал.Harry Klemic, Harold L. James, and G. Donald Eberlein, (1973) "Iron," in United States Mineral Resources, US Geological Survey, Professional Paper 820, pp. 298-299. Формације руде гвожђа су познате као тацонит у Северној Америци.
Ископавање укључује огромне количине руде и отпада. Отпад се добија у два облика, не рудним подлогама у руднику ( прекомерно или прекопавање локално познатим као mullock), и нежељеним минералима који су саставни део саме рудне стене ( гангуе ). Јаловина се вади нагомилана у депонијама, а јаловине се одваја током обогаћивања процеса и уклоњена као јаловине . Јаловине су углавном минерални кварц, који је хемијски инертан. Овај материјал се чува у великим, регулисаним базама са водом.
Магнетитне руде Кључни економски параметри за магнетитну руду су кристалност магнетита, степен гвожђа унутар закривљене стене домаћина гвожђа и контаминанти који постоје у концентрату магнетита. Величина и трака односа већине магнетитних ресурса је ирелевантна као обрубљена формација гвожђа може бити стотине метара дебео, продужити на стотине километара дуж ударца, и може лако доћи до више од три милијарде или више тона садржане руде.
Типична оцена гвожђа код које формирање гвожђа са носећим магнетитом постаје економично са отприлике 25% гвожђа, што може генерално да се добије од 33% до 40% масе магнетита у тежини, да би се добио концентрат концентрације веће од 64% тежине гвожђа. Типични магнетитни концентрат руде гвожђа има мање од 0,1% фосфора, 3–7% силике и мање од 3% алуминијума .
Тренутно се руда магнетита руде гвожђа експлоатише у Минесоти и Мичигену у САД, Источној Канади и Северној Шведској . Формација гвожђа са носећим магнетитом тренутно се највише копа у Бразилу, који извози значајне количине у Азију, а у Аустралији постоји нова индустрија великих магнетичних гвожђа.
Руде са директном испоруком (хематит) Налазишта руде гвожђа са директном испоруком (обично се састоје од хематита) тренутно се експлоатишу на свим континентима, осим на Антарктику, с највећим интензитетом у Јужној Америци, Аустралији и Азији. Већина великих хематитних гвоздених лежишта добија се из измењени формираних гвоздених формација и ретко магматских накупљања.
Наслаге ДСО обично су ређе од БИФ-а који садржи магнетит или друге стене који чине његов главни извор или протолитну стену, али су знатно јефтинији за рударење и обраду, јер захтијевају мању корист због већег садржаја гвожђа. Међутим, руде ДСО могу садржати значајно веће концентрације елемената са капилом, обично веће у нивоу фосфора, воде (нарочито седиментних накупљања писолита ) и алуминијума ( глине унутар писолита). Руде ДСО за извоз у класи су углавном у распону од 62 до 64% Fе.
Наслаге магнетне руде магнетита Повремено гранитне и ултрапотаске магнетске стене одвајају кристале магнетита и формирају масе магнетита погодне за економску концентрацију. Неколико лежишта руде гвожђа, посебно у Чилеу, формирано је из вулканских токова који садрже значајна накупљања фенокриста магнетита. Чилеанска налазишта магнетитне руде у пустињи Атацама такође су формирала алувијалне акумулације магнетита у потоцима који воде из ових вулканских формација.
У прошлости су нека налазишта магнетита и хидротермална лежишта обрађивани као висококвалитетна лежишта руде гвожђа која захтевају мало корисности. У Малезији и Индонезији постоји неколико таквих лежишта гранита.
Остали извори магнетитне руде гвожђа укључују метаморфна накупљања масивне магнетитне руде, попут реке Саваге у Тасманији, настале резањем офхиолитних ултрамафиката .
Други, мањи извор гвожђе руде су магматске акумулације у слојевитим упадима који садрже типично магнетит и који садржи титан често са ванадијумом . Ове руде формирају тржиште ниша, са специјалним топионицама које се користе за сакупљање гвожђа, титанијума и ванадијума. Ове руде су у основи сличне рудама за формирање гвожђа које се могу везати, али обично се лакше надограђују дробљењем и просијавањем. Типични концентрати титаномагнетита су 57% Fе, 12% Тi и 0,5% </br> </br> .
Рударски отпад За сваку 1 тону концентрата руде гвожђа произведено је отприлике 2,5–3,0 тоне јалове руде гвожђа биће испуштено. Статистички подаци показују да се годишње испушта 130 милиона тона руде. Ако, на пример, јаловишта у рудницима садрже просечно око 11% гвожђа, годишње би се изгубило око 1,41 милиона тона гвожђа. Ове јаловине су такође високе у другим корисним металима као што су бакар, никл и кобалт , и могу се користити за материјале за изградњу путева попут плочника и пунила и грађевинских материјала као што су цемент, нискоквалитетно стакло и зидни материјал. . Иако су отпадне руде релативно ниске класе, оне се такође скупе за сакупљање јер их не треба вадити. Због тога су компаније попут Magnetation, INC. покренуле пројекте рекултивације, где користе отпадне руде гвожђа као извор металног гвожђа.
Две главне методе рециклирања гвожђа из руде гвожђа су магнетизирање печења и директно смањивање. Магнетирање печења користи температуре између 700 и 900 °C током мање од једног сата да се добије концентрат гвожђа (Fе 3 О 4 ) који ће се користити за топљење гвожђа. За пржење магнетизирања важно је имати смањену атмосферу како би се спречила оксидација и стварање Fе 2 О 3, теже се одваја јер је мање магнетско. Директно смањење користи топлије температуре преко 1000 °C и дужа времена од 2-5 сати. Директна редукција се користи за производњу сунђерног гвожђа (Fе) који ће се користити за израду челика. Директно смањивање захтева више енергије јер су температуре веће и време је дуже па је потребно више редуцирајућег агенса од печења магнетизирањем.H.T. Shen, B. Zhou, et al.Roasting-magnetic separation and direct reduction of a refractory oolitic-hematite ore Min. Met. Eng., 28 (2008), pp. 30-43
Вађење Извори руде гвожђа нижих разреда обично захтевају корисност употребом техника попут дробљења, млевења, гравитационог раздвајања или раздвајања тешких медија, просијавања и флотације флора силиказе да би се побољшала концентрација руде и уклониле нечистоће. Резултати, висококвалитетни прах фине руде, познати су и као финоће.
Магнетит Магнетит је магнетан, па се лако одваја од минерала ганге и може да произведе висококвалитетни концентрат са веома ниским нивоом нечистоће.
Величина зрна магнетита и његов степен мешања са силика земљом одређују величину млевења до које се стена мора уситнити како би се омогућило ефикасно магнетно одвајање да би се добио концентрат магнетита високе чистоће. Ово одређује улазе енергије потребне за покретање операције глодања.
Ископавање гвоздених формација гвожђа укључује грубо дробљење и просијавање, а затим грубо дробљење и фино млевење да би се руда усвојила до тачке када су кристализовани магнетит и кварц довољно фини да се кремен остави када се резултирајући прах проведе под магнетним сепаратором. .
Генерално, већина наслага гвожђа у облику магнетита мора бити млевена на између 32 и 45 микрометара да би се произвео концентрат магнетита са ниским уделом силицијум оксида. Оцене концентрата магнетита углавном прелазе 70% тежине гвожђа и обично су ниско фосфор, мало алуминијума, мало титанијума и мало силицијума и захтевају врхунску цену.
Хематит Због велике густине хематита у односу на придружени силикатни ганг, употреба хематита обично укључује комбинацију технике коришћења.
Једна метода се ослања на преношење фино уситњене руде преко суспензије која садржи магнетит или друго средство попут феросилицијума које повећава њену густину. Када се густина каше правилно калибрира, хематит ће потонути и силикатни минерални фрагменти ће плутати и могу се уклонити.Gaudin, A.M, Principles of Mineral Dressing, 1937
Производња и потрошња lang=en|лево|мини| Еволуција разреда добијене руде гвожђа у различитим земљама (Канада, Кина, Аустралија, Бразил, Сједињене Државе, Шведска, СССР-Русија, свет). Недавни пад свјетске класе руде посљедица је велике потрошње кинеских руда ниске вриједности. Америчка руда је побољшана између 61% и 64% пре продаје.Graphic from The “Limits to Growth” and ‘Finite’ Mineral Resources, p. 5, Gavin M. Mudd