Відповіді на питання по курсу «Металургія чорних металів»

1. Характеристика залізняку та його родовищ в Україні

Рудні мінерали залізняку є оксидами заліза, карбонатами та деякими іншими сполуками. Головними з них є:

Гематит, що має хімічний склад Fe₂O₃, - безводний оксид заліза. Гематит містить 70% заліза. Утворена гематитом руда називається червоним залізняком або гематитом і є найпоширенішим типом руди. Він зазвичай характеризується високим вмістом заліза і малим вмістом шкідливих домішок.

Магнетит, що має хімічний склад Fe₃O₄, - магнітний оксид заліза. Він містить 72,4% заліза. Відрізняється від інших мінералів промислових залізних руд магнітними властивостями, які втрачаються при нагріві більш ніж 570ºС. Магнетит являє собою суміш оксидів заліза (ІІ, ІІІ) FeO·Fe₂O_3. Руди, утворені магнетитом, називаються магнітними залізняками, або магнетитами. Вони менш поширені, ніж гематит, характеризуються високим вмістом заліза, зниженою відновлюваністю, часто супроводяться сіркою.

Водні оксиди заліза Fe₂O₃·nH₂O залежно від значення n утворюють різні гідроксиди, але всі утворені ними руди називаються бурими залізняками. Виділяються такі водні оксиди заліза: n=0,1 – гідрогематит, n=1,0 – гетит, n=1,5 – лимоніт та ін. Найчастіше зустрічаються бурі залізняки на основі лимоніту 2Fe₂O₃·2H₂O, які називають лимонітовими.

Бурі залізняки характеризуються зниженим вмістом заліза, рихлі, часто супроводяться марганцем, фосфором, мають високу пористість і відновлюваність.

Сидерит, що має хімічний склад FeCO₃, - карбонат заліза, містить 48,2 % заліза. Утворена сидеритом руда називається шпатовим залізняком, або сидеритом, при значних кількостях домішок глини може називатися глинистим залізняком. Сидерити поширені значно менше, ніж інші руди, характеризуються високою відновлюваністю, низьким вмістом заліза із-за незначного вмісту його в мінералі і великої кількості порожньої породи.

Ільменіт, що має хімічний склад FeTiO₃, - залізна сіль титанової кислоти. Ільменіт містить 36,8 % заліза і 31,8 % титану. Зустрічається завжди в зростках із звичайним магнетитом, тобто у вигляді FeTiO₃ ·Fe₃O₄. Утворені руди називаються титаномагнетитами. Титаномагнетит є щільною важковідновлюваною рудою, яка дає густі і тугоплавкі шлаки. Має магнітні властивості й добре збагачується магнітною сепарацією.

Криворізьке родовище залізняку знаходиться в районі м. Кривий Ріг і займає площу близько 300 км². Це найбільше родовище залізняку в Україні. Руда залягає на глибині до 500м, але кварцити виходять на поверхню. Розробка ведеться як відкритим, так і закритим способом. Запаси багатих руд (гематитів та мартитів – частково окислених магнетитів) оцінюються в 1,2 млрд. т , а кварцитів 17,3 млрд. т.

Основна маса руди є гематитом та мартитом. Вміст заліза в рудах коливається в межах від 46% до 60%, проте середній вміст його в руді складає близько 55%. За існуючою класифікацією руди, які містять менше 46% заліза, називаються кварцитами, але кварцити, що добуваються в даний час, містять 35-37% заліза. Порожня порода криворізьких руд виключно кремнеземна і складається практично лише з SiO₂. В середньому в руді міститься 15-20% SiO₂ і лише 1% Al₂O₃.

Відносно шкідливих домішок руда надзвичайно гарна: сірки міститься всього 0,05%, що дозволяє не враховувати її навіть при аналізах, а фосфору - 0,02-0,04%.

Розвиток Криворізького басейну відбувається за рахунок збільшення видобутку кварцитів і повнішого їх збагачення, розширення відкритого видобутку.

На базі Криворізького родовища побудовано 5 гірничо-збагачувальних комбінатів (ГЗК).

Кременчуцьке (у районі м. Кременчука) родовище магнетитових кварцитів із запасом приблизно 1,1 млрд. т. Кварцит, що містить ≈ 35% заліза, збагачується до ≈ 60% на побудованому тут же ГЗК.

Білозерське родовище залізняку в Запорізької області. Це родовище багатих гематитових руд. Основна кількість руд – високоякісні, містять 63% Fe, 3,9-5,0% SiO₂, всього 0,02% P і 0,01% S. Руда, що добувається, використовується в мартенівських печах. Запаси багатих руд складають близько 500 млн. т. На базі родовищ працює Запорізький залізорудний комбінат (ЗЗРК).

Керченське родовище, розташоване біля м. Керчі, є одним з найпотужніших родовищ бурих залізняків. Запаси складають близько 2 млрд. т. Руда осадового походження залягає окремими лінзами, так званими мульдами, з яких розробляються найбільші, – Камиш-Бурунська і Ельтігенська. Розробка ведеться відкритим способом.

Руда являє собою ооліт (зернистий) бурий залізняк, що містить 34-39% заліза. У керченських рудах міститься багато домішок: 2-3% Mn, близько 1% P, 0,05-0,07% V і 0,05-0,15% As. Якщо марганець і ванадій підвищують цінність руди, то високий вміст фосфору ускладнює переділ чавуну в сталь і вимагає добавки в доменні печі малофосфористої криворізької руди. Особливо помітно знижує якість наявність миш'яку, який не віддаляється і переходить в метал.