A quoi ressemble le minerai de fer ? Minerai de fer : de quoi est-il fabriqué dans l’industrie moderne ? Processus de production de fer

Dans les manuels scolaires sur le monde qui m'entoure en première, deuxième, troisième et quatrième années, j'étudie les pierres, les minerais et les minéraux. Souvent, l’enseignant donne des devoirs pour préparer un message, un rapport ou une présentation sur un sujet choisi par l’élève. Le minerai de fer est l’une des choses les plus populaires et les plus nécessaires dans la vie des gens. Parlons d'elle.

Minerai de fer

Je vais parler du minerai de fer. Le minerai de fer est la principale source de fer. Il est généralement noir, légèrement brillant, devient rouge avec le temps, très dur et attire les objets métalliques.

Presque tous les principaux gisements minerai de fer se trouvent dans des roches formées il y a plus d’un milliard d’années. A cette époque, la terre était recouverte d’océans. La planète contenait beaucoup de fer et du fer dissous dans l’eau. Lorsque les premiers organismes créateurs d’oxygène sont apparus dans l’eau, celui-ci a commencé à réagir avec le fer. Les substances résultantes se sont déposées en grande quantité sur le fond marin, ont été comprimées et transformées en minerai. Au fil du temps, l'eau s'est retirée et l'homme exploite désormais ce minerai de fer.

Le minerai de fer se forme également à des températures élevées, par exemple lors d'une éruption volcanique. C'est pourquoi ses gisements se trouvent également en montagne.

Il y a différents types minerais : minerai de fer magnétique, rouge et minerai de fer brun, longeron de fer.

Le minerai de fer se trouve partout, mais il n’est généralement extrait que là où au moins la moitié du minerai est constitué de composés de fer. En Russie, les gisements de minerai de fer sont situés dans l'Oural, la péninsule de Kola, l'Altaï et la Carélie, mais le plus grand gisement de minerai de fer en Russie et dans le monde est l'anomalie magnétique de Koursk.

Les gisements de minerai sur son territoire sont estimés à 200 milliards de tonnes. Cela représente environ la moitié de toutes les réserves de minerai de fer de la planète. Il est situé sur le territoire des régions de Koursk, Belgorod et Orel. Il existe la plus grande carrière d'extraction de minerai de fer au monde - Lebedinsky GOK. C'est un énorme trou. La carrière atteint 450 mètres de profondeur et environ 5 km de largeur.

Tout d’abord, le minerai est dynamité pour le briser en morceaux. Les excavatrices situées au fond de la carrière collectent ces morceaux dans d'énormes camions-bennes. Des camions-bennes chargent le minerai de fer dans des wagons spéciaux qui le sortent de la carrière et le transportent jusqu'à l'usine pour y être traité.

À l’usine, le minerai est concassé puis envoyé vers un tambour magnétique. Tout ce qui est en fer colle au tambour et tout ce qui n’est pas en fer est lavé à l’eau. Le fer est collecté et fondu en briquettes. Vous pouvez désormais en faire fondre de l'acier et fabriquer des produits.

Message préparé
élève de 4B
Maxime Egorov

La Russie est une terre que la nature a généreusement dotée de richesses minérales telles que le minerai de fer. Pour apprécier au moins grossièrement cette chance, il suffit d'imaginer le rôle des objets métalliques dans nos vies et de construire un pont logique vers les catégories de production.

Ce n'est pas pour rien que lorsqu'ils sont entrés pour la première fois dans la vie des gens il y a des centaines de siècles, les changements dans le mode de vie et la conscience de l'humanité se sont révélés si importants que cette époque a commencé à être appelée « l'âge du fer ».

Qu’est-ce que le minerai de fer et à quoi ressemble-t-il ?

Formations de la croûte terrestre contenant du fer sous forme plus ou moins pure ou ses composés avec d'autres substances : oxygène, soufre, silicium, etc.

De tels gisements sont appelés minerai lorsque l'extraction d'une substance précieuse à l'échelle industrielle est économiquement rentable.

Il existe de nombreux types de ces formations minérales. L'espèce leader de la roche géologique est le minerai de fer rouge ou hématite en grec. Le nom traduit du grec signifie « rouge sang », a formule chimique– Fe2O3.

L'oxyde de fer a une couleur complexe allant du noir au cerise et au rouge. Opaque, peut être poussiéreux et dense (dans le second cas, il a un éclat de surface).

De forme diversifiée - on le trouve sous forme de grains, d'écailles, de cristaux et même d'un bouton rose.

Formation de minerai de fer

En fonction de leur origine naturelle, les minéraux contenant du fer utiles à l'homme peuvent être classés en plusieurs groupes principaux :

Les formations magmatogènes se forment sous l'influence de températures élevées.
Exogène - originaire des vallées fluviales à la suite des précipitations et de l'altération des roches.
Métamorphogène - formé sur la base d'anciens dépôts sédimentaires dus à la haute pression et à la chaleur.

Ces groupes sont à leur tour divisés en de nombreuses sous-espèces.

Types de minerais de fer et leurs caractéristiques

D'un point de vue économique, ils sont classés essentiellement selon leur teneur en fer :

Élevé – plus de 55 %. Ce ne sont pas des formations naturelles, mais déjà un produit semi-fini industriel.
Moyenne. Un exemple est le minerai fritté. Obtenu à partir de matières premières naturelles riches en fer par action mécanique.
Faible – moins de 20 %. Ceux-ci sont obtenus grâce à une séparation magnétique.

L’emplacement de l’extraction du minerai est également important sur le plan économique :

Linéaire - se trouvent dans les dépressions de la surface de la Terre, les plus riches en fer, avec une faible teneur en soufre et en phosphore.
Plats - dans la nature, ils se forment à la surface des quartzites contenant du fer.

Selon les paramètres géologiques, outre les hématites, les éléments suivants sont répandus et activement utilisés :

Le minerai de fer brun (nFe 2 O 3 + nH 2 O) est un oxyde métallique avec la participation d'eau, généralement à base de limonites. Couleur jaunâtre sale caractéristique, lâche, poreuse. Le métal précieux en contient entre un quart et cinquante pour cent. Pas grand-chose – mais la substance est bien restituée. Il est enrichi pour la production ultérieure d'une bonne fonte.
Minerai de fer magnétique, magnétite - oxyde de fer naturel (Fe 3 O 4). Les espèces d'hématite sont moins courantes, mais elles contiennent plus de 70 % de fer. Ils sont denses et granuleux, sous forme de cristaux incrustés dans la roche, de couleur noire et bleue. Initialement, le composé possède des propriétés magnétiques ; l'exposition à des températures élevées les neutralise.
Minerai de fer Spath contenant de la sidérite FeCO 3.
Il y a une grande proportion d'argile dans le minerai, il s'agit alors de minerai de fer argileux. Une espèce rare avec une teneur en fer et des vides relativement faibles.

Gisements de minerai de fer en Russie

Le plus grand gisement au monde est l'anomalie magnétique de Koursk. Cette création naturelle est si grandiose que l'on cherche à la comprendre depuis la fin du XVIe siècle. Les instruments de navigation sont devenus fous à cause de la puissance du champ électrique agissant depuis le sous-sol sur plus de 150 kilomètres carrés. Les réserves de minerai s'élèvent à des milliards de tonnes.

Des gisements de quartzites à magnétite sont en cours de développement dans le gisement d'Olenegorsk, près de Mouromsk.

Sur la péninsule de Kola, la magnétite, l'olivine, l'apatite et la magnésioferrite sont extraites de l'accumulation d'Eisko-Kovdor, et il existe de nombreuses mines en Carélie sur le territoire du gisement de Kostomuksha.

L'un des sites d'extraction de minerai les plus anciens que l'on puisse trouver sur la carte de la Russie est situé à région de Sverdlovsk. Il fournit du matériel depuis la fin du XVIIIe siècle et est appelé groupe de gisements Kachkanar.

L'héritage de la famille d'entrepreneurs Demidov de l'ère Pétrinienne est en train d'être activement transformé. À la fin du XXe siècle, l'accumulation de minerai de Gusevogorsk a commencé à se développer ici.

Réserves mondiales de minerai de fer

Après l'accumulation grandiose près de Koursk, le plus grand phénomène de ce type au monde carte géographique– une bande de gisements de fer du gisement Krivoï Rog en Ukraine.

Carte des gisements de minerai de fer dans le monde (cliquez pour agrandir)

La richesse du bassin ferrifère lorrain est partagée par trois pays européens : la France, le Luxembourg et la Belgique.

En Amérique du Nord, de grandes mines sont exploitées à Terre-Neuve, à Belle Island et près de Labrador City. Au Sud, les endroits riches en minerais étaient appelés Itabira et Karazhas.

Le nord-est de l’Inde possède également d’impressionnantes réserves de minerai, et sur le continent africain, il est exploité dans la ville guinéenne de Conakry.

La liste de distribution par pays ressemble à ceci :

Extraction de minerai de fer

Le premier critère pour les méthodes d’exploitation minière est le lieu où les travaux sont effectués :

Au sol : lorsque les fossiles se trouvent à moins d’un demi-kilomètre de la surface. Dans ce cas, il est plus rentable économiquement (et plus coûteux pour l’environnement) de creuser des carrières géantes par dynamitage et équipement spécial. Il s'agit d'une méthode de minage open source.
Sous terre : une immersion importante du minerai dans les entrailles de la terre nécessite la création d'une mine. La méthode d'exploitation minière fermée n'est pas si traumatisante pour le système écologique, mais plus laborieuse et dangereuse pour l'homme.

Le minerai extrait est transporté jusqu'à l'usine, où la matière première est concassée pour un enrichissement ultérieur. Le fer est extrait des composés chimiques avec d’autres éléments.

Parfois, pour ce faire, vous devez passer par non pas un, mais plusieurs processus :

Séparation par gravité (les particules de minerai, en raison de densités physiques différentes, se désintègrent en raison d'effets mécaniques sur le matériau - concassage, vibration, rotation et criblage).
Flottation (oxydation de matières premières uniformément broyées avec de l'air, qui attache le métal à lui-même).
Séparation magnétique :
- l'impureté est lavée avec un jet d'eau et le métal est retiré avec un aimant - un concentré de minerai est obtenu;
- le produit de la séparation magnétique subit une flottation - la matière première révèle une autre moitié du fer sous sa forme pure.
Méthode complexe : utiliser tous les processus ci-dessus, parfois plusieurs fois.

Le fer briqueté à chaud obtenu est envoyé vers une usine électrométallurgique, où il prend la forme d'une billette métallique de formes standards ou fabriquées sur mesure jusqu'à 12 mètres. Et la fonte est envoyée à la production de hauts fourneaux.

Applications du minerai de fer

Utilisation prévue – production de fonte et d'acier.

Et ils sont utilisés pour fabriquer une grande variété de choses qui nous entourent : des voitures, du matériel de bureau, des canalisations, de la vaisselle et des machines, des pièces de forge artistique et divers outils.

Conclusion

Les réserves de minerai de fer sont indiquées sur les cartes sous la forme d'un triangle isocèle à large base noire. Le signe véhicule toute l'essence de la métallurgie ferreuse : cette base stableéconomie manufacturière moderne, ce qui est toujours considéré comme vrai par la plupart des financiers – par opposition aux différents marchés de crypto-monnaie.

Aujourd’hui, il est difficile d’imaginer la vie sans l’acier, à partir duquel sont fabriqués de nombreux objets qui nous entourent. La base de ce métal est le fer, obtenu par fusion de minerai. Le minerai de fer diffère par son origine, sa qualité et sa méthode d'extraction, qui déterminent la faisabilité de son extraction. Le minerai de fer diffère également par sa composition minérale, le pourcentage de métaux et d'impuretés, ainsi que par l'utilité des additifs eux-mêmes.

Le fer en tant qu'élément chimique entre dans la composition de nombreuses roches, mais toutes ne sont pas considérées comme des matières premières pour l'exploitation minière. Tout dépend de la composition en pourcentage de la substance. Plus précisément, le fer fait référence aux formations minérales dans lesquelles le volume de métal utile rend son extraction économiquement réalisable.

L'extraction de ces matières premières a commencé il y a 3000 ans, puisque le fer permettait de fabriquer des produits durables de meilleure qualité que le cuivre et le bronze (voir). Et déjà à cette époque, les artisans qui possédaient des fonderies distinguaient les types de minerais.

Aujourd'hui, les types de matières premières suivants sont extraits pour une fusion ultérieure des métaux :

Titane-magnétite ;
Apatite-magnétite ;
Magnétite;
Magnétite-hématite ;
Goethite-hydrogoethite.

Le minerai de fer est considéré comme riche s’il contient au moins 57 % de fer. Mais les développements peuvent être considérés comme réalisables à 26 %.

Le fer dans la roche se présente le plus souvent sous forme d'oxydes, les additifs restants étant des silices, du soufre et du phosphore.

Tous les types de minerais actuellement connus ont été formés de trois manières :

Igné. Ces minerais se sont formés à la suite d'une exposition haute température magma ou activité volcanique ancienne, c'est-à-dire fusion et mélange d'autres roches. Ces minéraux sont des minéraux cristallins durs avec un pourcentage élevé de fer. Les gisements de minerai d'origine ignée sont généralement associés à d'anciennes zones de formation de montagnes, où la substance en fusion se rapprochait de la surface.

Le processus de formation des roches ignées est le suivant : la fonte de divers minéraux (magma) est une substance très fluide, et lorsque des fissures se forment aux endroits des failles, elle les remplit, se refroidit et acquiert une structure cristalline. C'est ainsi que les couches formées avec le gel la croûte terrestre magma.

Métamorphique. C'est ainsi que les types sédimentaires de minéraux sont transformés. Le processus est le suivant : lorsque des sections individuelles de la croûte terrestre se déplacent, certaines de ses couches contenant les éléments nécessaires tombent sous les roches sous-jacentes. En profondeur, ils sont sensibles à la température et à la pression élevées des couches supérieures. Au cours de millions d'années d'exposition, des réactions chimiques se produisent ici qui transforment la composition du matériau source et cristallisent la substance. Puis, lors du mouvement suivant, les roches se rapprochent de la surface.

En règle générale, le minerai de fer de cette origine ne se trouve pas trop profondément et présente un pourcentage élevé de composition métallique utile. Par exemple, un exemple frappant est le minerai de fer magnétique (jusqu'à 73 à 75 % de fer).

Sédimentaire. Les principaux « travailleurs » dans le processus de formation du minerai sont l’eau et le vent. Détruire les couches rocheuses et les déplacer vers les basses terres, où elles s'accumulent sous forme de couches. De plus, l’eau, en tant que réactif, peut modifier la matière source (lixiviation). En conséquence, il se forme du minerai de fer brun - un minerai friable et meuble contenant de 30 à 40 % de fer, avec gros montant diverses impuretés.

En raison des différents modes de formation, les matières premières sont souvent mélangées en couches avec des argiles, des calcaires et des roches ignées. Parfois, des gisements d'origines différentes peuvent être mélangés dans un même champ. Mais le plus souvent, l’un des types de races répertoriés prédomine.

Après avoir établi grâce à l'exploration géologique une image approximative des processus se produisant dans une zone particulière, les emplacements possibles contenant des minerais de fer sont déterminés. Comme, par exemple, l'anomalie magnétique de Koursk ou le bassin de Krivoï Rog, où des types de minerai de fer d'une valeur industrielle se sont formés à la suite d'influences magmatiques et métamorphiques.

Extraction de minerai de fer à l'échelle industrielle

L'humanité a commencé à extraire du minerai il y a très longtemps, mais il s'agissait le plus souvent de matières premières de mauvaise qualité contenant d'importantes impuretés soufrées (roches sédimentaires, le fer dit « des marais »). L'ampleur du développement et de la fusion augmentait constamment. Aujourd'hui, toute une classification de divers gisements de minerais ferreux a été construite.

Principaux types de gisements industriels

Tous les gisements de minerai sont divisés en types en fonction de l'origine de la roche, ce qui permet de distinguer les zones de minerai de fer principales et secondaires.

Principaux types de gisements de minerai de fer industriel

Il s'agit notamment des dépôts suivants :

Gisements de divers types de minerai de fer (quartzites ferrugineux, minerai de fer magnétique), formés par une méthode métamorphique, qui permet d'extraire des minerais de composition très riche. Généralement, les gisements sont associés à d'anciens processus de formation de roches dans la croûte terrestre et reposent sur des formations appelées boucliers.

Un bouclier cristallin est une formation en forme de grande lentille incurvée. Il s’agit de roches formées lors de la formation de la croûte terrestre il y a 4,5 milliards d’années.

Les gisements les plus connus de ce type sont : l'anomalie magnétique de Koursk, le bassin de Krivoï Rog, le lac Supérieur (États-Unis/Canada), la province de Hamersley en Australie et la région de minerai de fer du Minas Gerais au Brésil.

Dépôts de roches sédimentaires stratifiées. Ces dépôts se sont formés en raison de la sédimentation de composés riches en fer présents dans les minéraux détruits par le vent et l’eau. Un exemple frappant de minerai de fer dans de tels gisements est le minerai de fer brun.

Les gisements les plus connus et les plus importants sont le bassin lorrain en France et le bassin de Kertch sur la péninsule du même nom (Russie).

Dépôts de skarn. Habituellement, le minerai est d'origine ignée et métamorphique, dont les couches, après formation, ont été déplacées au moment de la formation des montagnes. C'est-à-dire que le minerai de fer, situé en couches en profondeur, a été broyé en plis et déplacé vers la surface lors du mouvement des plaques lithosphériques. De tels dépôts sont souvent situés dans des zones plissées sous forme de couches ou de piliers de forme irrégulière. Formé magmatiquement. Représentants de ces gisements : Magnitogorskoye (Oural, Russie), Sarbaiskoye (Kazakhstan), Iron Springs (USA) et autres.
Gisements de minerai de magnétite de titane. Leur origine est ignée, le plus souvent trouvée sur des affleurements d'anciens substrats rocheux - boucliers. Il s'agit notamment de bassins et de champs en Norvège, au Canada et en Russie (Kachkanarskoye, Kusinskoye).

Les gisements secondaires comprennent : les gisements d'apatite-magnétite, de magno-magnétite, de sidérite, de ferromanganèse développés en Russie, dans les pays européens, à Cuba et dans d'autres.

Réserves de minerai de fer dans le monde - principaux pays

Aujourd'hui, selon diverses estimations, des gisements d'un volume total de 160 milliards de tonnes de minerai ont été explorés, à partir desquels environ 80 milliards de tonnes de métal peuvent être obtenues.

L'US Geological Survey présente des données selon lesquelles la Russie et le Brésil représentent environ 18 % des réserves mondiales de minerai de fer.

En termes de réserves de fer, on peut identifier les principaux pays suivants :

L’image des réserves mondiales de minerai ressemble à ceci :

La plupart de ces pays sont également les plus grands exportateurs de minerai de fer. En général, le volume de matières premières vendues est d'environ 960 millions de tonnes par an. Les plus grands importateurs sont le Japon, la Chine, l'Allemagne, Corée du Sud, Taïwan, France.

En règle générale, les entreprises privées participent à l’extraction et à la vente des matières premières. Par exemple, les plus grandes de notre pays sont Metallinvest et Evrazholding, produisant au total environ 100 millions de tonnes de produits à base de minerai de fer.

Selon les estimations du même US Geological Survey, les volumes d'extraction et de production sont en constante augmentation, environ 2,5 à 3 milliards de tonnes de minerai sont extraites par an, ce qui réduit sa valeur sur le marché mondial.

La majoration sur 1 tonne aujourd'hui est d'environ 40 $. Le prix record a été enregistré en 2007 – 180 $/tonne.

Comment est extrait le minerai de fer ?

Les couches de minerai de fer se trouvent à différentes profondeurs, ce qui détermine la manière dont il est extrait du sous-sol.

Cheminement de carrière. La méthode d'exploitation la plus courante est utilisée lorsque les gisements se trouvent à une profondeur d'environ 200 à 300 mètres. Le développement se fait grâce à l’utilisation de puissantes excavatrices et d’installations de concassage de roches. Il est ensuite chargé pour être transporté vers les usines de transformation.

Méthode mienne. La méthode minière est utilisée pour les couches plus profondes (600-900 mètres). Dans un premier temps, un tracé minier est percé, à partir duquel des galeries se développent le long des couches. D'où la roche concassée est acheminée « vers la montagne » à l'aide de convoyeurs. Le minerai des mines est également envoyé vers les usines de transformation.

Production hydraulique de forages. Tout d'abord, pour l'exploitation hydraulique par forage, un puits est foré jusqu'à la couche rocheuse. Après cela, des tuyaux sont introduits dans la cible et le minerai est broyé avec une puissante pression d'eau pour une extraction ultérieure. Mais cette méthode est aujourd’hui très peu efficace et est assez rarement utilisée. Par exemple, 3 % des matières premières sont extraites selon cette méthode, et 70 % selon la méthode minière.

Après extraction, le minerai de fer doit être traité pour obtenir la principale matière première pour la fusion des métaux.

Étant donné que la composition des minerais, en plus du fer nécessaire, contient de nombreuses impuretés, afin d'obtenir le rendement utile maximum, il est nécessaire de purifier la roche en préparant le matériau (concentré) pour la fusion. L'ensemble du processus est effectué dans les usines d'extraction et de transformation. À divers types minerais, ils appliquent leurs propres techniques et méthodes de purification et d’élimination des impuretés inutiles.

A titre d’exemple, la chaîne technologique pour l’enrichissement des minerais de fer magnétiques est la suivante :

Dans un premier temps, le minerai passe par l'étape de concassage dans des installations de concassage (par exemple des concasseurs à mâchoires) et est acheminé par un tapis roulant jusqu'à une station de séparation.
À l’aide de séparateurs électromagnétiques, des parties du minerai de fer magnétique sont séparées des stériles.
Après quoi, la masse de minerai est transportée pour un concassage ultérieur.
Les minéraux broyés sont déplacés vers la station de nettoyage suivante, appelées tamis vibrants, où le minerai utile est tamisé, le séparant des stériles légers.
L'étape suivante est une trémie à minerai fin, dans laquelle les petites particules d'impuretés sont séparées par vibration.
Les cycles suivants comprennent l'ajout suivant d'eau, le broyage et le passage de la masse de minerai à travers des pompes à lisier, qui éliminent les boues inutiles (déchets) avec le liquide, puis le concassage à nouveau.
Après une purification répétée par des pompes, le minerai entre dans ce qu'on appelle le tamis, qui par méthode gravitationnelle nettoie à nouveau les minéraux.
Le mélange purifié à plusieurs reprises est introduit dans un déshydrateur, qui élimine l'eau.
Le minerai séché est à nouveau envoyé aux séparateurs magnétiques, puis seulement à la station gaz-liquide.

Le minerai de fer brun est purifié selon des principes légèrement différents, mais l'essence ne change pas, car la tâche principale enrichissement - pour obtenir les matières premières les plus pures pour la production.

Le résultat de l’enrichissement est un concentré de minerai de fer, qui est utilisé en fusion.

Qu'est-ce qui est fabriqué à partir du minerai de fer - utilisations du minerai de fer

Il est clair que le minerai de fer est utilisé pour obtenir du métal. Mais il y a deux mille ans, les métallurgistes ont compris que sous sa forme pure, le fer est un matériau plutôt mou, dont les produits sont légèrement meilleurs que le bronze. Le résultat fut la découverte d'un alliage de fer et d'acier au carbone.

Le carbone pour l'acier joue le rôle de ciment, renforçant le matériau. Généralement, un tel alliage contient de 0,1 à 2,14 % de carbone, et au-dessus de 0,6 % il s'agit déjà d'acier à haute teneur en carbone.

Aujourd'hui, une vaste liste de produits, d'équipements et de machines sont fabriqués à partir de ce métal. Cependant, l'invention de l'acier a été associée au développement de l'armurerie, dans laquelle les artisans essayaient d'obtenir un matériau aux caractéristiques durables, mais en même temps doté d'une excellente flexibilité, malléabilité et autres caractéristiques techniques, physiques et caractéristiques chimiques. Aujourd’hui, le métal de haute qualité contient également d’autres additifs qui l’allient, ajoutant ainsi dureté et résistance à l’usure.

Le deuxième matériau produit à partir du minerai de fer est la fonte. C'est également un alliage de fer et de carbone, qui en contient plus de 2,14 %.

Pendant longtemps, la fonte a été considérée comme un matériau inutile, obtenu soit lorsque la technologie de fusion de l'acier était violée, soit en tant que sous-produit métallique se déposant au fond des fours de fusion. Il a été en grande partie jeté et ne peut pas être forgé (il est fragile et pratiquement non ductile).

Avant l'avènement de l'artillerie, on essayait d'utiliser la fonte à la ferme différentes façons. Par exemple, dans la construction, des blocs de fondation en étaient fabriqués, des cercueils étaient fabriqués en Inde et en Chine, au départ, des pièces de monnaie étaient même frappées. L'avènement des canons a permis d'utiliser la fonte pour lancer des boulets de canon.

Aujourd’hui, la fonte est utilisée dans de nombreuses industries, notamment dans la construction mécanique. Ce métal est également utilisé pour produire de l'acier (fours à sole ouverte et méthode Bessmer).

À mesure que la production augmente, de plus en plus de matériaux sont nécessaires, ce qui contribue à une exploitation minière intensive. Mais les pays développés considèrent qu'il est plus opportun d'importer des matières premières relativement bon marché, réduisant ainsi le volume de leur propre production. Cela permet aux principaux pays exportateurs d'augmenter la production de minerai de fer, de l'enrichir davantage et de le vendre sous forme de concentré.

Le minerai de fer est une formation minérale dont le composant principal est le fer. Pour l'exploitation industrielle, le minerai à haute teneur en fer, supérieure à 40 %, est approprié et économiquement rentable ; le pourcentage le plus élevé de fer présent dans le minerai de fer magnétique est de 70 %.

Réserves mondiales de minerai de fer

L’extraction du minerai de fer est l’un des principaux secteurs du complexe industriel russe. Malgré cela, notre pays ne produit que 5,6 % de la production mondiale totale de minerai. Au total, les réserves mondiales s'élèvent à plus de 160 milliards de tonnes. Selon des estimations préliminaires, la teneur en fer pur pourrait atteindre jusqu'à 80 milliards de tonnes. Répartition des réserves de minerai de fer par pays :

Carte des réserves de minerai de fer en Russie

Fédération Russe – 18%;
République populaire de Chine – 9 % ;
Australie – 14 % ;
Brésil – 18 % ;
Ukraine – 11 %
Canada – 8 %
États-Unis – 7 %
Autres pays – 15 %.

Les minerais de fer se distinguent généralement par leur teneur en fer, ainsi que par composition minérale(impuretés). Les minerais sont également divisés en riches en fer (plus de la moitié du fer), ordinaires (d'un quart à la moitié) et pauvres (moins d'un quart de la teneur en fer).

Le minerai de fer magnétique, contenant la quantité maximale de fer, est extrait en Russie dans l'Oural - dans les montagnes Vysokaya et Magnitnaya ; Kachkanar, Grace.

Importants gisements en Suède à proximité des villes de Falun, Gellivar et Dannemor. Aux États-Unis, il existe d'importants gisements dans l'État de Pennsylvanie. En Norvège - Persberg et Arendal. La Russie se classe au troisième rang mondial en termes de nombre de gisements de minerai dans le monde. En première place se trouve le Brésil, en deuxième place se trouve l'Australie. Les réserves de minerai de fer en Russie s'élèvent aujourd'hui à plus de 50 milliards de tonnes.

Les plus gros dépôts

Le gisement de minerai de fer de Bakchar est situé dans la région de Tomsk entre deux rivières - Andorma et Iksa. C'est l'un des plus grands non seulement de Russie, mais aussi du monde. Les réserves sont estimées à environ 28,7 milliards de tonnes. Sur ce moment De nouvelles technologies sont activement introduites dans ce domaine, telles que la production hydraulique par forage, plutôt que l'exploitation minière à ciel ouvert, comme auparavant.

Gisements de minerai de fer en Russie, où a lieu l'exploitation minière

L'anomalie magnétique de Koursk, en Russie, constitue le plus grand bassin de minerai de fer au monde. Selon les estimations les plus prudentes, les réserves de ce champ s'élèvent à 200 milliards de tonnes. Les gisements de l'anomalie magnétique de Koursk représentent environ la moitié de toutes les réserves mondiales de minerai de fer. Ce bassin de minerai de fer est situé sur le territoire de trois régions à la fois : Koursk, Orel et Belgorod. Il est également d'usage d'inclure les champs de Tchernyanskoye et Prioskolskoye dans le cadre de l'anomalie magnétique de Koursk.

Le gisement de minerai de fer d'Abakan est situé près de la ville d'Abaza en République de Khakassie. L'exploitation minière à ciel ouvert a d'abord été réalisée, puis souterraine (mines). La profondeur des mines atteint 400 mètres.

Le gisement de minerai de fer d'Abagaskoye est situé dans le territoire de Krasnoïarsk. Principaux minerais : magnésite, haute alumine et magnésium. Le gisement est divisé en deux zones principales : Nord (2 300 mètres) et Sud (plus de 2 600 mètres). Le développement s'effectue de manière ouverte.

Méthodes d'extraction

Toutes les méthodes d'extraction de roches peuvent être divisées en 2 types principaux : ouvertes (carrières) et fermées (mines). Voie ouverte l’exploitation minière cause de plus grands dommages à l’environnement, contrairement à méthode fermée. Mais son utilisation nécessite de petits investissements en capital. Le minerai, qui se trouve à faible profondeur dans la croûte terrestre (jusqu'à 500 m), est extrait par exploitation à ciel ouvert.

Au stade initial, la couche supérieure du sol est coupée. D'autres actions visent à extraire la roche à l'aide de godets d'équipement spéciaux, à la charger sur des convoyeurs et à la livrer aux usines de traitement.

Minerais de fer de l'Oural. Champ de Bakalskoïe

Lors du développement des carrières, la technologie des explosions est utilisée pour extraire plus facilement la roche. Les opérations de dynamitage sont réalisées à l'aide des substances suivantes :

nitrate d'ammonium;
huile émulsionnée.

L’explosion se produit en une fraction de seconde et est capable de détruire de vastes zones rocheuses. Lors des opérations de dynamitage, la qualité du minerai ne souffre en rien. La plus grande carrière non seulement en Russie, mais dans le monde entier est située à Région de Belgorod, entre Stary Oskol et la ville de Gubkin.

Il s'appelle Lebedinsky, il a été inscrit à deux reprises dans le Livre Guinness des Records pour sa taille et ses volumes de production - profondeur 450 m, diamètre - 5 km, on estime qu'il y a ici 14,6 milliards de tonnes de minerai de fer, environ 133 unités de machines et un camion à benne basculante fonctionne par jour, capable de livrer jusqu'à 200 kg de minerai.

Un fait notable à propos de cette carrière est qu’elle est sujette aux inondations. eaux souterraines. S’ils n’avaient pas été pompés, dans un mois cette immense carrière serait pleine.

Toutefois, le recours aux carrières devient impossible lorsque le niveau de roche utile est inférieur à 500 mètres. Dans ce cas, ils utilisent la construction de mines souterraines. Parfois, leur profondeur atteint plusieurs kilomètres. Des galeries sont creusées sous terre - de vastes branches.

Les machines de type moissonneuse-batteuse enfoncent des pointes dans la roche, la brisent, puis utilisent des chargeurs pour la faire remonter à la surface.

L'extraction du minerai par la méthode minière est assez coûteuse, car elle nécessite une certaine infrastructure, ainsi que la création de conditions sûres pour le travail des personnes et des équipements. Cas fréquents de déplacement de roches en terre et d'effondrement de mines, d'inondations et autres catastrophes. Par conséquent, cette méthode n'est pas utilisée en Russie lorsque le minerai contient un faible pourcentage de fer. Bien que les technologies de l'industrie manufacturière se développent constamment et offrent des opportunités pour un enrichissement plus productif des minerais contenant du fer en petites quantités.

Méthodes d'enrichissement des roches

Avant d'appliquer l'une des méthodes d'enrichissement, le minerai obtenu doit être concassé, car les couches peuvent atteindre deux mètres. Ensuite, une ou plusieurs méthodes d'enrichissement sont utilisées :

Séparation par gravité

flottation;
méthode complexe.

La séparation par gravité est l'un des les meilleurs moyens production Cette méthode est devenue largement utilisée en raison de son faible coût. La séparation par gravité est utilisée pour séparer les grosses et petites particules de roche les unes des autres. Ils sont utilisés non seulement pour le fer, mais aussi pour les minerais d’étain, de plomb, de zinc, de platine et d’or. L'équipement nécessaire est constitué d'une plateforme vibrante, d'une machine centrifuge et d'une spirale.

La méthode de séparation magnétique est basée sur la différence des propriétés magnétiques des substances. Grâce à cette propriété, cette méthode devient indispensable en production lorsque d'autres méthodes ne donnent pas l'effet souhaité.

Séparation magnétique

La séparation magnétique est utilisée pour séparer les impuretés non métalliques du minerai de fer. Il est basé sur une loi simple de la physique : le fer est attiré par un aimant et les impuretés sont éliminées par l'eau. A partir des matières premières obtenues à l'aide d'un aimant, on fabrique des pellets ou du fer briqueté à chaud.

La flottation est une méthode d'extraction de minerai dans laquelle des particules métalliques sont combinées avec des bulles d'air en raison de l'écoulement. réaction chimique. Pour réaliser une séparation par flottation, il est nécessaire que la roche résultante soit homogène et que toutes les particules soient broyées à la même taille.

Il est également important de considérer la qualité des réactifs qui interagiront avec les élément chimique. Aujourd'hui, la flottation est principalement utilisée pour renouveler les concentrés de minerai de fer obtenus par séparation magnétique. En conséquence, les minerais précédemment extraits produisent 50 % supplémentaires du métal.

Très rarement, une seule méthode de séparation suffit pour obtenir les matières premières nécessaires. Le plus souvent, plusieurs méthodes et techniques sont utilisées dans un même processus d'enrichissement. L'essence méthode complexe consiste en le concassage, la purification par un classificateur en spirale des grosses impuretés des roches, la transformation des matières premières en séparateur magnétique. Cette routine est répétée plusieurs fois jusqu'à ce que la quantité maximale de matières premières soit produite.

Après avoir traité le minerai de fer et obtenu le métal sous forme de HBI (fer briqueté à chaud), il est envoyé à une usine électrométallurgique, qui produit des ébauches métalliques de formes standards, ainsi que des formes non standard, selon les commandes individuelles. Parfois, les flans d’acier peuvent mesurer jusqu’à 12 mètres de long.

La haute qualité du métal est assurée par des technologies avancées pour sa récupération - la fusion à l'arc électrique, qui réduit considérablement la quantité d'impuretés.

Après l'usine métallurgique, l'acier est envoyé aux consommateurs finaux - construction de machines, entreprises automobiles, industries de tubes, de roulements et de quincaillerie.

Vidéo : Minerai de fer

Le minerai de fer est une formation minérale naturelle qui contient des composés de fer accumulés dans un volume suffisant pour son extraction économique. Bien entendu, toutes les roches contiennent du fer. Mais les minerais de fer sont précisément ces composés ferreux si riches en cette substance qu’ils permettent l’extraction industrielle du fer métallique.

Types de minerais de fer et leurs principales caractéristiques

Tous les minerais de fer diffèrent grandement par leur composition minérale et la présence d'impuretés nocives et bénéfiques. Les conditions de leur formation et enfin la teneur en fer.

Les principaux matériaux classés comme minerais peuvent être divisés en plusieurs groupes :

Oxydes de fer, qui comprennent l'hématite, la martite et la magnétite.
Hydroxydes de fer - hydrogoethite et goethite ;
Silicates - thuringite et chamosite ;
Carbonates - sidéroplesite et sidérite.

Dans l'industrie minerais de fer le fer est contenu à diverses concentrations - de 16 à 72 %. Les impuretés bénéfiques contenues dans les minerais de fer comprennent : Mn, Ni, Co, Mo, etc. Il existe également des impuretés nocives, notamment : Zn, S, Pb, Cu, etc.

Gisements de minerai de fer et technologie minière

Selon leur genèse, les gisements de minerai de fer existants sont répartis en :

Endogène. Ils peuvent être ignés, représentant des inclusions de minerais de titanomagnétite. Il peut également y avoir des inclusions de carbonatite. En outre, il existe des gisements de skarn-magnétite en forme de lentille, en forme de feuille, des gisements de strates volcano-sédimentaires, des veines hydrothermales, ainsi que des corps minéralisés de forme irrégulière.
Exogène. Il s'agit principalement de gisements de minerai de fer brun et de gisements de couches sédimentaires de sidérite, ainsi que de gisements de minerais de thuringite, de chamosite et d'hydrogoethite.
Les métamorphogènes sont des gisements de quartzites ferrugineux.

Les volumes maximaux de production de minerai sont provoqués par des réserves importantes et tombent sur des quartzites ferrugineux précambriens. Les minerais sédimentaires de fer brun sont moins courants.

Lors de l'exploitation minière, une distinction est faite entre les minerais riches et ceux nécessitant un enrichissement. L'industrie qui produit le minerai de fer réalise également son traitement préliminaire : tri, concassage et enrichissement mentionné ci-dessus, ainsi que l'agglomération. L'industrie minière est appelée industrie du minerai de fer et constitue la base de matières premières pour la métallurgie ferreuse.

Applications

Le minerai de fer est la principale matière première pour la production de fonte. Il est destiné à la production à foyer ouvert ou au convertisseur, ainsi qu'à la récupération du fer. Comme on le sait, une grande variété de produits sont fabriqués à partir de fer et de fonte. Les industries suivantes ont besoin de ces matériaux :

Génie mécanique et travail des métaux ;
Industrie automobile;
Industrie des fusées ;
Industrie militaire ;
Industrie alimentaire et légère ;
Secteur du bâtiment ;
Production et transport de pétrole et de gaz.