Железорудный бассейн что входит

Железорудная промышленность России и стран СНГ

Главные рудные минералы: гематит, мартит, гётит, сидерит, шамозит и тюрингит. Содержание железа в промышленных рудах от 16 до 72 %. Полезными примесями являются никель, кобальт, марганец, вольфрам, молибден, хром, ванадий. К вредным примесям относят серу, фосфор, цинк, свинец, мышьяк, медь.

Промышленные типы железных руд классифицируются по преобладающему рудному минералу на магнетитовые, гематитовые, сидеритовые, силикатные, бурые железняки и железистые кварциты. Различают богатые (свыше 50% железа) и бедные (меньше 25% железа) руды. Богатые руды, как правило, не требуют обогащения. Руды, требующие обогащения, подразделяют на легко- и труднообогатимые. По способу рудоподготовки и применения в производстве различают мартеновские (непосредственно используемые для выплавки стали) и доменные (используемые для выплавки чугуна) руды.

По запасам железных руд Россия занимает 1 место в мире (табл. 7.1). Однако железорудные месторождения неравномерно расположены по территории страны. Основные запасы железных руд сосредоточены в Европейской части России и на Урале. Если учесть, что в этой части России имеются только незначительные запасы угля, то ясно, что создаются неблагоприятные условия для металлургического передела.

Разработка железных руд ведется открытым и подземным способом. Ведущим является открытый способ, которым разрабатывается 85,9% руды по странам СНГ и 87,1 % по России.

На территории России действует 36 железорудных карьеров. Причем на 9 карьерах с производительностью более 10 млн т руды в год добыто 86,5% всей руды. 13 железорудных карьеров имеют глубину более 200 м, из них 4 более 300 м. С глубин более 200 м добыто 79,7% всей руды. Большинство железорудных карьеров представляет собой крупные высокомеханизированные предприятия, оснащенные мощной современной техникой и использующие передовые технологии разработки месторождений.

Значительная глубина карьеров, большие расстояния перемещения горной массы создают благоприятные условия для использования комбинированного транспорта. Комбинированный транспорт применяется на 24 карьерах России и им перевезено в 1990 г. 89,3 млн м горной массы. На крупных глубоких карьерах нашла применение циклично-поточная технология со строительством дробильных перегрузочных пунктов в карьере. Такая технология применена на 3 карьерах России (Оленегорском, Стойленском и Ковдорском ГОКах) и 6 ГОКах Криворожского бассейна.

Около 25 % разрабатываемой на железорудных карьерах горной массы составляют мягкие породы и порядка 20% от нее разрабатывается с использованием поточной технологии. В 1990 г. на карьерах России с использованием роторных комплексов разработано 17 млн м3 горной массы и 13,6 млн м пород гидромеханизацией. В настоящее время роторные комплексы применяют на Стойленском карьере, а гидромеханизация — на Михайловском и Лебединском карьерах.

В Северо-Западном районе России действует 3 предприятия, ведущих добычу железной руды открытым способом (табл. 7.2). Основным потребителем продукции предприятий является Череповецкий металлургический комбинат.

Оленегорский ГОК разрабатывает месторождение железистых кварцитов на Кольском полуострове. Основным карьером является Оленегорский, разрабатывающий рудное тело, представленное мощной толщей железистых кварцитов, имеющей падение 65-80°. Длина залежи по простиранию 3200 м, горизонтальная мощность от 30 до 350 м. Геологический разрез Оленегорского месторождения представлен на рис. 7.1. Система разработки углубочная, продольная двухбортовая. Вывозка вскрышных пород в основном осуществляется железнодорожным транспортом. Руда автосамосвалами доставляется на дробильный перегрузочный пункт, откуда конвейером, размещенным в наклонном стволе, доставляется на поверхность. Запасы руды в контуре Оленегорского карьера истощаются. Для поддержания добычи руды введены в эксплуатацию Кировогорский и Бауманский карьеры и ведется строительство Южно-Кахозерского карьера.

Ковдорский ГОК ведет разработку одноименного месторождения на Кольском полуострове (табл. 7.2). Рудное тело неправильной трубообразной формы имеет в поперечнике до 1 км и сложено комплексными апатит-магнетитовыми рудами. Угол падения 70-85°. Разработка месторождения ведется с использованием автомобильного транспорта, а с нижних горизонтов руда перемещается комбинированным автомобильно-конвейерным транспортом. При переработке руд на обогатительной фабрике получают магнетитовый и апатитовый концентраты. Из вскрышных пород получают щебень.

Костомукшский ГОК разрабатывает одноименное месторождение на западе Карелии (табл. 7.2). Карьером разрабатывается основная рудная залежь, имеющая изогнутое линзовидно-пластовое рудное тело с мощностью в центре до 270 м. Угол падения залежи 45-80°. Главный рудный минерал — магнетит. Проектная мощность комбината 24 млн т сырой руды. Проектная глубина карьера 400 м. Вскрышные породы вывозятся автвотранспортом на внешние отвалы, а руда на перегрузочный пункт, откуда железнодорожным транспортом отправляется на обогатительную фабрику.

Курская магнитная аномалия — крупнейший железорудный бассейн на территории Курской, Белгородской и Орловской областей России. Общая площадь бассейна 120 тыс.км, длина около 600 км при ширине 150-250 км. Прогнозные ресурсы неокисленных кварцитов до глубин 700 м составляют 856 млрд.т, богатых руд 82 млрд.т. В настоящее время открытые горные работы ведутся на трех месторождениях: Лебединском, Стойленском и Михайловском.

Лебединский ГОК (табл. 7.2) разрабатывает Лебединское месторождение, представленное падающей под углом 75-90° рудной залежью. Рудное тело в контурах карьера имеет размеры 1,5×2 км и включает прослойки сланцев и безрудных кварцитов мощностью до 10 м. Сверху рудное тело перекрыто комплексом горизонтально залегающих осадочных пород мощностью от 52 до 150 м. Рудами месторождения являются неокисленные кварциты (более 95% запасов) и богатые руды. Вскрытие рабочих горизонтов карьера осуществлено двумя внешними траншеями. Руда автомобилями доставляется на перегрузочные пункты, откуда железнодорожным транспортом вывозится на обогатительную фабрику. Часть вскрышных пород разрабатывается с использованием гидромеханизации.

Стойленское месторождение представлено крутопадающей железорудной свитой, сложенной железистыми кварцитами и сланцами. На кровле железистых кварцитов залегают богатые железные руды средней мощностью 14,4 м. Месторождение перекрывают осадочные породы мощностью от 50 до 200 м (в среднем 132 м), 75% из которых приходится на долю мелов. Среди богатых руд преобладают сидерито-мартитовые со средним содержанием железа 53%. Неокисленные железистые кварциты имеют среднее содержание железа 27%. Месторождение сильно обводнено. На разработке осадочных пород применяют роторные комплексы с использованием роторных экскаваторов KU-800, К-300, отвалообразователей ZP-5500. На карьере внедрена циклично-поточная технология. От дробилки, расположенной на борту карьера, транспортирование горных пород ведется конвейером, размещенным в крутой траншее на борту карьера. Показатели работы карьера приведены в табл. 7.2. Михайловское месторождение представлено мощной падающей под углом 60-80° пластообразной толщей железистых кварцитов, шириной до 2,5 км и протяженностью по простиранию 7 км. В верхней части месторождения залегают богатые руды со средней мощностью 13 м. Перекрывающие месторождение осадочные породы имеют в пределах карьера мощность до 100 м. Разработка месторождения ведется Михайловским карьером (табл. 7.2). Используется автомобильный, железнодорожный и комбинированный транспорт. Часть вскрышных пород разрабатывается с использованием гидромеханизации. Заслуживает внимания опыт использования драглайнов ЭШ-10/70 для погрузки мягких, в том числе обводненных, пород в железнодорожные составы и автосамосвалы. В 1992 году выведены из работы роторные комплексы, использовавшиеся на отработке верхних вскрышных уступов.

Горно-обогатительные комбинаты KMA обеспечивают сырьем Новолипецкий и Новотульский металлургические заводы и Оскольский электрометаллургический комбинат.

На Урале действует 15 железорудных карьеров, но большинство из них имеет небольшую производственную мощность. 79,2% всей железной руды на Урале добывается на одном предприятии — Качканарском ГОКе (табл. 7.3). Хотя запасы железной руды в этом регионе значительны, но преобладают бедные руды, что сдерживает развитие железорудной отрасли. В настоящее время металлургические предприятия Урала не обеспечиваются собственным сырьем и оно завозится из Казахстана и Центра России.

Сырьевой базой Качканарского ГОКа является Гусевогорское месторождение титаномагнетитовых руд. Месторождение расположено в Екатеринбургской области. Оно включает 12 рудных тел, 3 из которых разрабатывается. Рудные тела представлены крутопадающими штоками круглой и эллипсовидной формы. Балансовые запасы руды около 2 млрд т. Руды вкрапленные, комплексные. Главные рудные минералы: титаномагнетит и ильменит, второстепенные -минералы платиновой группы, хрома и др. Наличие ванадия определяет металлургическую ценность руд. Среднее содержание железа в руде — 16%.

Обширный регион Сибири и Дальнего Востока имеет относительно небольшие запасы железных руд (см.табл. 7.1). Открытые работы ведутся на 13 железорудных карьерах, показатели работы которых приведены в табл. 7.4. Наиболее крупным предприятием является Коршуновский ГОК, расположенный в Иркутской области. Коршуновское месторождение относится к Ангаро-Илимскому железорудному бассейну. Рудные тела имеют форму штоков, линз, столбов, жил и пластов, и образуют в совокупности крупную рудную залежь, имеющую протяженность 2,4 км и ширину от 150 до 700 м, падающую под углом 80°. Главный рудный минерал — магнетит. На Коршуновском карьере используется автомобильный, железнодорожный и комбинированный автомобильно-железнодорожный транспорт. Рудногорский карьер разрабатывает одноименное месторождение, представленное несколькими сближенными жилами общей мощностью 45 м. Рудное тело простирается более чем на 3 км и имеет падение под углом 75-80°. Рудногорский и Татьянинский карьеры находятся в стадии становления и должны обеспечить рудой Коршуновский ГОК, так как запасы руды в контуре Коршуновского карьера скоро будут отработаны.

В Сибири и на Дальнем Востоке разведан ряд месторождений железных руд, пригодных для разработки открытым способом. Запасы этих месторождений позволяют строить карьеры средней производительности.

Добыча железной руды на Украине осуществляется в двух бассейнах: Криворожском и Керченском.

Криворожский бассейн характеризуется высоким качеством железных руд. По химическому составу они соответствуют мартеновским рудам. Разработка месторождения ведется 6 ГОКами, в состав которых входит 10 карьеров по добыче железных руд. Кроме того, на месторождении ведутся подземные горные работы на 19 рудниках. Показатели по карьерам приведены в табл. 7.5. Открытым способом разрабатывают в основном железистые кварциты. Потребителями продукции горно-обогатительных комбинатов являются металлургические заводы Приднепровья и Донбасса.

В качестве примера рассмотрим работу карьера Южного ГОКа. Карьер разрабатывает залежь железистых кварцитов Скелеватского месторождения длиной по простиранию 5600 м, мощностью 135-400 м, падающую под углом 35-45°. Проектная глубина карьера 600 м. В качестве основного на карьере принят железнодорожный транспорт с использованием в качестве локомотива электровозы. С нижних горизонтов руда после дробления доставляется конвейером. Попутно добываемые окисленные кварциты складируются в специальных отвалах.

Керченский железорудный бассейн расположен на Керченском полуострове. Месторождения железистых кварцитов приурочены к мульдам и прогибам протяженностью 6-40 км и шириной 1,5-13 км. Общая площадь месторождения 250 км2. Рудные пласты имеют падение 1-12° и мощность от 0,5 до 2 м на крыльях и до 25-40 м в центральной части мульды. Мощность вскрыши до 140-180 м. Руды коричневые и табачные. Показатели работы карьеров приведены в табл. 7.5. Агломерат с Камыш-Бурунского железорудного комбината вывозится по Азовскому морю на завод Азовсталь.

Недра Казахстана богаты железными рудами. Основными железорудными районами Казахстана являются районы Восточного Зауралья и Центрального Казахстана. В Кустанайской области сосредоточены крупнейшие месторождения магнетитовых руд. Руды хорошо обогащаются. Наиболее крупные месторождения этого района Сарбайское, Соколовское, Канарское. В этом же районе разведаны огромные запасы бурых железняков (Лисаковское, Аятское и др. месторождения). В Центральном Казахстане выявлен ряд месторождений магнетито-гематитовых руд. Наиболее крупным является Атасуйское месторождение.

Показатели работы железорудных карьеров Казахстана приведены в табл. 7.6.

За счет добываемой железной руды полностью обеспечиваются потребности в сырье Карагандинского металлургического завода. Часть продукции ГОКов экспортируется в Россию и потребляется Магнитогорским металлургическим комбинатом и другими металлургическими заводами Южного Урала.

В Закавказье добыча железных руд производится на Дашкесанской группе месторождений Азербайджанским ГОКом, показатели работы которого приведены в табл. 7.6. Месторождение представлено рудными телами пластообразной формы, протяженностью до 2 км и мощностью до 56 м. В настоящее время месторождение разрабатывается тремя карьерами.

Источник

Ученые отвечают на вопрос о происхождении железных руд

Гигантское месторождение в Томской области могло возникнуть потому, что из нижележащих слоев соединения железа выносились газом.

Железо (Fe) — это один из самых распространенных металлов в земной коре. В истории человечества этот металл занимает особое, ключевое место. С началом его освоения связан переход в историческую эпоху железного века (1–2 тыс. лет до нашей эры). Железные руды возникают как в различных геологических условиях, так и практически во всех геологических эпохах, начиная от протерозоя и заканчивая современным временем. Наибольшие запасы железа сосредоточены в метаморфогенных и осадочных железных рудах.

Метаморфогенные руды — так называемые железистые кварциты — сформировались в самые древние геологические эпохи (докембрий — более 540 млн лет назад) и представляют собой гигантские месторождения с запасами, исчисляемыми миллиардами тонн. К таким известнейшим месторождениям относятся Курская магнитная аномалия (Россия), Криворожский бассейн (Украина), железорудный пояс Лабрадора (Канада), месторождения штата Минас-Жерайс (Бразилия), бассейн Хамерсли (Австралия) и пр.

Другой не менее распространенный тип железных руд — осадочные месторождения так называемых оолитовых железняков. Запасы этих руд, так же как и железистых кварцитов, составляют десятки и сотни миллиардов тонн, однако за счет ряда технологических показателей (содержание железа) они менее востребованы. Известными примерами оолитовых железняков являются месторождения Западно-Сибирского и Керченского бассейнов (Россия), Лотарингского бассейна (Франция), Аятское и Лисаковское (Казахстан), группа Клинтон (США) и др. Эти месторождения формировались в более молодые геологические эпохи, начиная с ордовика (485 млн лет назад), в основном в морских условиях. Уже более 170 лет ученые изучают подобные месторождения в поисках ответов на фундаментальные вопросы их природы. До сих существует несколько гипотез об источниках железа, путей его поступления и условий накопления в древних морях. Этой проблеме и посвящено исследование научного коллектива из Томского политехнического университета совместно с учеными из Индийского технологического института (Бомбей).

Группа ученых исследует одно из крупнейших месторождений оолитовых железняков в мире — Бакчарское железорудное месторождение, находящееся в Томской области. По предварительным оценкам, ресурсы железа на месторождении составляют более 25 млрд тонн, что позволяет с полной уверенностью относить его к категории уникальных в мире. И, как любое уникальное месторождение, для его формирования должны быть отличительные геологические условия и природные процессы. А учитывая, что Бакчарское месторождение — это всего лишь часть гигантского Западно-Сибирского железорудного бассейна, его изучение может пролить свет на фундаментальные проблемы происхождения подобных железных руд. Пытаясь ответить на глобальные вопросы: откуда и как в этом районе происходило накопление колоссального количества металла, ученые из ТПУ и IIT пришли к определенной гипотезе, отличающейся от ранее устоявшихся представлений.

Фрагмент модели формирования Бакчарского месторождения. Общая схема, показывающая физико-химические условия образования железных руд в морской области древнего моря. Гетит образуется при низком уровне моря в прибрежной насыщенной кислородом воде, в то время как лептохлорит (шамозит или бертиерин), сидерит, пирит образуются в морской воде с дефицитом или полным отсутствием кислорода

В своей недавней статье в журнале Marine and Petroleum Geology исследователи опровергают распространенную теорию, будто железо в месторождениях такого типа поступало в море с размываемых горных областей древних континентов. По их мнению, источником железа могли стать выбросы в придонные морские воды термальных растворов, содержащих железо и циркулирующих через нижележащие мощные осадочные породы Западной Сибири.

Залежи оолитовых железных руд формировались в позднем мелу и раннем палеогене в период от 90 млн до 56 млн лет назад в мелководной и прибрежной обстановке древнего Западно-Сибирского моря. Согласно распространенной теории, принято считать, что железо транспортировалось в море путем размыва древних горных областей речными системами. Но тщательное изучение геологических условий и образцов горных пород с месторождения позволяют не согласиться с этой теорией.

Для начала следует рассмотреть общие геологические факты. Во-первых, на сегодняшний день в районах, которые в период, когда формировалось месторождение, были размываемыми областями, не осталось следов гигантских источников железа. Во-вторых, не обнаружено крупных промежуточных месторождений в районах древних рек, которые должны были бы переносить железо. Хотя примерно в это время подобные месторождения речных условий формировались в Северном Казахстане (ныне разрабатываемое Лисаковское), в районе Пилбара Западной Австралии. В-третьих, береговая линия древнего моря неоднократно смещалась, при этом само Бакчарское месторождение формировалось в конкретной локальной области, хотя его границы также должны были бы смещаться и растягиваться.

Железные руды месторождения сконцентрированы в трех разобщенных во времени горизонтах (пластах), которые залегают друг над другом. Их общая область распространения и является контуром всего Западно-Сибирского железорудного бассейна. И если представить, как изменялась береговая линия моря, в котором происходило накопление руд, то горизонты должны быть разделены в пространстве по воображаемой линии (вектору) от берега к морю. К тому же в латеральном профиле этих горизонтов должна наблюдаться постепенная смена минералов, которые образуются при различных физико-химических условиях морской среды, то есть при различных глубинах моря. В геологии такая особенность (смена) называется «фациальным замещением» (фация — это условия, в которых образуются осадочные породы, в том числе руды).

Фотографии образцов оолитовой железной руды Бакчарского месторождения с их электронными снимками

Но при детальном и комплексном анализе железных руд в различных горизонтах этой смены не наблюдается. Напротив, каждый горизонт отличается от другого некоторой выдержанной спецификой минерального состава (ассоциацией минералов). Складывается впечатление, что железо поступало импульсно в конкретную область древнего моря, а формирование определенных минералов (содержащих железо) зависело от глубины моря и соответствующих показателей: кислотно-щелочность, окислительно-восстановительный потенциал, соленость, температура морской воды, количество и степень разложения органического вещества и пр. Но если источник железа не на древнем континенте, то где? Вероятно, необходимо анализировать глубинные части осадочного бассейна. То есть источник железа мог быть под самим месторождением на момент его формирования, а точнее под древним морем. На это указывает ряд фактов.

Во-первых, в руде регулярно находятся сульфиды железа, свинца, цинка, серебра, меди, минеральные формы мышьяка, ртути и сульфат бария, тесно связанные с железистыми минералами. Эти минералы нестабильны, их не могла принести речная вода: они бы просто растворились при длительной транспортировке. Соответственно, элементы для их кристаллизации должны были поступать в место, где формировалась руда, и не исключено, что они поступали совместно с потоками железа. В геологии уже давно известно, что подобные металлы поступают в морской бассейн с гидротермальными растворами, которые циркулируют в пространстве земной коры, насыщаются металлами и разгружаются на определенных геохимических барьерах. Такими барьерами часто служит зона смешения морской воды и термальных растворов, так как физико-химические показатели морской воды отличаются от выходящих растворов, создавая прекрасные градиенты для минералообразования, вплоть до накопления месторождений. Подобным образом, например, образуются так называемые стратифорные (пластовые) свинцово-цинковые месторождения и месторождения медистых песчаников. Нельзя исключать схожий механизм образования и железорудных пластов Бакчарского месторождения.

Во-вторых, устанавливается особенность распределения и отношения ряда редких металлов — например, никеля, кобальта, свинца, цинка, меди, молибдена, мышьяка, ванадия, которые в других морских железистых осадках на планете наблюдаются в условиях воздействия на них выбросов гидротермальных растворов через морское или океаническое дно.

В-третьих, в руде среди железистого карбоната (сидерита) были обнаружены включения пузырьков метана. Подобное «заточение» пузырьков возможно, если через осадок проходили вверх диффундирующие потоки метана, вырывавшиеся из недр.

Не исключено, что вместе с метаном и водой могли поступать и другие элементы, в том числе железо. Так, мы обнаружили в рудных образцах минеральные формы металлов, которые сопутствуют процессу железонакопления — это сульфиды свинца и цинка (галенит и вюртцит), селенид свинца (клаусталит), арсенид кобальта и никеля (скуттерудит) и другие. И вот их происхождение не вызывает сомнений — они попали в породу через эмиссию газожидкостных флюидов из нижележащих слоев.

Если дальнейшие исследования Западно-Сибирского железорудного бассейна подтвердят теорию ученых, это позволит по-новому взглянуть на методы поиска не только подобных месторождений железа, но и генетически связанных с ними полезных ископаемых. К ним относятся, например, значимые для промышленности месторождения свинца и цинка.

Эти комплексные исследования поддержаны Российским фондом фундаментальных исследований и Российским научным фондом.

Максим Рудмин, кандидат геолого-минералогических наук, доцент, Томский политехнический университет

Источник