Hoy en día es difícil imaginar la vida sin acero, del que están hechas muchas cosas que nos rodean.
La base de este metal es el hierro obtenido por fundición del mineral. El mineral de hierro difiere en origen, calidad, método de extracción, lo que determina la viabilidad de su extracción. Además, el mineral de hierro se distingue por su composición mineral, el porcentaje de metales e impurezas, así como por la utilidad de los aditivos. El hierro como elemento químico forma parte de muchas rocas, sin embargo, no todas ellas son consideradas materia prima para la minería. Todo depende de la composición porcentual de la sustancia.
Estas materias primas comenzaron a extraerse hace 3000 años, ya que el hierro permitió producir productos duraderos de mejor calidad en comparación con el cobre y el bronce. Y ya en esa época, los artesanos que tenían fundiciones distinguían los tipos de mineral.
Hoy en día, los siguientes tipos de materias primas se extraen para la fundición de metales:
- Titanio-magnetita;
- Apatita-magnetita;
- Magnetita;
- Magnetita-hematita;
- Goethita-hidrogoethita.
El mineral de hierro se considera rico si contiene al menos un 57% de hierro. Pero, los desarrollos pueden considerarse apropiados en un 26%.
El hierro en la composición de la roca se encuentra más a menudo en forma de óxidos, los aditivos restantes son sílice, azufre y fósforo.
Origen del mineral de hierro
Ígnea
Dichos minerales se formaron como resultado de la exposición a altas temperaturas del magma o actividad volcánica antigua, es decir, la fusión y mezcla de otras rocas. Dichos minerales son minerales cristalinos duros con un alto porcentaje de hierro. Los depósitos de mineral de origen ígneo suelen estar asociados con antiguas zonas de construcción de montañas, donde el material fundido se acercó a la superficie.
Metamórfico
Así es como se transforman los tipos sedimentarios de minerales. El proceso es el siguiente: al mover ciertas secciones de la corteza terrestre, algunas de sus capas que contienen los elementos necesarios caen debajo de las rocas suprayacentes. En profundidad, están sujetos a la alta temperatura y presión de las capas superiores. Durante millones de años de tal exposición, aquí ocurren reacciones químicas que transforman la composición del material de origen, la cristalización de la sustancia. Luego, en el proceso del siguiente movimiento, las rocas están más cerca de la superficie.
Por lo general, el mineral de hierro de este origen no es demasiado profundo y tiene un alto porcentaje de composición de metales útiles. Por ejemplo, como ejemplo brillante: mineral de hierro magnético (hasta 73-75% de hierro).
Sedimentaria
Los principales «trabajadores» del proceso de formación del mineral son el agua y el viento. Destruyendo capas de rocas y trasladándolas a tierras bajas, donde se acumulan en capas. Además, el agua, como reactivo, puede modificar el material de origen (lixiviación). Como resultado, se forma el mineral de hierro marrón, un mineral desmenuzable y suelto que contiene entre un 30 % y un 40 % de hierro, con una gran cantidad de diversas impurezas.
Habiendo establecido por exploración geológica una imagen aproximada de los procesos que tienen lugar en un área particular, determinan los posibles lugares con la ocurrencia de minerales de hierro. Como, por ejemplo, la anomalía magnética de Kursk, o la cuenca de Krivoy Rog, donde, como resultado de influencias magmáticas y metamórficas, se formaron tipos de mineral de hierro valiosos en términos industriales.
Extracción de mineral de hierro a escala industrial
La humanidad comenzó a extraer minerales hace mucho tiempo, pero la mayoría de las veces se trataba de materias primas de baja calidad con importantes impurezas de azufre (rocas sedimentarias, el llamado hierro de «pantano»). La escala de desarrollo y fundición aumentó constantemente. Hoy en día, se ha construido toda una clasificación de varios yacimientos de minerales ferruginosos.
Principales tipos de depósitos industriales
Todos los depósitos de mineral se dividen en tipos según el origen de la roca, lo que a su vez permite distinguir las regiones de mineral de hierro principal y secundario.
Estos incluyen los siguientes depósitos:
- Yacimientos de diversos tipos de mineral de hierro (cuarcitas ferruginosas, mineral de hierro magnético), formados por un método metamórfico, que permite extraer de ellos minerales muy ricos. Por lo general, los depósitos están asociados con los procesos más antiguos de formación de rocas en la corteza terrestre y se encuentran en formaciones llamadas escudos.
Los yacimientos más conocidos de este tipo son: la anomalía magnética de Kursk, la cuenca de Krivoy Rog, el lago Superior (EE. UU./Canadá), la provincia de Hamersley en Australia y la región de mineral de hierro de Minas Gerais en Brasil.
- Depósitos de rocas sedimentarias estratificadas. Estos depósitos se formaron como resultado de la sedimentación de compuestos ricos en hierro que están presentes en la composición de los minerales destruidos por el viento y el agua. Un ejemplo sorprendente de mineral de hierro en dichos depósitos es el mineral de hierro marrón.
Los yacimientos más famosos y grandes son la cuenca de Lorena en Francia y la de Kerch en la península del mismo nombre (Rusia).
- Depósitos Skarn. Por lo general, el mineral es de origen ígneo y metamórfico, cuyas capas, después de la formación, fueron desplazadas en el momento de la formación de las montañas. Es decir, el mineral de hierro, ubicado en capas a cierta profundidad, se desmoronó en pliegues y se trasladó a la superficie durante el movimiento de las placas litosféricas. Dichos depósitos se ubican con mayor frecuencia en áreas plegadas en forma de capas o pilares de forma irregular. Formado por magma. Representantes de dichos depósitos: Magnitogorsk (Urales, Rusia), Sarbayskoye (Kazajstán), Iron Springs (EE. UU.) y otros.
- Depósitos de mineral de titanomagnetita. Su origen es ígneo, se encuentran con mayor frecuencia en afloramientos de antiguos lechos rocosos: escudos. Estos incluyen cuencas y depósitos en Noruega, Canadá, Rusia (Kachkanarskoye, Kusinskoye).
- Alrededor de cien depósitos minerales fueron descubiertos en Rusia en 2016
Los depósitos menores incluyen: depósitos de apatita-magnetita, magno-magnetita, siderita, ferromanganeso desarrollados en Rusia, Europa, Cuba y otros.
Cómo se extrae el mineral de hierro
Las vetas de mineral de hierro se encuentran a diferentes profundidades, lo que determina sus métodos de extracción de las entrañas.
Forma de carrera
El método de extracción más común se utiliza cuando los depósitos se encuentran a una profundidad de unos 200-300 metros. El desarrollo se lleva a cabo mediante el uso de potentes excavadoras y plantas trituradoras de rocas. Después de eso, se carga para su transporte a las plantas de procesamiento.
Método de la mina
El método del pozo se utiliza para capas más profundas (600-900 metros). Inicialmente, se perfora el sitio de la mina, desde donde se desarrollan derivas a lo largo de las vetas. Desde donde la roca triturada se alimenta «a la montaña» con la ayuda de transportadores. El mineral de las minas también se envía a las plantas de procesamiento.
Hidroextracción
En primer lugar, para la producción hidráulica de fondo de pozo, se perfora un pozo hasta la formación rocosa. Después de eso, las tuberías se llevan al objetivo, el mineral se tritura con una poderosa presión de agua con una extracción adicional. Pero este método hoy en día tiene una eficiencia muy baja y se usa muy raramente. Por ejemplo, el 3% de las materias primas se extraen por esta vía y el 70% por las minas.
Después de la extracción, el material de mineral de hierro debe procesarse para obtener la principal materia prima para la fundición de metales.
Enriquecimiento de mineral de hierro
Dado que hay muchas impurezas en la composición de los minerales, además del hierro necesario, para obtener el máximo rendimiento útil, es necesario limpiar la roca preparando el material (concentrado) para la fundición. Todo el proceso se lleva a cabo en plantas de extracción y procesamiento. Para varios tipos de minerales, se aplican sus propios métodos y métodos de purificación y eliminación de impurezas innecesarias.
Por ejemplo, la cadena tecnológica de enriquecimiento del mineral de hierro magnético es la siguiente:
- Inicialmente, el mineral pasa por la etapa de trituración en plantas de trituración (por ejemplo, trituradoras de mandíbula) y es alimentado por una cinta transportadora a la estación de separación.
- Usando separadores electromagnéticos, las partes de piedra de hierro magnética se separan de los desechos de roca.
- Después de eso, la masa de mineral se transporta a la siguiente trituración.
- Los minerales triturados se trasladan a la siguiente estación de limpieza, los llamados tamices vibratorios, aquí se tamiza el mineral útil, separado de la roca liviana innecesaria.
- La siguiente etapa es la tolva de mineral fino, en la que las pequeñas partículas de impurezas se separan mediante vibraciones.
- Los ciclos subsiguientes incluyen la siguiente adición de agua, trituración y paso de la masa de mineral a través de bombas de lodos, eliminación de lodo innecesario (roca estéril) junto con el líquido y trituración nuevamente.
- Después de repetidas limpiezas con bombas, el mineral ingresa a la llamada criba, que una vez más limpia los minerales por el método gravitatorio.
- La mezcla repetidamente purificada va a un deshidratador que elimina el agua.
- El mineral drenado vuelve a pasar a los separadores magnéticos y solo después a la estación de gas-líquido.
El enriquecimiento da como resultado concentrado de mineral de hierro utilizado en la fundición.
Uso de mineral de hierro
Está claro que el mineral de hierro se utiliza para obtener metal. Pero, hace dos mil años, los metalúrgicos se dieron cuenta de que, en su forma pura, el hierro es un material bastante blando, cuyos productos son ligeramente mejores que el bronce. El resultado fue el descubrimiento de una aleación de hierro y acero al carbono.
Hoy en día, una enorme lista de productos, equipos y máquinas está hecha de este metal. Sin embargo, la invención del acero estuvo asociada al desarrollo de la industria armamentística, en la que los artesanos buscaban obtener un material con fuertes características, pero al mismo tiempo, con excelente flexibilidad, maleabilidad y otras características técnicas, físicas y químicas. Hoy en día, el metal de alta calidad tiene otros aditivos que lo alean, agregando dureza y resistencia al desgaste.
El segundo material que se produce a partir del mineral de hierro es el hierro fundido. También es una aleación de hierro con carbono, que contiene más del 2,14%.
Durante mucho tiempo, el hierro fundido se consideró un material inútil, que se obtenía violando la tecnología de fundición de acero o como un subproducto que se deposita en el fondo de los hornos de fundición. Básicamente, se tiró, no se puede forjar (frágil y prácticamente no dúctil).
Hoy en día, el hierro fundido se usa en muchas industrias, especialmente en la ingeniería mecánica. Además, este metal se utiliza para producir acero (hornos de hogar abierto y el método Bessmer).
Con el crecimiento de la producción, se requieren cada vez más materiales, lo que contribuye al desarrollo intensivo de los yacimientos. Pero los países desarrollados consideran más conveniente importar materias primas relativamente baratas, reduciendo el volumen de su propia producción. Esto permite a los principales países exportadores aumentar la producción de mineral de hierro con su posterior enriquecimiento y venta como concentrado.
