Способ добычи железной руды 4 класс окружающий мир

Железная руда: типы, способы добычи, сфера применения

Железная руда – важный ископаемый продукт, который человечество стало добывать много столетий назад. С давних времён железо нашло широкое применение в бытовых и прочих условиях жизни человеческого общества. Одно из ключевых преимуществ и свойств железной руды – возможность изготовления стали, получаемой в процессе её плавки.

Руда железа может иметь различные свойства, минеральный состав, а также процентное соотношение примесей и металлов в зависимости от типа и места её разработки. Найти места добычи железорудных минералов с соответствующим техническим оснащением не представляется сложной задачей, поскольку железо составляет более 5% твёрдых залежей земной коры по всей поверхности планеты. Согласно Википедии и другим достоверным источникам, железная руда занимает четвёртое место по распространённости среди полезных ископаемых, добываемых в окружающем мире.

Тем не менее, найти этот металл в природе в чистом виде не представляется возможным – отыскать его можно в определённых количествах в большинстве известных типов и вида камня (горных пород). Минералы (железорудные) одни из наиболее выгодных в плане добычи. От характера происхождения железной руды зависит количественное содержание в ней железа.

Как выглядит руда железа и что собой представляет?

В качестве ключевого химического элемента железо входит в состав множества горных пород. Тем не менее, далеко не каждая такая порода может быть потенциальным сырьевым продуктом для добычи и разработки. Целесообразность разработки железных руд, как таковых, во многом зависит от процентного состава.

Его добычей плотно занялись более 3 тысяч лет назад, что обусловлено возможностью изготавливать на основе железа более качественных и прочных изделий в сравнении с бронзой и медью, которые стали добываться ещё раньше. Уже в те времена, мастера, работавшие с плавильнями, могли точно различать виды железной руды.

В настоящее время принято выделять несколько типов сырья, пригодного для последующей выплавки полезного металла:

• магнетиновый;
• магнетино-апатитный;
• магнетино-титановый;
• гидрогетит-гетитовый;
• гематито-магнетиновый.

Богатым считается месторождение железной руды с процентным составным содержанием железа 57%. Но, как уже было сказано выше, целесообразными могут быть разработки залежей, в которых руда содержит 26% этого полезного металла. В составе горных пород железо преобладает в виде оксидов. Остальные составляющие представляют собой фосфор, серу и кремнезёмы.

Существуют таблицы железной руды, в которых отражен её сырьевой, химический состав и процентное содержание железа. Если руководствоваться численными показателями большинства таких таблиц, то условно можно разделить ценные руды по степени их богатства и свойствам на 4 категории

• очень богатые – содержание основного металла более 65%;
• умеренно богатые – средний процент железа 60-65%;
• умеренные – от 45% и более;
• бедные – менее 45% добываемых полезных элементов в целом.

В зависимости от количества побочных примесей, входящих в состав разрабатываемого месторождения железа, требуется большее или меньшее количество энергии на переработку. От этого во многом зависит эффективность производства готовой продукции на основе железа.

Характер происхождения

Большая часть известных рудниковых типов была сформирована под влиянием трёх основных факторов. От них, собственно, зависят особенности и характеристики руды железа.

Магматическое формирование. Магматические составы формировались под воздействием высоких температур магмы либо при условии высокой активности древних вулканов. По сути, имели место естественные процессы перемешивания и переплавки горных пород.

Эта разновидность полезных ископаемых представляет собой кристаллические минеральные ископаемые соединения, отличающиеся высоким процентом содержания железа. Залежи магматических ископаемых, как правило, можно обнаружить в зонах старинного образования гористых местностей. Именно в этих местах расплавленные вещества подходили максимально близко к поверхностным слоям почвы.

Метаморфическое формирование. В процессе такого формирования образуются минералы осадочного типа. Суть этого процесса сводится к передвижению отдельных участков коры Земли при котором определённые пласты, богатые определёнными элементами, попадают под породы, залёгшие выше.

Полезные ископаемые, которые образовались при очередном перемещении, мигрируют ближе к земляной поверхности. Железная руда, которая образуется в процессе метаморфического формирования, как правило, имеет высокое процентное содержание полезных металлических соединений и располагается не слишком глубоко от поверхности. Один из наиболее распространённых примеров – железняк магнитный, содержащий в своём составе до 75% железа.

Осадочное формирование. В данном случае основные факторы этого типа формирования рудников – естественные силы природы, в частности ветры и вода. Пласты породы подвергаются разрушению и перемещению в низины – именно здесь они скапливаются, формируя отдельные слои. В качестве реагента выступает вода, которая выщелачивает исходные материалы. В ходе таких процессов формируются залежи бурого железняка, представляющего собой рассыпчатую, разрыхлённую массу с высоким содержанием минеральных примесей и процентным содержанием железа до 35-40%.

За счёт различной специфики образования метаморфических пород сырьё часто перемешивается внутри пластов с магматической породой, известняком и глиной. В одном и том же месторождении, обозначенном соответствующим знаком на карте, обнаруживаются различные по происхождению залежки, которые перемешаны между собой. Места, предположительно богатые осадочными железными рудами в этом случае определяются в ходе геологических разведочных мероприятий.

Основные свойства и типы. Из какой руды получают железо?

К наиболее распространённому типу принято относить красный железняк, основой которого служит гематитовый оксид. В его составе содержится минимум побочных примесей и свыше 70% железа.

Следующий по распространённости – бурый железняк (лимонит), представляющий собой оксид железа, содержащий в своём составе H₂O. Как правило, в состав лимонита входит порядка четверти процентного содержания железа. В природе бурый железняк можно встретить в форме пористых, рыхлых пород, содержащих фосфор и марганец. В качестве пустой породы в руде содержится глина.

Магнитная руда железа содержит в своём составе магнитный оксид, свойства которого теряются в условиях сильного нагрева. В природе встречается намного реже вышеперечисленных пород и по процентному соотношению железа в некоторых случаях не уступает красному железняку.

Железняк шпатовый – рудная порода, содержащая сидерит с высоким содержанием глины в составе. Это весьма редкая порода, а за счёт малого содержания железа добывают его намного реже, особенно если речь идёт о промышленном применении.

Помимо оксидов существуют другие железорудные типы, в основу которых входят карбонаты и силикаты.

Географическое расположение ключевых месторождений

Все основные месторождения принято делить на:

1. Метаморфогенные – кварцитовые залежи;
2. Экзогенные – бурый железняк и прочие осадочные породы;
3. Эндогенные – преимущественно титаномагнетитовые составы.

Подобные рудные залежи встречаются практически на каждом континенте. Большая часть железорудных залежей находится на территории стран СНГ, в частности это территория Казахстана, России и Украины. Достаточно большими запасами железорудных скоплений могут похвастать такие государства, как ЮАР, Индия, США, Австралия, Канада и Бразилия. Существуют карты месторождений железной руды, как в мировых масштабах, так и с более подробным указанием залежей на территории конкретного государства.

Значение железной руды и сферы, в которых она используется

По преимуществу все отрасли, в которых задействованы эти полезные ископаемые, связаны с металлургической сферой. По большей части руду железа используют при выплавке чугуна с использованием конверторной или мартеновской печи. В свою очередь чугун широко применим во многих промышленных отраслях.

Сегодня крайне популярен и активно изготавливается и другой сверхпрочный, антикоррозийный сплав – сталь, для чего также используются железорудные ископаемые. Это наиболее популярный промышленный сплав, который славится устойчивостью к коррозии и высокой прочностью.

Стальные и чугунные материалы применяют в следующих отраслях:

• ракетостроительная и военная промышленность, производство специальной техники;
• машиностроение, включая изготовление станков и прочих заводских механизмов;
• автомобильное производство (изготавливаются автомобильные рамы, элементы двигателей, корпуса и прочие механические узлы);
• добывающая промышленность (производство тяжёлого добывающего оборудования и прочей спецтехники);
• строительство – армирующие материалы, создание несущего каркаса.

Способы добычи

Методы и способы извлечения рудных ископаемых ресурсов из недр зависят от глубины, на которой залегает искомый материал. В этом контексте принято выделять три основных способа:

Скважинный метод (гидродобыча) – для работы таким способом специалисты бурят скважины, достигающие пластов пород. В образовавшиеся створы помещаются трубчатые конструкции, через которые мощной водной струёй производится дробление материала и её извлечение. Это наименее эффективный, косный и устаревший метод, который в наши дни используется достаточно редко.

Шахтенный метод – используется при условии, что пласты залегают более глубоко (до 900 метров). Прежде всего прорубаются шахтенные створы – от них по пласту разрабатываются штреки. Порода дробится и поступает на поверхность по специальным транспортёрам.

Карьерный метод – в отличие от скважинного, считается наиболее распространённым. Его используют для работы на средней глубине (до 300 метров). Для разработки применяются мощные экскаваторы и механизмы, дробящие породу. После дробления материал отгружают и транспортируют прямиком на обогатительный комбинат.

Как обогащаются железорудные материалы?

В силу существования различных типов руд по степени того, сколько железа содержится в руде, менее обогащённые материалы отправляются на специальные комбинаты, где они подвергаются сортировке, дроблению, сепарации и агломерации.

В целом можно выделить 4 основных метода рудного обогащения:

Флотация. Специально подготовленная пылеобразная масса погружается в H₂O с добавлением воздуха и веществ, которые называются флотационными реагентами. Отсюда и название самого процесса – флотация. Они соединяют частицы железа с пузырьками воздуха и поднимает их на поверхность в пенистом виде. Пустые породы оседают на дне.

Магнитная сепарация. Самый распространённый способ, основанный на разнице воздействия магнетизма на различные составляющие рудной массы. Сепарация может проводиться в случае с мокрыми и сухими породами. В ходе переработки используются барабанные механизмы, оснащённые мощными электромагнитными элементами.

Гравитационная очистка. Для её проведения используются специальные суспензии с плотностью ниже плотности железа и выше плотности пустых пород. Естественные силы гравитации выталкивают побочные составляющие кверху, а суспензия вбирает в себя частицы железа и оставляет их снизу.

Промывка. Используется для устранения из добываемых материалов песков и глины – для их отделения достаточно использовать водную струю под большим напором. Процесс происходит под высоким давлением и обеспечивает до 5% обогащения. Это сравнительно малый показатель, потому этот метод всегда используется в паре с другими способами.

Источник

Окружающий мир 4 класс 1 часть Наши подземные богатства стр. 149 – 159

1. По карте на с. 58 — 59 определи, какими условными знаками обозначают различные полезные ископаемые. Есть ли среди них те, которые добывают в вашем крае? Узнай по карте, где ещё добывают эти полезные ископаемые.

Каждому полезному ископаемому на карте соответствует свой особенный условный значок. Например, нефть показывается чёрной пирамидкой, уголь — чёрным квадратиком, железные руды — чёрным треугольником, а золото — чёрно-белым кружком.

В нашем крае добывают несколько видов полезных ископаемых. Это каменный уголь, железные руды, торф, апатиты, золото.

Практическая работа

1. Определите название полезного ископаемого, образец которого вам выдан учителем. Используйте для этого атлас-определитель.

Учитель выдал нам образец каменного угля. Это кусок камня, чёрного цвета, блестящий на сколах, твёрдый и хрупкий.

2. Изучите свойства этого полезного ископаемого и заполните таблицу в рабочей тетради.

К основным свойствам каменного угля относятся:

Состояние плотное, твёрдое. Цвет чёрный, непрозрачный, блестит. Каменный уголь горючий, очень хрупкий.

3. Познакомьтесь с применением данного полезного ископаемого. Эти сведения найдите в учебнике.

Каменный уголь используют как топливо и как сырьё для химической промышленности.

4. Узнайте, где и как добывают в вашем крае данное полезное ископаемое. Эту информацию можно найти в краеведческой литературе.

Каменный уголь добывают на востоке Новосибирской области, на Колыванском угольном разрезе.

5. Обобщите изученное. С этой целью составьте описание изученного полезного ископаемого по плану:

Вариант 1

Описание полезного ископаемого “Каменный уголь” по плану для 4 класса

1. Название — каменный уголь
2. Условное обозначение на карте — чёрный квадрат
3. Основные свойства — твёрдый, чёрного цвета, непрозрачный, горит.
4. Применение — топливо и сырьё для химической промышленности.
5. Места и способы добычи в нашем крае — Колыванский разрез, добыча открытым способом.

Вариант 2.

Учитель выдал образец нефти. Это густая маслянистая жидкость тёмного цвета.

К основным свойствам нефти относятся:

Жидкое состояние, цвет чёрный, отсутствие блеска, но резкий запах. Нефть — горючее вещество.

Нефть используют для получения топлива, пластмасс, химического волокна.

В Тюменской области нефть добывают на севере, в Ханты-мансийском автономном округе.

Описание полезного ископаемого “Нефть” по плану для 4 класса

1) название — нефть

2) условное обозначение на карте — чёрная пирамидка

3) основные свойства — жидкая, чёрная, непрозрачная, горит, резко пахнет.

4) применение — топливо, получение пластмасс, химических волокон.

5) места и способы добычи в нашем крае — Ханты-мансийский автономный округ, добыча из скважин.

6. Прочитай текст. Используй его при рассказе о подземных богатствах.

Рассказ о подземных богатствах для 4 класса

Подземные богатства бывают неорганическими, то есть изначально являвшимися объектами неживой природы. Таковы гранит, железные руды, золото и многие другие горные породы и минералы.

Но есть подземные богатства, которые были образованы из останков живых существ, обитавших на нашей планете миллионы лет назад. Эти существа давно умерли, их останки стали торфом, углем, нефтью, а мы до сих пор используем эти подземные богатства в своих целях.

Это показывает, какой глубокой может быть связь между природой и человеком.

Проверь себя

1. Определи по образцам и назови важнейшие полезные ископаемые своего края.

Важнейшими полезными ископаемыми Московской области являются: гранит, известняк, кварц, торф

2. Опиши любое полезное ископаемое вашего края (по своему выбору).

Описание полезного ископаемого “Гранит” для 4 класса

Это твёрдая горная порода, состоящая из зёрен шпата, кварца и слюды. Гранит очень твёрдый, непрозрачный, блестит. Негорючий. На карте обозначается тремя крестиками.

Добывается гранит в разрезах, открытым способом. Месторождение находится в Волоколамском районе.

Применение гранита — строительство.

3. Почему к подземным богатствам нужно относиться бережно?

Полезных ископаемых много, но их запасы не безграничны. И если тратить их бездумно, расточительно, то очень скоро запасов полезных ископаемых на планете не останется.

Задания для домашней работы

1. Подумай, использует ли твоя семья в домашнем хозяйстве какие-нибудь полезные ископаемые или продукты их переработки. Если да, то какие и с какой целью?

В нашей семье используются:

Поваренная соль для приготовления пищи. Используются пластмассы, масла, бензин для автомобиля — это продукты переработки нефти. Мы пользуемся металлической посудой и инструментами — это продукты переработки железных и цветных руд. Мы пользуемся карандашами, в которых стоят стержни из графита. Мы используем электронику, электропроводку, электроприборы, в которых используются медь, алюминий, кремний, золото, серебро. Мы используем стекло, которое является продуктом переработки песка и кварца. Даже наш дом сделан из кирпича, цемента, бетона, железа.

2. В краеведческом музее познакомьтесь с разделом о полезных ископаемых вашего края и их переработке. На каких предприятиях вашего края перерабатывают полезные ископаемые? Что из них производят?

В нашем крае много месторождений железной руды. Её перерабатывают на металлургических предприятиях, комбинатах. Там из железной руды сперва получают чугун, потом сталь, из которой делают много полезных вещей.

А также у нас в крае есть месторождения нефти, которую перерабатывают на химических предприятиях, где получают пластик, ткани, лекарства, бензин, бытовую химию.

3. В книге «Великан на поляне» прочитай рассказ «И камень достоин уважения». Проанализируй своё поведение в природе. Чему может научить тебя этот рассказ?

Этот рассказ учит нас бережно относиться к объектам неживой природы, в частности к камням и скалам. Камни-валуны являются свидетелями древнего оледенения, они часть истории нашего края. Скалы — красивы сами по себе, а разные надписи на них только портят эту чистую природную красоту.

На следующем уроке

Вспомни, что такое почва. Каково её главное свойство?

Почва — это верхний тонкий слой поверхности планеты. Её главное свойство — плодородие.

Источник