Залізні руди

Залі́зні ру́ди — природні мінеральні утворення, що містять залізо у таких сполуках і концентраціях, за яких їх промислове використання технічно можливе і економічно доцільне.

Історична довідка

Початки металургії заліза датують 18–16 ст. до н. е. Спершу видобували метеоритне залізо, згодом — рудне. Однією з перших територій зародження металургії заліза вважають схід та південний схід Причорномор’я, регіон розселення картвельських племен. Первісними рудами були гематит (червоний залізняк) і магнетитові піски. На території Колхіди (Західна Грузія) дослідниками виявлено найдавніший центр металургії заліза з численними об’єктами розробки руд та залізоплавильними майстернями. Залізні вироби набули широкого розповсюдження у 9–7 ст. до н. е. Упродовж тривалого часу якісне залізо було рідкістю і конкурувало з бронзою. Рудне залізо вперше отримано в середині 3 тисячоліття до н. е. Найбільш обґрунтованою версією отримання першого металу із залізних руд є спроби додавання їх до складу шихти мідних витопів як флюсу або лігатури. Дослідження стародавніх залізних браслетів, виявлених у Тімні, свідчать, що залізо для їх виготовлення з’явилось у процесі витоплення міді й було побічним продуктом використання залізної руди як флюсу. Найдавніша письмова згадка про якісне осталене залізо збереглася на знайденій у Північній Месопотамії глиняній табличці 1400 до н. е.

Важливу роль у розвитку металургії заліза та виробництві залізних знарядь відіграло Північне Причорномор’я. Провідниками культурного прогресу у Східній Європі 11–7 ст. до н. е. були кімерійці, які кочували від Кавказу до Фракії здебільшого степами півдня України й вели завойовницький спосіб життя, що потребувало ефективної зброї. У 7 ст. до н. е. Північне Причорномор’я було населене скіфами, які запозичили й удосконалили місцеве виробництво заліза з руди. У скіфів уперше з’явився принципово новий тип плавильного горна — наземна сиродутна піч із шлаковипуском. Ця стаціонарна конструкція відкрила новий етап у розвитку металургії. Завдяки високій продуктивності було ліквідовано нестачу заліза й суттєво знижено його вартість.

Велику кількість залишків металургійних і ковальських промислів скіфського часу виявлено в Кам’янському городищі поблизу м. Нікополя, на Шарпівському городищі, Пилипенковій Горі (обидва — Черкаська область), в Лютежі (Київська область), Ремізівцях (Львівська область) та інших археологічних об’єктах України.

Характеристика

Загалом відомо понад 300 мінералів, що містять залізо.

Найважливіші: магнетит (72,4 % Fe), гематит (70 % Fe), гетит (62,9 % Fe), лепідокрокіт (62,9 % Fe), лімоніт (40-62 % Fe), сидерит (48,2 % Fe), ільменіт (36,8 % Fe), шамозит (34–42 % FeO), вівіаніт (43,0 % FeO), скородит (34,6 % Fe2О3), ярозит (47,9 % Fe₂О₃). Бідні руди (до 46 % Fe) потребують збагачення.

Домішки: корисні — нікель, кобальт, марганець, вольфрам, молібден, хром, ванадій та інш; шкідливі — сірка, фосфор, цинк, свинець, арсен, мідь. Родовища залізних руд промислового значення пов'язані з ендогенною, екзогенною та метаморфогенною серіями. Серед них за генезисом виділяють магматичні, карбонатні, скарнові, вулканогенні гідротермальні, вулканогенно-осадові, кори вивітрювання, осадові, метаморфогенні.

Запаси та поширення

Запаси

Оцінки запасів залізних руд у світових запасах різняться залежно від джерел.

За даними російских джерел (2014), ресурси залізних руд виявлені в 98 країнах світу, світові прогнозні запаси оцінювали в 790 млрд тонн; підтверджені світові запаси — 206,9 млрд т (27 %), Україна (11,7 %), Бразилія (11,1 %), Китай (10,2 %), Австралія (7,3 %), США (3,3 %), Індія (3,2 %).

На початку 21 ст. українські джерела наводили таке співвідношення: Україна — 16 %; Росія і Австралія — по 15 %; Китай — 11 %; США — 9 %; Бразилія і Казахстан — по 6 %; інші країни — 22 %.

Поширення

Магматичні родовища залягають на великих площах у вигляді лаколітів. Представлені титаномагентитовими та ільменіт-титаномагнетитовими покладами. Розташування: Росія — в Карелії (Пудожгірське), на Уралі (Качканарське, Гусівгірське, Першоуральське та ін.), Гірському Алтаї (Харлівське), Східних Саянах (Лисаківське, Кручинівське, Мало-Тагульське); у США (Тегавус), Норвегії (Телнес), Швеції (Таберг).

Карбонатитові родовища розміщені в лужно-ультраосновних інтрузивах центрального типу. Відомі на Балтійському щиті (Африканда, Ковдор), Сибірській платформі (Гулинський масив), Африканській платформі [[[Уганда]] (Сукулу), Зімбабве (Дорова), ПАР (Люлекоп)].

Скарнові родовища скарново-магнетитових покладів розповсюджені на Уралі (Високогірське, Гороблагодатське та інші), в Кустанайській області Казахстану (Сарбайське, Соколівське, Качарське та інші), Західному Сибіру (Таштагольське, Абаканське, Тейське та інші), Кавказі (Дашкесанське), в США (Айрон-Спрінге, Адирондак та інш.), Центральній Європі (Рудні гори), Італії, Болгарії, Румунії, Японії, Китаї тощо.

Вулканогенні гідротермальні родовища парагенетично пов'язані з трапами. Відомі на Сибірській платформі (Коршунівське, Рудногірське, Нерюндінське та Тагорське). Представлені зонами вкрапленості в метасоматитах, жильними тілами та платоподібними покладами метасоматичного зміщення карбонатних порід.

Вулканогенно-осадові родовища розміщені в синклінальних (див. Синкліналь) зонах евгеосинклінальних формацій. Представлені Західним Каражалом у Центральному Казахстані, Холзунським у Гірському Алтаї, Терсинською групою у Кузнецькому Алтаї, Лан і Діль у Німеччині, г. Джебілег та Мешері Абделазіс в Алжирі. Рудні пласти та лінзи деформовані складчастими і розривними дислокаціями разом зі вмісною товщею. Руди представлені гематитом, рідше магнетитом і сидеритом. В них зустрічаються сульфіди, хлорит, кварц та інші нерудні мінерали. Промислове використання родовищ цієї групи незначне.

Осадові морські родовища у вигляді сидеритових (у зоні окислення бурозалізнякових) пластових покладів у морських теригенно-карбонатних відкладеннях відомі на західних схилах Південного Уралу в давньому ядрі герцинського антиклінорію. Залягають у протерозойських сланцево-карбонатних відкладеннях. Найбільшими з них є Бакальські, а також дрібні родовища в Комарово-Зигзагінському і Катав-Іванівському районах. Геосинклінальні морські гематитові родовища в теригенно-карбонатних відкладах відомі у Ангаро-Пітському залізорудному басейні (Росія), у США (Клінтон у Аппалачах), Африці (Бафінг-Бакайський басейн в Малі) та Північній Австралії.

Платформні морські родовища сидерит-лепто-хлорит-гідрогематитових бобово-оолітових руд в карбонатно-теригенових відкладах представлені Керченським (Україна), Аятським і Західно-Сибірським басейнами (РФ), а також Лотаринзьким залізорудним басейном мінетових (дрібноолітових) руд на території Франції, Німеччини, Бельгії та Люксембургу. Значно розвинуті вони і в Китаї.

Осадові континентальні родовища гідрогетитових бобово-оолітових озерно-болотистих покладів представлені великою кількістю дрібних відкладів у Тульському та Липецькому районах, у верхів'ї річок В’ятка, Кама, Сисола; в північній частині Руської платформи (усі — РФ). Для руд характерним є низький уміст заліза (30–35 %). Поклади витягнуті на десятки кілометрів уздовж русел палеорічок. Представлені основними русловими відкладами — лінзовидними, овальними та неправильної форми пойменними покладами, що супроводжують їх. Родовища такої формації втратили промислове значення.

Метаморфогенні родовища містять поклади залізистих кварцитів і багатих метаморфічних руд давніх формацій. Залізисті кварцити притаманні тільки докембрійським складчастим областям. Родовища залягають у метаморфізованих осадових комплексах геосинкліналей кристалічних щитів, складчастих фундаментів давніх платформ, в ядрах антикліноріїв більш молодих складчастих областей. Вони є переважно морськими хемогенними осадами і достатньо чітко відокремлені серед теригенних і вулканогенно-осадових вміщуючих комплексів.

Залізні руди в Україні

Зосереджені в Криворізькому та Керченському залізорудних басейнах, Криворізько-Кременчуцькій, Білозерсько-Оріхівській, Одесько-Білоцерківській металогенічних зонах, Приазовській та Придніпровській металогенічних областях.

Розвідані запаси залізних руд оцінюються станом 01.01.2018 Державною комісією з запасів корисних копалин у 27,4 млрд т. (А+В+С1 – 19,7). 60 із 88 родовищ розташовані в Криворізькому басейні (18,7 млрд т). Запаси залізної руди у Кременчуцькому залізорудному районі оцінені в 4,5 млрд т, в Білозерському залізорудному районі — 2,5 млрд т, в Керченському родовищі — 1,4 млрд т. Прогнозні запаси залізних руд в Україні оцінювали в 20 млрд т. Значна їх кількість залягала близько до поверхні і видобуток вели відкритим способом. Закордонні експерти оцінювали запаси залізних руд в Україні в 30 млрд т.

За матеріалами Державного інформаційного геологічного фонду України запаси залізних руд, що не розробляються (категорій A+B+C1), оцінювали в 26,1 млрд т, а категорії С2 — в 4,3 млрд т; запаси, що розробляються (категорій A+B+C1), становили 17,7 млрд т, категорії С2 — 2,7 млрд т. Серед руд родовищ основного Криворізького басейну виділяли багаті (магнетитові й гематит-магнетитові із середнім вмістом заліза 58,1 %) і бідні (залізисті кварцити із середнім умістом заліза 33,3 %).

Родовища залізних руд метаморфогенні, пов'язані із залізисто-кременистими формаціями докембрію (Кривбас, Кременчуцький, Приазовський, Білозерський та інші райони) й осадовими породами неогену (Керченський басейн). Основні запаси пов'язані з першим типом. Серед них виділяли: багаті руди (вміст Fe 46–70 %) та залізисті кварцити (10–45 %). Багаті руди переважно гематитові. Рудні тіла пластові, стовпоподібні та лінзові потужністю від 2–4 до 100–120 м. Потужність промислових пластових рудних тіл залізистих кварцитів — від 10 до 500–600 м. Осадові залізні руди представлені пластами (від 2–3 до 15 м).

Видобуток залізних руд у 2017 в Україні становив 161,2 млн т.

Цитата

Уривок з праці Г. Агриколи «Про гірничу справу та металургію» («De Re Metallica», 1556), присвячений опису добування заліза з руди:
«...залізну руду ми випробуємо в ковальському горні. Вона обпалюється, дробиться, відмивається, сушиться. У збагачений матеріал встромляють магніт, притягують до себе залізні частинки, які пір'їнкою здувають з нього в тигель. Магніт доти встромляють в матеріал і пір'їнкою здувають прилиплі до нього залізні частинки, поки ще залишається якась їх кількість, яку він міг би до себе притягнути. Всі витягнуті магнітом залізні частинки розігрівають в тиглі разом з селітрою, поки вони не розплавляться ; при цьому виникає залізний корольок. Якщо магніт швидко і легко притягує до себе залізні частинки, ми приходимо до висновку, що руда багата залізом, якщо ж він притягує їх повільно, руда бідна. Якщо магніт зовсім не притягує до себе будь-яких залізних частинок, ясно, що руда містить в собі вельми мало заліза або не містить його зовсім.»

 (Цит. за джерелом: Агрікола Г. Про гірничу справу в дванадцяти книгах (книги I–VI)/ Переклад і редакція В. Білецького, Г. Гайка. Донецьк: Східний видавничий дім, 2014. 232 с.)

Література

1. Галецький Л. С. Атлас «Геологія і корисні копалини України» / Галецький Л. С., Чернієнко Н. М., Брагін Ю. М. [та ін.] ; під ред. Л. С. Галецького. Київ : УІЦПТ «Геос-ХХІ століття», 2001. 168 с.
2. Гурський Д. С. Металічні корисні копалини // Металічні і неметалічні корисні копалини / Гурський Д. С., Єсипчук К. Ю., Калінін В. І. [та ін.] ; Наук. ред. М. П. Щербак, О. Б. Бобров. НАН України, Держ. геолог. служба України. Київ : Центр Європи, 2006. Т. 1. 739 с.
3. С. В. Паньков. Залізовидобувне і ковальське виробництво давньоруського Києва та його околиць. Київ : Інститут археології України, 2012. 240 с. URL: http://www.vgosau.kiev.ua/load_books/Pan%60kov_book.pdf
4. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. Донецьк : Східний видавничий дім, 2004–2013.
5. Агрікола Г. Про гірничу справу в дванадцяти книгах (книги I–VI)/ Переклад і редакція В. Білецького, Г. Гайка. Донецьк: Східний видавничий дім, 2014. 232 с.
6. Żaba J., Ilustrowana encyklopedia skał i minerałów, Chorzów: Wydawnictwa Videograf, 2014. 504 s.
7. Гайко Г. Гірництво в історії цивілізації / Геннадій Гайко, Володимир Білецький. Київ : Вид. дім "Києво-Могилянська академія", 2016. 488 с.
8. Мінеральні ресурси України : Щорічник / С.І. Примушко ; В.С. Лабузна ; В.Ф. Величко. ДНВП «Геоінформ України». Київ, 2018. 270 с.
9. Mineral commodity summaries 2019. U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey. Reston, Virginia, 2019.