Rautamalmit – hematiitti, magnetiitti, esiintymät ja käyttö

Rautamalmit: hematiitti ja magnetiitti, esiintymät, synty ja teollinen käyttö — selkeä opas malmin hyödyntämiseen ja raudan tuotantoon.

Rautamalmit ovat kiviä ja mineraaleja, joista voidaan saada metallista rautaa. Rautamalmeja erotellaan laadun ja rauta‑(Fe)‑pitoisuuden mukaan: korkealaatuiset malmit voidaan usein käyttää lähes suoraan teollisuudessa, kun taas matalampipitoiset vaativat rikastusta ennen sulatusta tai pelletöintiä.

Malmit, joissa on runsaasti hematiittia tai magnetiittia (yli 60 % rautaa), tunnetaan nimellä "luonnonmalmi" tai "suoraan laivaliikenteessä oleva malmi". Näitä kutsutaan yleisesti myös englanniksi direct shipping ore (DSO) — eli malmi, jota voidaan kuljettaa suoraan rautaa jalostavaan tuotantoon ilman merkittävää rikastusta. Tällaiset malmit voidaan usein syöttää suoraan raudanvalmistuksen masuuneihin tai käytettäväksi pelletöitynä.

Hematiitti ja magnetiitti — erot ja ominaisuudet

Hematiitti (Fe2O3) on punertava tai tummanharmaa rautamineraali, josta saadaan typillisesti korkealaatuista rautapitoista malmia. Hematiitti voi esiintyä massiivisena, läpikuultavana tai hienorakeisena, ja sen väri ja juova (pölyväri) ovat tunnusomaiset.

Magnetiitti (Fe3O4) on voimakkaasti magneettinen rautamineraali, mikä tekee siitä erityisen hyödyllisen rikastuksessa, koska sen voi erottaa magneettisesti rikastamalla. Magnetiitista saadaan usein myös erittäin korkea‑laatuista rautakonseptia, ja se soveltuu hyvin pelletöitäväksi.

Esiintymät ja geologia

Rauta esiintyy maailmassa eri tavoin:

• Arkeis‑ ja proterotsooiset kerrostuneet rautakivet (banded iron formations, BIF) ovat historiallisesti olleet tärkein korkepitoisen rautamalmin lähde. Näissä kerrostumissa vuosituhansien sedimentaatio ja kemialliset prosessit ovat muodostaneet laajoja rauta‑yhdistekerrostumia.
• Magnetiitti esiintyy myös magmaakivien yhteydessä, skarn‑ ja metamorfoituneissa esiintymissä, sekä stratabound‑tyyppisissä malmeissa.
• Maan piilevät ja vanhat mantereet kantavat usein runsaita rautamalmeja, kun taas nuoret tuliperäiset saariketjut (Japani, Havaiji) sisältävät tyypillisesti pääosin basalttia ja vähemmän raskasmetalleja. Tämän vuoksi esimerkiksi Brittein saaret, jotka ovat osa muinaista mannerkokonaisuutta, voivat kantaa laajempaa metallimalmien valikoimaa.

Monet tunnetut rautakaivokset sijaitsevat mm. Australiassa (Pilbara ja Hamersley), Brasiliassa (Carajás, Quadrilátero Ferrífero), Venäjän Kurskin magneettinen anomalia, Intiassa ja Kiinassa sekä Pohjoismaissa (esim. Ruotsin Kiruna). Nyky‑Japanissa käytettävän teräksen tärkein malmin lähde on usein Länsi‑Australia, josta tuodaan suuri osa raaka‑ainetarpeesta.

Rikastus, jalostus ja käyttö

Rautamalmin jalostusketju alkaa malmin louhinnasta ja jatkuu rikastuksella, pelletöinnillä ja sulatuksella. Yleisiä rikastusmenetelmiä ovat murskaus, jauhaminen, magneettinen erotus (erityisen tehokas magnetiitille), painovoimaerotus ja flotaatio. Rikastuksen jälkeen malmi saatetaan pelletöidä tai sintrata ennen masuunisyöttöä.

Perinteinen reitti on masuunisulatus, jossa rautaoksidit pelkistetään hiilen avulla raudaksi (pelletistä / sintristä pig iron), ja siitä jatkojalostetaan terästä. Uudemmat menetelmät sisältävät myös suoran rautamayhdistelyn (direct reduced iron, DRI) ja kehitteillä olevia vähähiilisiä prosesseja, kuten vetyyn perustuvaa pelkistystä, joiden tavoitteena on pienentää terästeollisuuden CO2‑päästöjä.

Laadun luokittelu ja terminologia

Malmin rautapitoisuus vaikuttaa suoraan sen arvoon ja käsittelytarpeeseen. Yleisiä karkeita luokkia ovat:

• Korkealaatuinen malmi: yli noin 60 % Fe, usein suoraan käytettävissä tai vain vähäistä rikastusta vaativa (DSO).
• Keskiluokan malmi: noin 25–60 % Fe, vaatii yleensä rikastusta.
• Matala‑asteinen malmi: alle noin 25 % Fe, taloudellinen hyödyntäminen vaatii yleensä edistyneitä rikastusmenetelmiä ja suurempaa prosessointia.

Ympäristö ja kierrätys

Rautamalmin louhinnalla ja rautateollisuudella on ympäristövaikutuksia: maisemanmuutos, jätealueet ja mahdolliset happamat kaivovesivaikutukset ovat tärkeitä huomioitavia tekijöitä. Myös masuuniprosessi on perinteisesti hiilipohjainen ja tuottaa merkittävästi CO2‑päästöjä, mutta alalla kehitetään vähäpäästöisiä teknologioita.

Teräksen kierrätys on yksi tehokkaimmista tavoista säästää luonnonvaroja ja energiaa: kierrätysteräksen käyttö vähentää tarvetta tuoreelle rautamalmin louhinnalle ja pienentää energian kulutusta verrattuna neitseellisen Raudan tuottamiseen.

Yhteenveto

Rautamalmit, erityisesti hematiitti ja magnetiitti, ovat maailman tärkeimpiä metallien lähteitä. Korkeapitoiset malmit voidaan usein käyttää suoraan teollisuudessa (DSO), kun taas matalampipitoiset vaativat rikastusta ja pelletöintiä. Geologinen synty ja esiintyminen vaihtelevat laajalti, ja merkittävimmät nykyaikaiset malmialueet löytyvät mm. Australiasta, Brasiliasta, Venäjältä ja Pohjoismaista. Tulevaisuudessa painopiste on ympäristöystävällisempien jalostusmenetelmien kehittämisessä sekä kierrätyksen lisäämisessä.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on rautamalmi?

K: Kuinka paljon rautaa sen on sisällettävä, jotta sitä voidaan pitää "luonnonmalmina" tai "suorana kuljetusmalmina"?

K: Milloin ihmiset alkoivat käyttää rautaa laajalti?

K: Mistä maapallon rautavarannot tulevat?

Kysymys: Onko tulivuorten muodostamissa saariketjuissa runsaasti metallimalmeja?

K: Mistä Japani saa suurimman osan teräksestään?

Hae kirjaimella