Кроме широко известных нефти и газа существуют и другие не менее важные полезные ископаемые. К ним относятся руды, которые добываются для получения черных и путем переработки. Наличие рудных месторождений - это богатство любой страны.
Что такое руды?
Каждая из естественных наук по-своему отвечает на этот вопрос. Минералогия определяет руду как совокупность минералов, изучение которых необходимо для совершенствования процессов извлечения наиболее ценных из них, а химия изучает элементный состав руды, чтобы выявить качественное и количественное содержание в ней ценных металлов.
Геология рассматривает вопрос: «что такое руды?» с точки зрения целесообразности их промышленного использования, поскольку эта наука занимается изучением строения и процессов, происходящих в недрах планеты, условиями образования горных пород и минералов, разведкой новых месторождений полезных ископаемых. Они представляют собой участки на поверхности Земли, на которых вследствие геологических процессов накопилось достаточное для промышленного использования количество минеральных образований.
Образование руд
Таким образом, на вопрос: «что такое руды?» наиболее полно можно ответить так. Руда - это горная порода с промышленным содержанием в ней металлов. Только в этом случае она имеет ценность. Руды металлов образуются при остывании магмы, которая содержит их соединения. При этом они кристаллизуются, распределяясь по величине своего атомного веса. Наиболее тяжелые оседают на дно магмы и выделяются в отдельный слой. Другие минералы образуют горные породы, а оставшаяся от магмы гидротермальная жидкость растекается по пустотам. Содержащиеся в ней элементы, застывая, образуют жилы. Горные породы, разрушаясь под воздействием природных сил, откладываются на дне водоемов, образуя осадочные отложения. В зависимости от состава горных пород формируются различные руды металлов.
Железные руды
Виды этих полезных ископаемых значительно разнятся. Что такое руды, в частности, железные? Если руда содержит достаточное для промышленной переработки количество металла, она называется железной. Они различаются происхождением, химическим составом, а также содержанием металлов и примесей, которые могут быть полезными. Как правило, это сопутствующие цветные металлы, например, хром или никель, но бывают и вредные - сера или фосфор.
Химический состав представлен различными его оксидами, гидроксидами или углекислыми солями окиси железа. К разрабатываемым рудам относятся красный, бурый и магнитный железняк, а также железный блеск - они считаются самыми богатыми и содержат металла более 50 %. К бедным относят такие, в которых полезный состав меньше - 25 %.
Состав железной руды
Магнитный железняк представляет собой окись железа. Он содержит более 70 % чистого металла, однако в залежах встречается вместе с а иногда с цинковой обманкой и другими образованиями. считается самой лучшей из использующихся руд. Железный блеск тоже содержит до 70 % железа. Красный железняк - оксид железа - один из источников добычи чистого металла. А бурые аналоги имеют до 60 % содержания металла и встречаются с примесями, иногда вредными. Они представляют собой водный оксид железа и сопутствуют почти всем железным рудам. Они также удобны легкостью добычи, переработки, однако металл, получаемый из этого вида руды, невысокого качества.
По происхождению месторождения железных руд их делят на три большие группы.
- Эндогенные, или магматогенные. Их образование обусловлено геохимическими процессами, происходившими в глубинах земной коры, магматическими явлениями.
- Экзогенные, или поверхностные, месторождения создавались вследствие процессов, происходящих в приповерхностной зоне земной коры, то есть на дне озер, рек, океанов.
- Метаморфогенные месторождения формировались на достаточной глубине от поверхности земли под действием высокого давления и таких же температур.
Запасы железных руд в стране
Россия богата различными месторождениями. Самое большое в мире - это содержащая почти 50 % всех мировых запасов. В этом регионе отмечалась уже в XVIII веке, однако разработка залежей началась лишь в 30-х годах прошлого столетия. Запасы руд в этом бассейне с высоким содержанием чистого металла, они измеряются миллиардами тонн, а добыча ведется открытым или подземным методом.
Бакчарское месторождение железных руд, являющееся одним из наибольших в стране и мире, открыто в 60-х годах прошлого века. Запасы руды в нем с концентрацией чистого железа до 60 % составляют около 30 миллиардов тонн.
В Красноярском крае находится Абагасское месторождение - с магнетитовыми рудами. Открыто было оно еще в 30-х годах прошлого столетия, однако разработку его начали вести только через полвека. В Северной и Южной зонах бассейна добыча ведется открытым способом, а точное количество запасов равно 73 миллионам тонн.
Открытое еще в 1856 году, до сих пор является действующим Абаканское месторождение железных руд. Сначала разработка велась открытым способом, а с 60-х годов XX века - подземным способом на глубине до 400 метров. Содержание чистого металла в руде доходит до 48 %.
Руды никеля
Что такое руды никеля? Минеральные образования, которые используются для промышленного получения этого металла, называются никелевыми рудами. Встречаются сульфидные медно-никелевые с содержанием в них чистого металла до четырех процентов и силикатные никелевые руды, аналогичный показатель которых составляет до 2,9 %. Первый вид месторождений обычно бывает магматического типа, а силикатные руды находятся в местах коры выветривания.
Развитие никелевой промышленности в России связано с разработкой их местонахождения на Среднем Урале в середине XIX столетия. Почти 85 % сульфидных месторождений сконцентрировано в Норильском регионе. Залежи на Таймыре по богатству запасов и разнообразию минералов - самые крупные и уникальные в мире, в них находится 56 элементов таблицы Менделеева. По качеству никелевых руд Россия не уступает другим странам, преимуществом является и то, что они содержат дополнительно редкие элементы.
На Кольском полуострове сосредоточено около десяти процентов ресурсов никеля в сульфидных месторождениях, а на Среднем и Южном Урале разрабатываются силикатные залежи.
Руды России характеризуются количеством и разнообразием, необходимыми для промышленного применения. Однако в то же время они отличаются сложными природными условиями добычи, неравномерностью размещения на территории страны, несовпадением региона размещения ресурсов с плотностью населения.
Руда
Руда бурундучная - местное, сибирское, название полосчатой свинцово-цинковой руды из полиметаллических месторождений Восточного Забайкалья. Характеризуется частым чередованием тонких полосок сульфидных минералов и карбонатов. Образуется путём избирательного замещения сфалеритом и галенитом кристаллических известняков и полосчатых доломитов.
Руда валунчатая - состоящая из валунов или обломков полезного компонента (например; бурого железняка, боксита, фосфорита) и рыхлой безрудной вмещающей породы.
Руда вкраплённая - состоящая из преобладающей, пустой (вмещающей) породы, в которой более или менее равномерно распределены (вкраплены) рудные минералы в виде отдельных зёрен, скоплений зёрен и прожилков. Нередко такие вкрапления сопровождают по краям крупные тела сплошных руд, образуя ореолы вокруг них, а также формируют самостоятельные, часто очень крупные месторождения, например, месторождения порфировых медных (Cu) руд. синоним: Руда рассеянная.
Руда галмейная - вторичная цинковая руда, состоящая в основном из каламина и смитсонита. Характерна для зоны окисления цинковых месторождений в карбонатных породах.
Руда гороховая - разновидность Бобовых руд.
Руда дерновая - рыхлые, иногда сцементированные, частью пористые образования, состоящие глинистые образования из лимонита с примесью других гидратов окиси железа (Fe) и переменным количеством соединений железа с фосфорной, гумусовой и кремниевой кислотами. В состав руды дерновой входит также песок и глина. Образуется поднимающимися к поверхности подпочвенными водами с участием микроорганизмов в топях и на влажных лугах и представляют второй горизонт болотных и луговых почв. Синоним: руда луговая.
Руда желваковая - представленная рудными желваками. Встречается среди осадочных железных (лимонитовых), фосфоритовых и некоторых других месторождений.
Руда кокардовая (кольчатая) - с кокардовой текстурой. См. текстура руд кокардовая
Руда комплексная - сложная по составу руда, из которой извлекаются или могут быть с экономической выгодой извлечены несколько металлов или полезных компонентов, например, медно-никелевая руда, из которой могут извлекаться, кроме никеля и меди, кобальт , металлы платиновой группы , золото , серебро , селен , теллур , сера .
Руда луговая - синоним термина Руда дерновая.
Руда массивная - синоним термина Руда сплошная.
Руда металлическая - руда, в которой полезной составляющей является какой либо металл , используемый промышленностью. Противопоставляется неметаллическим рудам, например, фосфоровым, баритовым и т. д.
Руда милонитизированная - раздробленная и тонкоперетёртая руда, иногда с параллельной текстурой. Образуется в зонах дробления и по плоскостям надвигов и сбросов .
Руда монетная - скопления мелких лепёшкообразных конкреций окислов железа или окислов железа и марганца на дне озёр; использовались как железная руда. Руды монетные приурочены к озёрам таёжной зоны в районах распространения древних эродированных (разрушенных) изверженных пород и широкого развития плосковолнистого рельефа с множеством болот.
Руда озёрная - железная (лимонитовая) руда, отложенная на дне озёр. Сходна с болотными рудами. Распространена в озёрах северной части России. См. руда бобовая.
Руда окисленная - руда приповерхностной части (зона окисления) сульфидных месторождений, возникшая в результате окисления первичных руд.
Руда оолитовая - состоящая из мелких округлых концентрически-скорлуповатых иил радиально-лучистых образований, т. н. оолитов. Распространённый структурный тип железных руд, в которых рудными минералами являются силикаты из группы хлоритов (шамуазит, тюрингит) или сидерит , гематит , лимонит , иногда магнетит , присутствующие часто совместно, иногда с преобладанием одного из этих минералов. Оолитовое сложение характерно и для руд многох бокситовых месторождений.
Руда осадочная железистая - см. Порода осадочная железистая
Руда оспенная - разновидность вкраплённых магнетитовых руд в сиенитовых породах на Урале. Местный термин.
Руда первичная - не подвергшаяся позднейшим изменениям.
Руда перекристаллизованная - претерпевшая при процессах метаморфизма преобразование минерального состава, текстур и структур без изменения химического состава.
Руда полиметаллическая - содержащая свинец , цинк и обычно медь , а в качестве постоянных примесей серебро , золото и нередко кадмий , индий , галлий и некоторые другие редкие металлы.
Руда полосчатая - состоящая из тонких слоёв(полос), существенно различающихся по составу, по крупности зёрен или по количественным отношения минералов .
Руда порфировая медная (или медно-порфировая) - формация сульфидных вкраплённых и прожилково-вкраплённых медных и молибденово -медных руд в сильно окварцованных гипабиссальных умереннокислых гранитоидных и субвулканических порфировых интрузивах и вмещающих их эффузивных, туфогенных и метасоматических пород. Руды представлены пиритом , халькопиритом , халькозином , реже борнитом , блёклыми рудами, молибденитом . Содержание меди обычно невысокое, в среднем 0,5-1 %. При отсутствии или очень малом содержании молибдена они разрабатываются лишь в зонах вторичного сульфидного обогащения, с содержанием 0,8-1,5 % меди. Повышенные содержания молибдена позволяют разрабатывать и медные руды первичной зоны. Ввиду крупных размеров месторождений руды порфировые являются одними из главных промышленных типов медных и молибденовых руд.
Руда природнолегированная - латеритовая железная руда с более значительным, чем обычно, содержанием, никеля, кобальта, марганца, хрома и др. металлов, придающих повышенное качество - легированность - выплавляемому из таких руд чугуну и продуктам его переработка (железу, стали).
Руда радиоактивная - содержит металлы радиоактивных элементов (уран , радий , торий)
Руда разборная - из которой ручной разборкой или элементарным обогащением (грохочением , промывкой, провеиванием и т. д.) можно выделить полезный компонент в чистом или высококонцентрированном виде.
Руда рассеянная - синоним термина Руда вкраплённая.
Руда рядовая - 1. Обычная средняя руда данного месторождения, 2. Руда в том виде, в каком она поступает из горных выработок до рудоразборки или обогащения. 3. Рядовая руда в противопоставлении понятию Руда разборная.
Руда сажистая - тонкодисперсные рыхлые массы чёрного цвета, состоящие из вторичных окислов (тенорит) и сульфидов меди - ковеллина и халькозина, образующихся в зоне вторичного сульфидного обогащения, и представляющие собой богатую медную руду.
Руда штуфная - куски (штуфы) обычной богатой руды, не требующей обогащения.
Руда эндогенная - см. минералы (руды) эндогенные.
Некоторые из рудных минералов
- Берилл , Be 3 Al(SiO 3) 6
- Халькопирит (медный колчедан), CuFeS 2
См. также
Литература
Геологический словарь, Т. 1. - М .: Недра, 1978. - С. 193-194.
Ссылки
- Определение руды на сайте «Горной энциклопедии »
Wikimedia Foundation . 2010 .
Синонимы :Смотреть что такое "Руда" в других словарях:
Борьба и столкновение омонимов далеко не всегда завершались устранением одного из них. В этих случаях неудобства омонимии ликвидировались отмираньем соответствующего слова, его исчезновением. Вопрос о причинах, вызывавших захирение какого нибудь… … История слов
Диал. также в знач. кровь, арханг. (Подв.), укр. руда руда; кровь, блр. руда грязь, кровь, ст. слав. роуда μέταλλον (Супр.), болг. руда руда, сербохорв. руда – то же, словен. rudа – то же, чеш., слвц., польск. rudа руда, в. луж., н. луж.… … Этимологический словарь русского языка Макса Фасмера
1. РУДА, ы; руды; ж. Природное минеральное сырьё, содержащее металлы или их соединения. Железная р. Медная р. Полиметаллические руды. Процентное содержание меди в руде. ◁ Рудный, ая, ое. Р ые ископаемые. Р ые месторождения. Р ые штольни. Р ое… … Энциклопедический словарь
Железную руду человек начал добывать еще в конце II тысячелетия до нашей эры, уже тогда определив для себя преимущества железа по сравнению с камнем. С тех времен люди стали различать виды железных руд, хотя они еще не имели тех названий, что сегодня.
В природе железо - один из самых распространенных элементов, и в земной коре его содержится по разным данным от четырех до пяти процентов. Это четвертое место по содержанию после кислорода, кремния и алюминия.
Железо представлено не в чистом виде, оно в большем или меньшем количестве содержится в разного вида горных породах. И если по расчетам специалистов добывать железо из такой породы целесообразно и выгодно экономически, ее называют железной рудой.
За последние несколько столетий, на протяжении которых очень активно выплавляется сталь и чугун, железные руды истощаются - ведь металла требуется все больше и больше. Например, если в XVIII веке, на заре промышленной эры руды могли содержать и 65% железа, то сейчас нормальным считается содержание в руде 15 процентов элемента.
Из чего состоит железная руда.
В состав руды входит рудный и рудообразующий минералы, различные примеси и пустая порода. Соотношение этих составляющих отличается от месторождения к месторождению.
Рудный материал содержит главную массу железа, а пустая порода - это минеральные отложения, содержащие железо в очень малых количествах или не содержащие вовсе.
Оксиды, силикаты и карбонаты железа - самые часто встречающиеся рудные минералы железных руд.
Виды железной руды по содержанию железа и по местообразованию.
- С низким содержанием железа или сепарированную железную руду, ниже 20%
- Со средним содержанием железа или аглоруду
- Железосодержащая масса или окатыши - породы с высоким содержанием железа, выше 55%
Железные руды могут быть линейными - то есть залегающие в местах разломов и изгибов земной коры. Именно они наиболее богаты железом и содержат мало фосфора и серы.
Другой вид железных руд - плоскоподобные, которые содержатся на поверхности железосодержащих кварцитов.
Красные, бурые, желтые, черные железняки.
Самым распространенным видом руды является красный железняк, который образуется безводным оксидом железа гематитом, имеющим химическую формулу Fe 2 O 3 . В гематите содержится очень высокий процент железа (до 70 процентов) и мало посторонних примесей, в частности серы и фосфора.
Красные железняки могут находиться в разном физическом состоянии - от плотного до пылевого.
Бурый железняк - это водная окись железа Fe 2 O 3 *nH 2 O. Число n может изменяться в зависимости от основы, составляющей руду. Чаще всего это лимониты. Бурые железняки, в отличие от красных, содержат меньше железа - 25-50 процентов. Их структура рыхлая, пористая, а в руде много других элементов, среди которых - фосфор и марганец. В бурых железняках содержится много адсорбированной влаги, пустая же порода - глинистая. Свое название этот вид руды получил из-за характерного бурого или желтоватого цвета.
Но несмотря на довольно низкое содержание железа, из-за легкой восстановимости перерабатывать такую руду легко. Из них часто выплавляют высокачественный чугун.
Бурый железняк чаще всего нуждается в обогащении.
Магнитными рудами называют те, которые образованы магнетитом, являющимся магнитным оксидом железа Fe 3 O 4. Название подсказывает, что эти руды имеют магнитные свойства, которые утрачиваются при нагревании.
Магнитные железняки реже встречаются, чем красные. Но железа в них может содержаться даже свыше 70 процентов.
По своей структуре он может быть плотным и зернистым, может выглядеть как кристаллы, вкрапленные в породу. Цвет магнетита - черно-синий.
Еще один вид руды, который называется шпатовым железняком. Ее рудосодержащей составляющей является карбонат железа с химическим составом FeCO 3 под названием сидерит. Другое название - глинистый железняк - это если в руде содержится значительное количество глины.
Шпатовые и глинистые железняки встречаются в природе реже других руд и содержат относительно немного железа и много пустой породы. Сидериты могут преобразовываться в бурые железняки под влиянием кислорода, влаги и осадков. Поэтому залежи выглядят так: в верхних слоях это бурый железняк, а в нижних - шпатовый железняк.
Человек использует так или иначе все минералы и породы Земли. Черные и цветные металлы , как полезные ископаемые входят в состав земной коры в виде руды . По данным ученого А. Виноградова в залежах земной коры преобладают следующие элементы (содержание их дано в процентах): магний (2,2), калий (2,5), натрий (2,8), кальций (3,7), железо (5,5), алюминий (8,5), кремний (27), кислород (48). Эти элементы входят в состав силикатов и алюмосиликатов, слагающих земную кору.
Железо
Железо – распространенный элемент. Его количество в земной коре исчисляется несколькими процентами, однако добывается железо из богатых руд с содержанием не менее 25 процентов металла.Железные руды
Типы месторождений железа самые разнообразные. Наибольшее значение имеют так называемые железистые кварциты – тонкополосчатые породы, в которых черные полосы – железные минералы магнетит – магнитный железняк и меньше гематит – красный железняк – переслаиваются лентами светлого кварца . Такие месторождения заключают много миллиардов тонн железных руд и известны главным образом в древнейших толщах возрастом два и более миллиарда лет! Они развиты в древних кристаллических щитах и платформах. Широко распространены они в Северной и Южной Америке , на западе Австралии , в Африке , в Индии . Запасы железных руд этого типа практически безграничны – более 30 триллионов тонн, поистине астрономическая цифра! Предполагается, что железистые кварциты образовались при действии железобактерий в древних бассейнах за счет железа, поступавшего в растворах с окрестных возвышенностей, а может быть, и в горячих глубинных растворах.
Отложение осадочных железных руд
происходит в озерах, морях – современных «природных лабораториях». В последние годы открыты выделения железных конкреций
(желваков) на дне океанов. Они заключают огромные запасы не только железа, но и сопутствующих ему марганца
, никеля
и других элементов.
К типам месторождений железа относятся и, так называемые, контактовые или скарновые месторождения
, которые располагаются на границе гранитных пород
и известняков
и образованы за счет растворов, приносившихся из магматического тела. Залежи этого типа сложены богатыми рудами.
Кажется, немногочисленны железные минералы. Главные из них: магнетит, гематит
, а также различные разновидности бурых железняков, сидерита
(карбонат железа). Эти минералы дают большое разнообразие типов месторождений.
Марганец
С железом сходен по условиям образования и по техническому применению марганец .
Осадочные руды
Он обычно сопутствует железу в осадочных рудах и древних метаморфических месторождениях . Он, как и железо, основа черной металлургии , применяется для производства качественных сталей.Хром
К черным металлам принадлежит и хром . Главный его минерал – хромит – образует черные сплошные массы и вкрапления кристаллов в ультраосновных породах .Хромитовые месторождения
Хромитовые месторождения , как и заключающие их массивы ультраосновных пород, встречаются в зонах глубинных разломов. Рудоносная магма поступала из подкоровых глубин, из мантии. Месторождения хромитов известны в Юго-Западной Африке , на Филиппинах , на Кубе , на Урале . Применяется хром в металлургическом производстве для придания стали особенной твердости , в хромировании поверхностей металлов и в производстве красок, он придает соединениям зеленую окраску. К этой же технической группе принадлежит титан . Он добывается из основных магматических пород в виде ильменита и из россыпей, наземных и очень широко распространенных на морских пляжах и шельфах (Бразилия, Австралия, Индия ), где источником его служат титаномагнетит, ильменит и рутил.
Титан применяется при производстве особых сортов стали
. Это термоустойчивый, легкий металл
.
Важен также и ванадий
– частый спутник титана в месторождениях и в россыпях, используемый для изготовления особо прочных сортов сталей
, применяемых в производстве брони и снарядов, в автомобилестроении, в атомной энергетике. Здесь все большую роль приобретают новые комбинации элементов в сплавах. Например, сплав ванадия с титаном, ниобием, вольфрамом, цирконием, алюминием применяется в производстве ракет и в атомной технике. А композиционные новые материалы тоже готовят из минерального сырья.
Никель и кобальт
Никель и кобальт , тоже элементы семейства железа, встречаются чаще в основных и ультраосновных породах, особенно никель.Никелевые руды
Он образует крупные месторождения в Юго-Западной Африке
, на Кольском полуострове
и в районе Норильска
. Это – магматические месторождения. Сульфиды никеля кристаллизовались из магматического расплава, поступавшего из мантии или из горячих водных растворов. Особый тип представляют остаточные месторождения никеля, образующиеся в результате выветривания никеленосных основных пород, например базальтов
, габброидов
. При этом возникают окисленные минералы никеля в виде рыхлых зеленоватых масс. Эти же остаточные никелевые руды
обогащены железом, что позволяет их использовать для изготовления железоникелевых сплавов. Такие месторождения встречаются на Урале
, но особенно широко распространены они в тропической зоне – на островах Индонезии
, на Филиппинах
, где интенсивно происходит окисление пород на поверхности.
Цветные металлы
Важное значение для промышленности имеют цветные металлы . Многие из них геохимически относят к группе халькофильных, родственных меди (халькос – медь): медь, свинец, цинк, молибден, висмут . В природе эти металлы образуют соединения с серой , сульфиды . Отлагались минералы цветных металлов большей частью из горячих водных растворов; главными из них являются для меди халькопирит – золотистый минерал, борнит – лиловатый минерал, постоянный спутник халькопирита, а также черный сажистый халькозин , который встречается в верхней части многих медных месторождений.Медные руды
Месторождения меди весьма разнообразны. В последние годы очень большое значение приобрели бедные вкрапленные руды так называемого порфирового типа, которые залегают часто в вулканических жерлах. Они были образованы из горячих растворов, поступавших из глубоких магматических очагов. Запасы таких руд огромны, особенно в Южной и Северной Америке .
Большое значение имеют также пластовые залежи медных руд
, образованные при вулканических извержениях на дне морей. Это так называемый колчеданный тип, в котором медный колчедан – халькопирит
– встречается совместно с железным колчеданом – пиритом
. Эти месторождения долгое время служили главным источником руд на Урале.
Наконец, велика роль так называемых медистых песчаников
, содержащих минералы меди. К этому типу относятся месторождения в Читинской области
, а за рубежом крупнейшие месторождения Катанги в Африке
.
Свинец и цинк
Свои особенности имеют месторождения свинца и цинка , этих неразрывно связанных между собой металлов. Главным минералом свинца является свинцовый блеск, или галенит , минерал серебристо-белого цвета в кристаллах кубической формы.
Свинцовые руды
Из свинцовых концентратов извлекают серебро, висмут, сурьма . Последние образуют в свинцовом блеске лишь незначительную примесь, однако при огромном масштабе выплавки свинцовых руд они составляют очень важную добавку к добыче этих ценных элементов из их собственных минералов. Главный минерал цинка – сфалерит (цинковая обманка). Обманкой его называют потому, что он имеет скорее алмазный блеск, а не металлический, как у руды. Цвет у него различный: от коричневого до черного и кремового. Эти два минерала, галенит и сфалерит, как было сказано, постоянно встречаются совместно.Цинковые концентраты
Из цинковых концентратов добывают германий, индий, кадмий и галлий . Они образуют очень незначительную примесь в цинковых обманках, где в кристаллической решетке замещают атомы цинка, становясь на их место. И, несмотря на ничтожное содержание, именно извлечение этих малых примесей из цинковых обманок является главным источником их получения. Они имеют большую ценность! Например, кадмий применяется при производстве ядерных реакторов, аккумуляторов, низкоплавких сплавов. Галлий благодаря его низкоплавкости (температура плавления всего 30 градусов Цельсия) используется как заменитель ртути в термометрах. Кадмий с оловом и висмутом дает сплав Вуда с температурой плавления 70 градусов. Индий, добавленный к серебру, придает последнему большой блеск, а в сплаве с медью защищает корпуса судов от коррозии в морской воде. Германий употребляется при производстве полупроводников.Сульфидная руда
Часто вместе со свинцом и цинком в рудах встречаются серебро, висмут, мышьяк, медь , поэтому свинцово-цинковые месторождения называют полиметаллическими. Эти месторождения образуются из горячих водных растворов и особенно часто встречаются в виде залежей и жил среди известняков , которые замещены сульфидной рудой .Олово и вольфрам
Олово и вольфрам относятся к более редким металлам и представляют особую группу (в практике их теперь относят к группе «цветных»). Применение цветных металлов очень широко: в машиностроении, других областях техники, в военном деле.
Представим на минуту, что истощились ресурсы такого металла, как олово, сразу бы встала вся жизнь: ведь сплавы олова идут на подшипники, необходимые в любом механизме, без сплавов олова нельзя было бы производить автомобили, электровозы, станки, упало бы производство консервов (олово – металл консервных банок). Казалось бы, такой малозаметный металл, как олово, является крайне необходимым звеном всей техники.
Минералы редких металлов
Эти металлы встречаются в виде кислородных соединений: олово – в окисле, касситерите , или оловянном камне, вольфрам – в солях вольфрамовой кислоты: вольфрамите и шеелите . Минералы этих элементов часто находят в кварцевых жилах среди гранитов или вблизи них. Блестящие черные или коричневые кристаллы вольфрамита резко выделяются на фоне белого кварца. Иногда они встречаются и в других типах месторождений: шеелит на контактах гранитов с известняками в скарнах, касситерит – в сульфидных жилах. Кислородные соединения образуют многие так называемые редкие металлы : литий, рубидий, цезий, бериллий, необий, тантал – они часто встречаются в пегматитовых жилах. Особенно богаты ими древние докембрийские пегматиты (Африка, Бразилия, Канада ). Важное значение приобретают в настоящее время легкие металлы – алюминий и его еще более легкие собратья – магний и бериллий . Эти металлы – конкуренты всесильного железа, призванные во многих областях его заменить. Эти металлы и их сплавы широко используются в технике, особенно в самолетостроении, ракетостроении, в производстве буровых труб – всюду, где нужен легкий металл.
Сырье для алюминия – бокситы
Алюминий, как известно, очень широко распространен в земной коре, и его в будущем можно будет получать из любых алюмосиликатных горных пород, богатых этим элементом. Пока же традиционным сырьем для алюминия являются бокситы . Они состоят из водных соединений глинозема, образующихся как осадочным путем при отложении в морских бассейнах, так и при выветривании алюмосиликатных горных пород. В последнее время разработан метод получения алюминия из древних кристаллических сланцев , образованных при метаморфизме глинистых отложений, а также из щелочных магматических пород . Таким образом, проблема источников получения алюминия никогда не встанет перед человеком: этого металла с избытком хватит для всех последующих поколений. Дело только за технологией его извлечения и электроэнергией для создания мощных энергоемких производств.
Иное дело бериллий
. Это относительно редкий металл. Он входит в состав берилла
и других минералов, которые встречаются в высокотемпературных месторождениях, в пегматитах, а также в жилах, образующихся из горячих водных растворов. Этот ценный металл применяется в специальных сплавах для изготовления рентгеновских трубок.
Возрастает комплексное использование полезных ископаемых. Например, из угля извлекаются редкие элементы, главным образом крайне ценный германий
.
Такой элемент, как селен
, не часто встречается в самостоятельных минералах, но присутствует в пирите
и других сульфидах
в виде ничтожной примеси, занимая место серы; он используется для создания полупроводников, оптических приборов, в частности биноклей, телеграфной аппаратуры, бесцветного стекла.
Железная руда стала добываться человеком много веков назад. Уже тогда стали очевидными преимущества использования железа.
Найти минеральные образования, содержащие железо, довольно легко, так как этот элемент составляет около пяти процентов земной коры. В целом, железо является четвертым по распространенности элементом в природе.
В чистом виде найти его невозможно, железо содержится в определенном количестве во многих типах горных пород. Наибольшее содержание железа имеет железная руда, добыча металла из которой является наиболее экономично выгодным. От ее происхождения зависит количество содержащегося в ней железа, нормальная доля которого в составе около 15%.
Химический состав
Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:
- очень богатые, когда содержание железа в рудах превышает 65%;
- богатые, процент железа в которой варьируется в диапазоне от 60% до 65%;
- средние, от 45% и выше;
- бедные, в которых процент полезных элементов не превышает 45%.
Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.
Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.
Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку. Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.
Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.
Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.
Отрасли применения
Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.
Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.
Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:
- Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
- Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
- Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
- Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
- Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
- Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.
Месторождения железной руды
Мировые запасы железной руды ограничены в количестве и своем местоположении. Территории скопления запасов руд называют месторождениями. На сегодняшний день месторождения железных руд делят на:
- Эндогенные. Они характеризуются особым расположением в земной коре, обычно в виде титаномагнетитовых руд. Формы и расположения таких вкраплений разнообразны, могут быть в форме линз, пластов, расположенных в земной коре в виде залежей, вулканообразовных залежей, в виде различных жил и других неправильных форм.
- Экзогенные. К этому типу относятся залежи бурых железняков и других осадочных пород.
- Метаморфогенные. К которым относятся залежи кварцитов.
Месторождения таких руд можно встретить на территории всей нашей планеты. Наибольшее количество залежей сконцентрировано на территории постсоветских республик. В особенности Украины, России и Казахстана.
Большие запасы железа имеют такие страны как Бразилия, Канада, Австралия, США, Индия и ЮАР. При этом практически в каждой стране на земном шаре имеются свои разрабатываемыми месторождения, в случае дефицита которых, порода импортируется из других стран.
Обогащения железных руд
Как было указано, существует несколько типов руд. Богатые можно перерабатывать непосредственно после извлечения из земной коры, другие необходимо обогатить. Кроме процесса обогащения, переработка руды включает в себя несколько этапов, таких как сортировка, дробление, сепарация и агломерация.
На сегодняшний день существует несколько основных способов обогащения:
- Промывка.
Применяется для очистки руд от побочных примесей в виде глины или песка, вымывание которых проводят с помощью струй воды под высоким давлением. Такая операция позволяет увеличить количество содержимого железа в бедной руде примерно на 5%. Поэтому его используют только в комплексе с другими типами обогащения.
- Гравитационная очистка.
Выполняется с помощью специальных типов суспензий, плотность которых превышает плотность пустой породы, но уступает плотности железа. Под воздействием гравитационных сил побочные компоненты поднимаются на верх, а железо опускается на низ суспензии.
- Магнитная сепарация.
Наиболее распространенный способ обогащения, который основывается на различном уровне восприятия компонентами руды воздействия магнитных сил. Такую сепарацию могут проводить с сухой породой, мокрой, или в поочередном сочетании двух ее состояний.
Для переработки сухой и мокрой смеси используют специальные барабаны с электромагнитами.
- Флотация.
Для этого метода раздробленную руду в виде пыли опускают в воду с добавлением специального вещества (флотационный реагент) и воздуха. Под действием реагента железо присоединяется к воздушным пузырькам и поднимается на поверхность воды, а пустая порода опускается на дно. Компоненты, содержащие железо, собираются с поверхности в виде пены.
