Металлические и неметаллические руды

Обновлено: 20.09.2024

Часто сопровождаются подземным гулом, волнообразными колебаниями почвы, образованием трещин, разрушением зданий, дорог и даже человеческими жертвами. Землетрясение играют заметную роль в жизни нашей планеты. В течении года на земле регистрируется свыше 1 млн. подземных толчков. В год происходит, в среднем, одно катастрофическое землетрясение называется гипоцентром, вертикальная проекция гипоцентра на земной поверхности называется эпицентром землетрясений. В очагах землетрясений возбуждаются упругие - продольные и поперечные сейсмические волны. По глубине залегания гипоцентра различают землетрясения: 1) поверхностные, от 1 до 10 км глубины; 2) каровые - от 30 до 50 км; и 3) глубинные (плутонические - от 100 до 300 - 700 км (в мантии).

Для оценки силы землетрясений используются 12 бальная шкала. Каждому баллу соответствует определённая величина ускорения - а (мм/сек 2 )

, где А - амплитуда колебаний, мм.

Т - период колебаний сейсмической волны, сек.

По величине, а вычисляют коэффициент сейсмичности.

, где g - ускорение силы тяжести, мм/сек 2 .

Величина необходима для расчёта добавочной горизонтальной силы Q при оценке прочности сооружения Q= P * , где Р - вес сооружения.

Для регистрации землетрясений используются - сейсмографы, которые обеспечивают автоматическую запись колебаний земли. Сведения о землетрясениях Ташкента, 1966 и др. сейсмическое районирование, микрорайонирование, предвестники землетрясения рассказать подробно (где? когда? и с какой силой?)

Контрольные вопросы:

1. Почему происходит региональное пригибание литосферы?

2. Чем отличаются геосинклинальные области от платформенных?

3. Термины - смена режимов, консолидация, дислокация?

4. Какова роль горообразовательных процессов в осадконакоплении?

5. Положительные и отрицательные структуры?

Литературы:

1. Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2. Мельничук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3. Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4. Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5. Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.

План:

Ключевые слова:полезное ископаемое, руда, месторождение, переработка, провинция, области, бассейны, пояс, район, поле, тело, изометричное, плитообразное, трубообразное, самородные, промышленные сорта, генетический, пространственная связь.

С глубокой древности человек использовал для бытовых целей различные минералы и горные породы. Сначала люди стали применять разнообразные неметаллические полезные ископаемые, такие как: кремень, кварц, роговик, кварцит, известняк, глину, каменную соль. Постепенно первобытные люди начали осваивать металлы как: метеоритное, самородную медь и золото, позднее стали выплавлять свинец, медь, железо.

Нефть и уголь служили топливом уже в бронзовом веке, в 4 - 6 тыс. до н. э. Следы древних разработок обнаружены на Урале, в Сибири, Казахстане, Средней Азии. В работах (трудах) среднеазиатских учёных: Ибн Сина, Аль Бируни и других имеются сведения о месторождениях обобщенного характера.

В настоящее время, данная отрасль науки развивается быстрыми темпами, что связано с потребностью на сырьевой базе действующих горнодобывающих предприятий, особенно в районах формирования территориально - производительных комплексов.

Как видно из вышесказанного, ученье о месторождениях полезных ископаемых тесно связано с практическими вопросами горного дела.

Как известно, что любое месторождение полезных ископаемых представляет собой предмет труда и объект горного производства. Детальное изучение состава, строение и свойств полезных ископаемых и вмещающих пород, тектоники, гидрогеологических условий месторождений чрезвычайно важно для изыскания и внедрения новых геотехнологических способов добычи минерального сырья: подземной выплавки (сера), подземного выщелачивания (руды меди, урана, минеральных солей), подземной газификации твёрдых горючих ископаемых и др.

Полезным ископаемым (ПИ) называется естественное природное минеральное образование, которое используется в народном хозяйстве в естественном виде или после её предварительной обработки (переработки) путём дробления, сортировки, обогащения для извлечения ценных металлов. По физическому состоянию ПИ бывают газообразными, жидкими и твёрдыми.

Все полезные ископаемые на 1) металлические; 2) неметаллические; 3) горючие, или каустоболиты; 4) гидро и 5) газо-минеральные (негорючие инертные газы: He, Ne, Ar и др.)

Рудой называется минеральное сырьё, содержащее ценные полезные компоненты (металлы, их соединения, минералы) в количестве, достаточном для промышленного извлечения при современном состоянии экономики, техники и технологии.

Руды бывают металлическими и неметаллическими. А по количеству компонентов различают руды монометаллические (мономинеральные), биметаллические (биминеральные) и полиметаллические (полиминеральные).

Понятие «полезные ископаемые» и «руда» являются в известной степени, условными и характеризуют потребности народного хозяйства в различных видах минерального сырь, технологические возможности и экономические условия их добычи, переработки и промышленного использования.

Месторождением полезного ископаемого называется его природное скопление в виде геологических тел в земной коре. По условиям залегания, количеству и качеству минерального сырья при данном состоянии экономики и техники может служить объектом промышленной разработки. Совокупность требований, которые предъявляет промышленность к месторождениям полезных ископаемых (это техническая возможность и экономическая целесообразность их разработки) называется кондициями. Площади распространения полезных ископаемых в порядке их уменьшения разделяются на провинции, области (пояса, бассейны, районы (узлы, поля, месторождения, тела.

1) Провинция полезных ископаемых - это крупный участок земной коры, относящийся к платформе или складчатой геосинклинальной зон, со свойственными ему и размещениями в его пределах месторождениями. По этому признаку выделяют провинции Русской и Сибирской платформы.

2) Область полезных ископаемых составляет часть провинции и характеризуется набором определённых по составу и прохождению месторождений ПИ. К таким структурам на платформах относятся шиты, антеклизы и синеклизы, в пределах геосинклиналей - антиклинории, синклинории, краевые и межгорные прогибы, срединные массивы.

3)Пояс полезных ископаемых представляет собой область, в пределах которой месторождения приурочены к линейно - вытянутым тектоническим структурам.

Типичными поясами являются полиметаллический пояс Рудного Алтая размером 300 х 40 км и Яно - Индигиро - Калымский золоторудный размером 1000 х 100 км.

4) Бассейн - это область непрерывного распространения пластовых осадочных полезных ископаемых с площадью от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч км 2 . Например, Бассейны нефти (Волга - Уральский, Западно-Сибирский, Западно - Казахстанский), угля (Донецкий, Печорский, Кузнецкий, Подмосковный, Карагандинский), минеральных солей (Соликамский, Иркутский, Артёмовско-Славянский), металлических (железо - Криворожский, Керченский и др.).

5) Район ПИ - это часть области, которая характеризуется местным сосредоточением месторождений. Площади рудных районов колеблются от сотен до первых тысяч км 2 .

6) Поле ПИ - это группа месторождений, объединяемых общностью происхождения и единством геологической структуры. Площадь составляет от нескольких до десятков км 2 . Пример: Джезказганское, Талнахское.

7) Телом ПИ называют ограничение со всех сторон скопление минерального вещества, которое приурочено к отдельным структурным элементам или их комбинациям.

Минеральные агрегаты, представляющие собой ПИ, залегают в земной коре в виде геологических тел различной форм. Формы и размеры, и пространственная ориентировка тел и ПИ среди вмещающих пород определяют их морфологии, которая зависит от условий их образования, а также от геологического строения тех участков земной коры, к которым они приурочен. Для месторождения твёрдых ПИ выделяют 3 основных морфологических типа тел: 1) изометрические; 2) плитообразные (плоские) и 3) трубообразные.

1. Изометрические тела. Приблизительно равновелики в трёх измерениях. К ним относятся шток, гнёзда, штокверки.

штокверк разрез

шток

разрез

гнёзда

Штоком называется крупная (от 10 м) изометрическая залежь сплошного минерального сырья.

Гнёздами называются залежи, размеры которых не превышают 10м.

Главным критерием, определяющим форм и размеры изометрических тел, является их поперечное сечение.

Когда шток или гнёзда сплющены в одном направлении, образуются линзы и чечевицы - это тела переходные по форме от изометрических к плитообразным.

Штокверк - представляет собой изометрический объём горной породы, пронизанный различно ориентированными прожилками и насыщенный вкрапленностью минерального вещества.

2. Плитообразные (плоские) тела - это пласт (обычно осадочного происхождения) плитообразное тело, ограничивающееся верхним и нижним плоскостями напластованиями кровлей и подошвой. Кроме пласта в структурной геологии часто используется термин слой.

ТелаПИ не осадочного происхождения, близкие по форме к пластам, принято назвать пластообразными залежами. Жила представляют собой трещины в горных порода, заполненные минеральными веществами полезного ископаемого, которые часто протягиваются по простиранию и глубине на десятки и сотни метров.

Геологический план

Где: 1 - наносы осадочные

3 - полезные ископаемые (кимберлитовая трубка - алмазоносная)

По возрастному соотношению с вмещающими породами различают 2 группы рудных тел.

1) сингенетические - это тело, образование одновременно с вмещающими породами (пласт, линзы осадочных пород)

2) эпигенетические - тела, образованные позднее вмещающих пород (различные жилы)

Рудные тела - если залегают (выходят) на дневной поверхности - их называют скрытыми. Если залегают на глубине - называют слепыми. Если они залегают на глубине до 100 м - поверхностными. Если глубже, то глубокозалегающими.

По характеру залегания тел полезные ископаемые делят: 1) горизонтальные (угол падения до 10 о ); наклонные (от 10-30 о ), 3) крутопадающие (более 45 о ).

Все природные минеральные образования обладают определёнными минеральным и химическим составом, строением, структурно - текстурными особенностями, а также физико-химическими особенностями, а также физико-химических и технологических свойств. Все эти характеристики обуславливают качество ПИ, что особое значение имеет для оценки месторождений с целью их промышленного использования.

Количественное соотношение между рудными и сопутствующими жильными минералами колеблются в разных месторождениях в широких пределах. Так в золотоносных жилах кварца на долю золота приходятся тысячные доли процента, а богатые руды железа почти целиком состоят из рудных минералов.

По составу преобладающей части минералов выделяются следующие типы руд:

- Самородные - металлы и интерметаллические соединения - медь, золото, платина.

- Сернистые и им подобные - сульфиды, арсениды, а также антимониды тяжёлых металлов - медь, цинк, свинец, никель, кобальт, молибден.

- Оксидные - оксиды и гидрооксиды железа, магния, марганца, свинца, цинка, меди.

- Сульфатные - сульфаты бария, кальция.

- Фосфатные - апатитовые и фосфоритовые руды, а также фосфаты некоторых металлов.

- Силикатные - сравнительно редкие руды железа, марганца, меди, широко распространённые неметаллические или - слюда, асбест, тальк.

- Галоидные - минеральные соли и флюорит.

ТипамиПИ называют природные разновидности, выделяемые в зависимости от минерального состава и текстурных и структурных особенностей.

Промышленные сорта - это один или несколько природных типов ископаемых, разработка которых рентабельна в данное время.

ТекстураПИ - это пространственное взаиморасположение минеральных агрегатов, отличающихся друг от друга по составу, форме, размером и структуре.

Различают мега-, макро- и микротекстуру, а так же массивная, пятнистая, полосчатая, прожилковая, каркасная и рыхлая текстура.

СтруктураПИ определяется формой, размерами и способом сочетания отдельных минеральных зёрен и их обломков. Различают структуры: равномернозернистая, неравномернозернистая, пластинчатая, волокнистая, зональная и другие структуры.

Месторождения ПИ пространственно и генетически связаны с определёнными участками земной коры, или её основными структурными элементами, от истории геологического развития которых зависит и условия их формирования.

В связи с этим можно выделить следующие месторождения:

1) геосинклинальных (рифтогенно-орогенных) областей;

2) платформенных областей;

3) дна морей и океанов

1. Условия формирования месторождения геосинклинальных (рифтогенно-орогенных) областей существенно различаются на разных стадиях эволюции геосинклиналей. В их геологическом развитии выделяются 2 основные стадии:

- раннюю (ортогеосинклинальную) и - позднюю (орогенную).

Геологические процессы ранней стадии рудообразующие происходят в обстановке растяжения земной коры (спрединга), приводящего к нарушению её сплошности, а также в условиях общего опускания территории, следовательно, мощного осадконакопления, интенсивного проявления подводного базальтового вулканизма. В осадочных породах по крупным разломам внедряются магмы основного и ультраосновного состава, слагающие интрузивные тела.

Поздняя стадия характеризуется сменой знака тектонических движений и общим воздыманием, превращаясь в горно-складчатое сооружение с проявлением процесса метаморфизма и мощная интрузивная деятельность, приводящая к образованию батолитовых тел гранитного состава.

2. Платформы являются относительно устойчивыми в тектоническом отношении областям земной коры и характеризуются двухъярусным строением: 1) нижний ярус - фундамент представлен складчатым сильно метаморфизованными формациями пород архейского, протерозойского или более молодого возраста;

2) верхний ярус - платформенный чехол представлен спокойно (горизонтальное) залегающими осадочными, реже вулканогенно - осадочными породами.

Месторождения платформенного фундамента типичны для слюдяных и редкометалльных пегматитов. К метаморфическим образованиям относятся месторождения железистых кварцитов.

Месторождения платформенного чехла связано с экзогенными процессами и характеризуются месторождениями бокситов, железных и марганцовых руд, фосфоритов, калийных и каменных солей, огнеупорных глин и др.

3. Около 71% поверхности нашей планеты является областью океанического дна, где расположены многие месторождения ПИ. Однако, в связи со сложностью изучения океанического дна наши знания о них пока ограничены.

Известны месторождения железо - марганцовых конкреций. Конкреции - полиметалльные образования, содержащие железо, марганец, кобальт, никель, ванадий.

Большие запасы таких конкреций обнаружены вдоль Западного побережья США на глубинах 1500-3000 м, где они покрывают площадь около 5 млн. км 2 . Предпринимаются попытки промышленной разработки этих богатейших руд.

1. Расскажите известные месторождения в Республике Казахстан?

2. В Каражал-Жайремском рудном районе, какие месторождения имеются?

3. Структурное строение района имеет ли значение при делении?

4. Что такое линейно - вытянутая структура?

5. Какие минералы могут участвовать в составе руд?

6. В каких из генетических типов горных пород встречаются штоки и штокверки?

Что такое руда, ее образование в природе и применение

Автомобиль, телефон, даже холодильник – вся эта техника сделана из железа, производство которого очень сложный процесс. Основное сырье для получения этого ценного материала – это минералы, в которых есть частицы необходимого металла. Простыми словами, это порода, содержащая сплавы. В мире встречается огромное количество этого ресурса, способы ее обработки и получения из нее полезных ископаемых могут быть очень разнообразны, но начинается все на рудниках. Что такое горная руда, как происходит ее добыча и переработка, будет рассказано в этой статье.

Классификация руды

Руда – это полезное ископаемое, из которого добывают различные формы металлов. В природе встречается два вида: черная и цветная. Последняя в свою очередь делится на тяжелые и легкие сплавы, а также драгоценные металлы. Серебро, золото, платина – они тоже добываются в виде камней, а свой внешний вид приобретают уже после обработки на предприятиях.

Экономическая ценность ресурса определяется по наличию в ней главного составного элемента. Существуют богатые, как их еще называют, жирные и бедные полезные ископаемые.

Классификация ископаемых руд по содержанию металлов.

Железная		Медная		Алюминиевая		Золото
Бедная	Богатая	Бедная	Богатая	Бедная	Богатая	Бедная	Богатая
26%	>50%	0,5 – 1%	>3%	20 – 25%	40 – 60%	1%	7,7%

Свойства определяются также основным составным компонентом. Некоторые из них обладают магнитными свойствами, в то время как другие совершенно инертны.

Не многие знают, что значение слова «руда» произошло от «raũdas», красный. Это обуславливается цветом оксида железа, который был в больших количествах в горной породе.

Руды черных металлов

Железо – один из самых распространенных элементов на земле. Для производства используется минерал, который содержит более 25% сырья. Разработка более бедных пород не будет окупаться, поэтому они не используются.

Самые распространенные ископаемые:

Магнитный железняк;
Красный железняк;
Железистый кварцит.

Больше всего запасов находится в Южной Африке, Индии, Северной и Южной Америке, Австралии. Мировые залежи, по оценкам экспертов, могут составлять около 800 миллиардов тонн, подтвержденными среди них являются 200 миллиардов тонн. Возможно в земле скрывается еще много полезных ископаемых, о которых человек даже не имеет представления.

Железная руда отличается друг от друга способом своего происхождения. Есть три вида возникновения железа в породах. Первый – осадочный. Двухвалентное железо, которое было в воде, связывалось с кислородом, превращаясь в плотное соединение и оседало на дно. Таким образом образовался железняк. Его находят даже в местах, где моря высохли уже миллионы лет назад. В такой руде очень высокое количество металлического компонента, но, как правило, его качество довольно низкое.

Второй путь образования – магматический. Образовалась она во время извержения вулканов и вырывания магмы на поверхность. Железо и другие металлические примеси смешивались с раскаленной лавой, под действием высоких температур и давления. Но попадая наружу, они застывали, оставаясь в больших глыбах камней. Содержание металла в такой руде может колебаться от 20 до 60%.

Третий способ – метаморфический. При перемещении земной коры некоторые ее участки с необходимыми элементами попадали под вышезалегающие породы. Эти участки подвергались воздействию высоких давлений и температур. За миллионы лет эти процессы приводили к изменению состава исходного материала. В ходе того же перемещения земной коры руда перемещалась ближе к поверхности. Так и образовывалась железная руда с высоким содержанием полезного компонента (до 75%).

К рудам черных металлов относятся также породы, которые имеют в составе марганец, титан, хром, никель, кобальт, вольфрам и другие редкие металлы. В богатой может содержаться от 0,5 до 10 % основного компонента, ведь он достаточно нечасто встречается в природе. Главное, чтобы их добыча и переработка была экономически выгодна для производства.

Руды цветных металлов

Научно минерал руды из меди называется куприт, производное от химического элемента Cu, который содержится в породе. Не смотря на большую распространенность этого металла в мире, его количество в полезном ископаемом не большое, от 0,5%. В природе руд бывает шесть видов:

Колчеданная;
Стратиформная;
Медно-никелевая;
Гидротермальная;
Карбонатовая;
Скарновая.

Чаще всего добывается колчеданная, это сочетание меди и железа, с незначительными примесями других компонентов. Немного уступает ей стратиформная, которая представлена сочетанием сланцев и песчаников. Ресурсы другого вида встречаются значительно реже. Массивных медных самородков не существует, она образуется только в виде смесей. Образование меди происходило во время извержения вулканов, что и обуславливает эту особенность.

Сейчас ведутся споры по поводу происхождения алюминия. Одни считают, что это результат разложения известняков и железа, другие – огромных температур при извержении вулканов. Существует и осадочная теория, что он образовался из-за выветривания горных пород. Добывается он карьерным и шахтным способом. Учитывая мягкость породы, ее получение очень похоже на вырубание каменного угля. Большинство других руд получают в сплавах со многими химическими примесями. Их обработка почти не отличается от обработки меди или алюминия.

По распространенности, алюминий превосходит даже железо. Его залежи исчисляются миллиардами тонн, но себестоимость производства намного выше, что и устанавливает цену на этот продукт.

Руды, богатые золотом

Золотая руда – это химические соединения металлов, из которых можно выделить золото. Она похожа на сплавы, например, с серебром или железом. Отделить их от породы довольно сложно, это физико-химический процесс, называемый диссоциацией, когда катионы под воздействием электрического тока осаждаются на электродах.

Подобный процесс используется и при производстве меди. Кстати, в медной руде также можно найти эти соединения, поэтому осадок, который образуется при медном производстве, также подвергается этому процессу. Кроме нее, в мире существуют и самородки. Это камни, в которых превалирует содержание Au.

Очень часто находят драгоценный металл в комбинации с теллуром. В России, а именно на Урале, встречается такой редкий сплав как мальдомит (сочетание с висмутом), который еще называется черное золото. В Мексике же и Колумбии можно найти даже руду с родием.

Старейший золотоносный рудник России находится на Урале. Его открытие произошло еще в далеком 1742 году, и он значительно повлиял на экономическое состояние государства. Здесь находили и самородки, и россыпи ценнейшего металла, к тому же, высокого качества. Даже сейчас уральское золото очень высоко ценится в мире.

Добыча рудных полезных ископаемых в России

Минеральный потенциал территории России огромен. Это связано с выгодным географическим расположением страны. Здесь можно найти все возможные виды рельефа, а значит, большое количество полезных ископаемых. Сейчас РФ является крупнейшим импортером металлического сырья в мире.

в районе Певека, Омсукчана (на Колымском нагорье)

Горная руда очень важна для существования человека, ведь без нее не возможна даже транспортировка электричества по проводам. Это полезное ископаемое играет огромную роль в техническом развитии человечества. Месторождения металлов все еще не разработаны, и могут обеспечивать мир еще долгие годы.

Рудные полезные ископаемые: что это такое, как их добывают, примеры

Нельзя представить жизнь человека без металлических предметов – техника, посуда, здания, все это изготовлено благодаря постоянному производству. Но где этот процесс берет свое начало? Изначально, для получения сырья, используются минеральные руды, которые добываются в карьерах и шахтах.

Руда – это минеральные ресурсы, которые имеют в составе большое количество металлов. Из нее выплавляют сплавы, которые в дальнейшем используются в производстве. Внешним видом они напоминают камни, на которых есть блестящие вкрапления. Некоторые люди даже не догадываются, как выглядит стальная ложка, прежде чем она попадает в плавильные печи для переработки руды. Полезные ископаемые залегают глубоко под землей, поэтому их добывают шахтным и карьерным способом.

Какие существуют виды рудных ископаемых

В мире насчитывается более 200 категорий металлической руды, по типу превалирующего компонента, но ученые выделили обширную классификацию. Она меньше, поэтому пользоваться ей намного удобнее.

Стандартная классификация видов металлических руд, которая общепринята всеми странами выглядит так:

Еще есть классификация по насыщенности – богатые и бедные. Она считается по количеству металлической части в руде. В железной – богатые от 50%, бедные от 20%. Цветные металлы добывать намного сложнее, а богатыми породы считаются от 6%. Бедные полезные ископаемые относятся к нерудным, ведь порода может оказаться источником силикатов, кремния или серы.

Цветная металлургия – одна из самых опасных для экологии Земли. Во время производства в воздух выбрасывается огромное количество вредных химических веществ, поэтому такие предприятия располагаются в дали от городов.

Железная руда – основа основ

Железная руда – это горная или вулканическая порода, которая имеет в своем составе большое количество метала, а ее переработка на производстве выгодна. Другими словами, если в камне меньше 20% железа, он не может считаться металлической рудой. Ее используют для выплавки металлов – стали, чугуна, сплавов.

Образуется железная руда тремя путями:

Магматический;
Метаморфизм;
Осадочный.

Первый объясняется тем, что во время извержения вулканов, металлы расплавляются и смешиваются с горными породами, а вследствие текучести магмы, они вырываются на поверхность и застывают. Большинство примесей, которые имеют низкую огнеупорность, выгорают при высоких температурах, поэтому процент содержания железа в таких рудах очень высокий. Магматические полезные ископаемые – самые распространенные в мире, их месторождения находят в окрестностях вулканов, что потухли еще несколько тысячелетий назад.

Метаморфический процесс – это тоже следствие высоких температур. Вещества, которые находятся на большой глубине, подвергаются воздействию давления и нагревания, в результате чего, их кристаллическая структура меняется. Пласты, где залегают рудные полезные ископаемые, выходят на поверхность во время движения тектонических плит. Также, горные образования, под которыми залегают полезные ископаемые, со временем разрушаются, что облегчает добычу ценных материалов.

Главную роль в осадочном процессе образования железной руды играют ветер и вода, вод воздействием которых хрупкая горная порода вымывается, остаются только металлические костяки – железняк. Процентное содержание металла в этой руде самое большое, но, встречается он намного реже.

Подобный механизм осаждения имеет и золото, которое вымывалось из горной породы проточными водами. Этот процесс стал причиной золотой лихорадки в США. Сейчас небольшие страны занимаются подобным способом добычи драгоценного метала.

Добывать руду в промышленных масштабах начали еще до нашей эры. Этот процесс археологи отслеживали очень долго. Изначально, человек научился обрабатывать изначально бронзовую руду, затем железную и драгоценные металлы.

Добыча рудных полезных ископаемых позволила человеку развивать технологии, оружие, строительство и другие сферы.

Современное производство металла из руды

Руда представляет собой камень, в котором большое количество силикатов. Чтобы отсортировать богатые камни и пустую породу, используют электромагнитный сепаратор. Для отделения метала от руды, она дробится на мелкие части и обрабатывается химикатами. Этот процесс называется обогащением.

Очистка руд черных металлов

Есть несколько способов очистить руду – магнитными устройствами, кислотами, вибрационным методом, но сейчас, чаще всего используют флотацию. Для этого используют тяжелые жидкости и суспензии. Сосуд, куда помещается измельченная руда, наполняется раствором, и через него подается большой напор воздуха под давлением, в результате чего, металл с пеной поднимается вверх, а пустая порода осаждается на дно. Для выплавки металла из руды необходимы высокие температуры, в которых сгорают мелкие частички породы.

Это самый простой и быстрый способ обогащения, он не требует большого количества операций, и относительно дешевый. Получившиеся металлические частицы расплавляют в доменных или сталеплавильных печах, делая заготовки для дальнейшего использования в производстве.

Существует и нехимическая очистка – в вибрационных бункерах, где с помощью больших частот колебания, разрушается горная порода, превращаясь в песок она просыпается сквозь сито, а на поверхности остаются частички металла. Но это не всегда помогает полностью отделить породу от железняка, поэтому его комбинируют с химическим методом.

В доменных печах выплавляются чугунные заготовки для производства, чтобы из него получилась сталь, к нему добавляют примеси других сплавов, металлолом.

Обычно, заводы располагают в местах, где залегают полезные ископаемые, чтобы не терять время на перевозку.

Очистка руд цветных металлов

Цветные металлы намного реже встречаются в природе, по сравнению с черными. Их можно разделить на тяжелые (медь, бронза, свинец, никель, цинк, кобальт) и легкие (титан, алюминий, магний).

Один из самых распространенных примеров полезных ископаемых – алюминий. Бокситы и нефелиновые руды, они обрабатываются, в результате чего образуется глинозем – белый порошок, похожий на крахмал. Его химический состав – Al₂O₃. Чистый алюминий получают методом электролиза, когда под воздействием направленного тока, молекула преобразуется в катионы – Al+ и O-. Они оседают на противоположно заряженных электродах, в результате чего и получается чистый алюминий.

Извлеченный из глинозема металл, заливают в миксер, где происходит его смешивание с другими материалами, для придания ему нужных пластических свойств. Из полученного состава отливают алюминиевые чушки, которые отправляются на различные производства для дальнейшего использования.

Медь выделяется из медносульфидного концентрата, добываемый на рудниках. В его состав входит огромное количество металлов. Для отделения чистого материала, на металлургических предприятиях, используют пиротехнологии, которые предусматривают применение высоких температур. Механизм получения меди не отличается от переработки черной руды – используется метод осаждения – фторирование. В дальнейшем, концентрат отправляется на завод, где и происходит его дальнейшее очищение от примесей. Его переплавляют под воздействием высоких температур, для получения черновой меди.

Более чистый продукт получают путем электролиза.

После этой процедуры остается шлам, который содержит в себе небольшие частицы драгоценных металлов (платина и золото). Этот продукт также перерабатывают, для получения чистого сырья, но их концентрация в отходах незначительная.

Более редкие металлы получают чаще всего химическим и электролитным путем. Они относятся к рудным полезным ископаемым, но их извлечение – сложный процесс. Например, титан. В природе он встречается только в виде химических соединений, черной руде и других горных породах. Материал, в котором содержится титан называется ильменит, в его состав входит и оксид железа, отделить от которого сырье достаточно сложно. Изначально, он отправляется в плавильные печи вместе с углем, где и происходит разделение смеси на чугун и диоксид титана.

Для его разделения проводят хлорирование, в результате чего, получают тетрахлорид титана, это соединение уже не такое прочное, как с кислородом, поэтому из него легко получить чистый метал. Делают это с помощью магния – реакция называется восстановление. В процессе производства получается титановая губка, которая переплавляется на производствах для изготовления деталей самолетов, ракет и других деталей.

Мировые запасы руды

Руда, которая содержит металлы, очень важна для производства и технического прогресса человечества. По подсчетам ученых, на сегодняшний день в Земле содержится около 800 миллиардов тон железной руды. 80% всех залежей содержат бедные руды, в которых небольшое количество металла, а процесс их переработки достаточно трудоемкий.

Насчитывается несколько стран, на территории которых расположены богатые рудники. Например, в Китае – 8% от всего мирового запаса.

Одни из самых богатых стран – Россия (18%), Бразилия (17%), Австралия (14%), Украина (11%). Несмотря на эти цифры, Китай является бесспорным лидером производства черных металлов. Количество цветных металлов гораздо меньше, а их распространение подсчитывают по поясам – это большие бассейны, которые вытянуты на сотни километров.

Алюминиевых рудных ресурсов больше всего в Южной Америке и Австралии. Медные находятся в окрестности Кольдирьеров и Анд, поэтому мировое первенство по добычи этого метала принадлежит Чили. Второй по размерам пояс находится в Африке, на территории Замбии. В основном рудные полезные ископаемые залегают в местах высокой тектонической активности, изучая которые, аналитики проводят поиски новых месторождений. Россия в этом списке стоит на третьем месте.

Карта рудных полезных ископаемых составляется на основе аналитических исследований. Ученые изучают географические и исторические данные местности, оценивают близость к тектоническим разломам. Чаще всего, большие пласты скоплений руды находят в местах вулканической активности, где магма выходила на поверхность, вынося с собой огромное количество расплавленных металлов. При застывании они остались сверху, что облегчает добычу полезных ископаемых.

Добыча металлов иногда вредит экологической системе земли. Например, при закрытии медного карьера в США, его затопило водой, которая смешалась с химикатами, и является опасной для жизни. В окрестностях нет животных, там живут только устойчивые водоросли, которые адаптировались к агрессивной среде.

Рудные и нерудные полезные ископаемые постепенно истощаются, поэтому ученые разрабатывают новые способы получения сырья для производства. Некоторые редкие металлы синтезируют посредством воздействия химических элементов, но их количество уступает карьерному и шахтному способу добычи.

Неметаллические полезные ископаемые – какие виды к ним относятся

Нерудные полезные ископаемые – ископаемые, которые не имеют в своем составе металла или его процентное содержание очень низкое. В мире очень большое количество подобного сырья спрятано в недрах земли, а количество сфер его применения колоссальное. Их используют в технической, строительной, ювелирной, химической промышленности и в металлургии. Исторически сложилось так, что из этой категории вынесли жидкости и газы, что также относятся к нерудным ископаемым, остались только твердые материалы, в составе которых нет металла.

Классификация нерудных полезных ископаемых

Неметаллические ископаемые очень разнородны, поэтому их чрезвычайно сложно распределить по группам, создавая единую классификацию. К ним относится горнорудное, химическое сырье, строительные материалы и поделочные камни (драгоценные, полудрагоценные).

Более детальную классификацию видов полезных ископаемых предложил ученый Н.И. Ерёмина, разделив их по областям применения. Сюда входят такие материалы, как:

Стекольно-керамические;
Химические;
Агрохимические;
Камни для изготовления украшений;
Металлургические;
Цементные;
Технические;
Пьезооптические;
Теплоизоляционное сырье.

Человек использует неметаллические полезные ископаемые каждый день – поваренная соль, драгоценности, нитратные или фосфатные удобрения и тд. Благодаря добыче этого сырья стало возможно строительство домов, производство техники, лечение некоторых заболеваний, создание косметики.

Несмотря на огромное количество неметаллических полезных ископаемых, есть несколько материалов, без которых человеку было бы обходиться чрезвычайно сложно.

Самые распространенные неметаллические ископаемые

Песок – это сырье для производства стекла, строительный материал, он содержит в себе много органических соединений и используется в больших количествах по всей планете. Для его добычи роются песчаные карьеры, используется огромное количество оборудования. Это многофункциональное нерудное ископаемое, без которого невозможно было бы строить здания, создавать изделия из стекла, развиваться в области техники.

Еще одно неметаллическое полезное ископаемое, которое распространено в мире – глина. Она используется в строительстве, изготовлении посуды и лечебных целях. Некоторые виды используют как красители в текстильной и даже пищевой промышленности. Благодаря большой пластичности и вязкости, она отлично подходит для изготовления посуды, фарфоровых и фаянсовых изделий. Из-за минерального состава, зеленую, черную и белую глину используют для лечебных целей. Она обладает отличными противовоспалительными и асептическими свойствами.

Сейчас практически все дороги покрыты асфальтом, благодаря которому можно комфортно передвигаться. Но, мало кто знает, что это полезное ископаемое используется не только в автодоре, но и в производстве электротехники, резины, лаков для гидроизоляции. Нерудные месторождения асфальта были найдены на берегах Мертвого моря – это огромные глыбы хрупкого черного материала. Его пластичность достигается благодаря смешиванию с минеральными веществами.

Одним из самых широко использующихся неметаллических полезных ископаемых по праву можно назвать алмаз. Он применяется не только в ювелирном искусстве, но и в строительстве. Камень очень плотный, что позволяет использовать его для бурения скважин, обработки металлов, в качестве хирургических инструментов. Благодаря его использованию, человечество получило возможность исследовать недра земли максимально глубоко.

Сера – еще одно неметаллическое полезное ископаемое, получившее широкое применение в быту человека. Она используется в химическом производстве для создания серной кислоты. Соединения серы можно найти в головках спичек, но ее содержание в них только 4,5%. Благодаря этому материалу, были совершены тысячи научных открытий, что помогли ускорить технический прогресс человечества.

Интересные факты о неметаллических ископаемых

В природе существует уникальный нерудный минерал – обсидиан или вулканическое стекло. Оно использовалось еще за долго до изобретения стеклянных изделий в качестве сырья для первых хирургических инструментов. Они были прочными и надежными, их не нужно было постоянно затачивать, а благодаря асептическим свойствам риск заражения был немного меньше.

Торф – это распространенное горючее полезное ископаемое используется не только для того, чтобы отапливать помещения, но и оказалось прекрасным консервантом. Тела, которые находят в торфяных залежах, подверглись естественной мумификации, и являются ценностью для археологов. Благодаря сохраняющим свойствам торфа, можно в точности воспроизвести внешность человека. Также, в нем находили останки животных, которые вымерли тысячи лет назад, что является чрезвычайно важным для археологов.

В мире существует не только естественный алмаз. Его синтетический аналог намного прочнее, но имеет более низкую стоимость и используется только в промышленных целях. Плотность этой неметаллической руды обуславливается правильностью кристаллической решетки, что возможно воспроизвести в лабораторных условиях. В естественном минерале атомы углерода расположены более хаотично.

В Тринидаде расположено озеро естественного асфальта, который накапливается на его поверхности и застывает. По рассказам местных жителей, ходить по нему очень опасно, ведь некоторые места, которые еще день назад были твердыми, как камень, превращаются в жидкие, затягивающие колодцы. Здесь добывается огромное количество сырья для строительства дорожного покрытия и производства резины.

Природа создала уникальные материалы, которыми мы пользуемся каждый день. Невозможно представить свою жизнь без неметаллических полезных ископаемых. Ученые постоянно трудятся над созданием синтетических аналогов, ищут новые месторождения ценного сырья, ведь всем запасам приходит конец. Добыча неметаллических руд в больших масштабах может не только повлиять на сейсмическую активность, но и привести к изменениям экосистемы земли.

Основные сведения о рудных и нерудных полезных ископаемых

Промышленные виды, классификация полезных ископаемых

Полезные ископаемые — это минеральные образования, пригодные для использования в хозяйстве в своем натуральном виде или после обработки.

По физическому состоянию полезные ископаемые бывают:

газообразными — горючие и негорючие газы;
жидкими — нефть, воды, рассолы;
твердыми — горные породы, соединения химических элементов, минералы, кристаллы.

По промышленному использованию полезные ископаемые делят на:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Металлические, служащие источником различных элементов и металлов: черных, легирующих, благородных, цветных, редких, рассеянных, радиоактивных, редкоземельных.
Неметаллические, включающие строительные горные породы, индустриальное, химическое и агрономическое сырье.
Горючие, служащие топливом в сферах энергетики и металлургии, а также сырьем для химической промышленности.
Газоминеральные, представляющие собой инертные негорючие газы.
Гидроминеральные — подземные бальнеологические, технические, минеральные, питьевые воды с ценными элементами.

Важным гидроминеральным сырьем являются океанские и морские воды. Из них извлекают ценные компоненты, используют для получения пресной воды.

Рудные и нерудные ресурсы

Одним из основных представителей группы твердых полезных ископаемых является руда.

Руда — это минеральное сырье с ценными металлическими соединениями и минералами, содержащимися в таком количестве, которое делает целесообразными затраты на их извлечение в промышленных масштабах.

В зависимости от характеристик извлекаемых компонентов руды бывают:

металлическими — к примеру, свинцово-цинковыми, медными, железными;
неметаллическими — асбестовыми, серными, апатитовыми, графитовыми.

По количеству веществ их делят на монометальные или мономинеральные, биметальные или биминеральные, полиметальные или полиминеральные.

Образование месторождений руд обычно происходит в складчатых областях, а также на выступах и фундаментах древних платформ. Самые объемные пояса связаны с глубинными разломами земной коры.

Нерудные виды полезных ископаемых

Нерудные полезные ископаемые — это неметаллические полезные ископаемые, которые могут применяться в промышленности в естественном виде или в качестве сырья.

Они могут представлять собой минералы или горные породы. Подземные воды, а также горючие ископаемые, такие как каменный уголь или нефть, из этого понятия исключаются.

Нерудные ископаемые делятся на:

техническое сырье — к примеру, графит, асбест, алмазы;
химическое сырье — фосфориты, сера, апатиты, натриевые и калийные соли;
строительные материалы — песок, глина, камень.

Отличительной особенностью нерудных ресурсов с точки зрения ценности для промышленности является взаимозаменяемость многих видов, а также возможность использовать один вид в разных отраслях хозяйства.

Основные способы добычи

Твердые материалы добывают:

открытым способом — посредством находящихся под открытым небом горных выработок;
подземным способом — путем проведения системы подземных выработок без нарушения целостности поверхности;
при помощи комбинированных методов, включающих открытый и подземный способы.

Открытым способом добывают 70% руд цветных и черных металлов, 20% каменных углей, 90% бурых углей. Жидкости и газы откачивают через пробуренные скважины. Нерудные материалы и торф собирают с поверхности при использовании специальных механизмов.

Страны, богатые рудами

Самыми большими запасами железных руд обладают:

РФ;
Китай;
Украина;
Австралия;
Канада;
Бразилия;
США;
Казахстан;
Индия;
Швеция.

Медные руды добывают в таких странах, как Чили, Канада, США, Перу, Австралия. Оловянными славятся Боливия, Таиланд, Индонезия, Малайзия. Предприятия по добыче полиметаллических руд располагаются на территориях США, Австралии, Канады. Объемное размещение алюминиевых руд фиксируется в Доминикане, на Кубе, Гаити, в Китае, странах СНГ.

Что делают из руды

Из руды добывают сталь, чугун, железо и сталистые чугуны. Происходит это так: на горно-обогатительных комбинатах руду очищают от пустых пород, в доменных цехах полученное сырье превращают в чугун. А из чугуна металлургические предприятия делают сталь. Готовым продуктом в этом случае становятся трубы, прокат, стальные листы.

Сплавы железных руд могут содержать различные компоненты, позволяющие создавать такие популярные бытовые предметы, как медные емкости, тазы, алюминиевые кастрюли, стальные ножницы, чугунные сковородки.

Читайте также: