Какие полезные ископаемые нужны для получения металла
Êíèãà: Ïðèðîäîâåäåíèå. Ïðèðîäà. Íåæèâàÿ è æèâàÿ. 5 êëàññ
§ 26. Ïîëåçíûå èñêîïàåìûå. Ìåòàëëû
§ 26. Ïîëåçíûå èñêîïàåìûå. Ìåòàëëû
Âñå ãîðíûå ïîðîäû èëè îòäåëüíûå ìèíåðàëû, êîòîðûå èñïîëüçóåò ÷åëîâåê, íàçûâàþò ïîëåçíûìè èñêîïàåìûìè. Ñðåäè íèõ ðàçëè÷àþò ðóäíûå è íåðóäíûå ïîëåçíûå èñêîïàåìûå.
Ðóäíûå, èëè ìåòàëëè÷åñêèå, ïîëåçíûå èñêîïàåìûå
Èç ðóäíûõ ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ ïîëó÷àþò ìåòàëëû: æåëåçî, àëþìèíèé, öèíê, îëîâî è äð.
Ðóäà ýòî ïðèðîäíîå îáðàçîâàíèå (ìèíåðàë èëè ãîðíàÿ ïîðîäà), èç êîòîðîãî â ïðîìûøëåííûõ óñëîâèÿõ ïîëó÷àþò îäèí èëè íåñêîëüêî ìåòàëëîâ.
Ðàçëè÷àþò ðóäû ÷åðíûõ è öâåòíûõ ìåòàëëîâ. Ðóäû ÷åðíûõ ìåòàëëîâ ýòî ìàãíèòíûé æåëåçíÿê, êðàñíûé æåëåçíÿê, áóðûé æåëåçíÿê (ðèñ. 65). Èç ýòèõ ðóä ÷àùå âñåãî âûïëàâëÿþò ÷åðíûå ìåòàëëû æåëåçî è åãî ñïëàâû (÷óãóí è ñòàëü).
Ðèñ. 65. Ðóäû ÷åðíûõ ìåòàëëîâ
Ðóäû öâåòíûõ ìåòàëëîâ ýòî ìåäíûé êîë÷åäàí, áîêñèò, öèíêîâàÿ îáìàíêà, ñâèíöîâûé áëåñê (ðèñ. 66). Èç ýòèõ ðóä âûïëàâëÿþò öâåòíûå ìåòàëëû (ìåäü, àëþìèíèé, öèíê, ñâèíåö).
Ðèñ. 66. Ðóäû öâåòíûõ ìåòàëëîâ
Ìåñòîðîæäåíèÿ ðóäíûõ ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ ñâÿçàíû ñ ìàãìàòè÷åñêèìè ãîðíûìè ïîðîäàìè.
Ìåòàëëû
Æåëåçî è åãî ñïëàâû (ñòàëü, ÷óãóí) âõîäÿò â ãðóïïó ÷åðíûõ ìåòàëëîâ. Àëþìèíèé, çîëîòî, ñåðåáðî, ìåäü, îëîâî, öèíê, ïëàòèíà è äðóãèå ìåòàëëû îòíîñÿò ê öâåòíûì ìåòàëëàì.
Êàê ìîæíî ðàçëè÷èòü ïðåäìåòû, ñäåëàííûå èç ÷åðíûõ è öâåòíûõ ìåòàëëîâ? Åñëè ïîëîæèòü íà ñòîë ðàçëè÷íûå ìåòàëëè÷åñêèå ïðåäìåòû (êíîïêè, ñêðåïêè, áóëàâêè, øâåéíûå èãëû, çàêîëêè, êîëüöà, ñåðüãè è äð.) è ìàãíèòîì ïðèêîñíóòüñÿ ê íèì, òî ìîæíî óâèäåòü, ÷òî îäíè ïðåäìåòû ïðèòÿãèâàþòñÿ ìàãíèòîì, äðóãèå íåò. Ïðåäìåòû, êîòîðûå ïðèòÿíóëèñü ìàãíèòîì, èçãîòîâëåíû èç ÷åðíûõ ìåòàëëîâ, òå æå, ÷òî íå ïðèòÿíóëèñü, èç öâåòíûõ.
Ñâîéñòâà ìåòàëëîâ
Ìåòàëëû èìåþò çàìå÷àòåëüíîå ñâîéñòâî êîâêîñòü. Åñëè óäàðèòü ïî êóñêó ìåëà èëè óãëÿ, îíè ðàññûïÿòñÿ íà êóñî÷êè. À åñëè âû óäàðèòå ìîëîòêîì ïî êóñêó ìåòàëëè÷åñêîé ïðîâîëîêè, îíà ñïëþùèòñÿ (ðèñ. 67). Çíà÷èò, ìåòàëëû, â îòëè÷èå îò ìåëà è óãëÿ, ïðè óäàðå ìîëîòêîì íå ðàçáèâàþòñÿ íà îòäåëüíûå êóñî÷êè, à êóþòñÿ. Îäíè ìåòàëëû êóþòñÿ â õîëîäíîì ñîñòîÿíèè, äðóãèå íåîáõîäèìî ðàçîãðåòü. Áëàãîäàðÿ êîâêîñòè ìåòàëëàì ïðèäàþò ëþáóþ ôîðìó è äåëàþò ðàçíîîáðàçíûå ïðåäìåòû.
Ðèñ. 67. Êóñîê ìåëà ðàññûïàåòñÿ îò óäàðà ìîëîòêà. Ìåòàëëè÷åñêàÿ ïðîâîëîêà ñïëþùèâàåòñÿ îò óäàðà ìîëîòêà
Ìåòàëëû îáëàäàþò òÿãó÷åñòüþ. Èõ ìîæíî âûòÿíóòü â òîíêóþ ïðîâîëîêó. Æåëåçî, ìåäü è äðóãèå ìåòàëëû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé òÿãó÷èå ìåòàëëû.
Âñå ìåòàëëû ìîãóò ïëàâèòüñÿ. Îäíè ìåòàëëû ïëàâÿòñÿ óæå ïðè íåâûñîêîé òåìïåðàòóðå (îëîâî, ñâèíåö, öèíê); äðóãèå òîëüêî ïðè î÷åíü âûñîêîé òåìïåðàòóðå (æåëåçî, çîëîòî). Ðàñïëàâëåííûå ìåòàëëû ìîæíî ñìåøèâàòü äðóã ñ äðóãîì è ïîëó÷àòü ñïëàâû. Ìíîãèå ñïëàâû èìåþò ëó÷øèå êà÷åñòâà (íàïðèìåð, áîëüøóþ òâåðäîñòü), ÷åì òå ìåòàëëû, èç êîòîðûõ îíè ïîëó÷åíû.  ïðîìûøëåííîñòè ÷àùå èñïîëüçóþò ñïëàâû, ÷åì ÷èñòûå ìåòàëëû.
Ìåòàëëû îòëè÷àþòñÿ õîðîøåé òåïëîïðîâîäíîñòüþ. Ê ïðèìåðó, ìåòàëëè÷åñêèé ãâîçäü, îïóùåííûé â êèïÿòîê, íàãðåâàåòñÿ áûñòðåå äåðåâÿííîé ïàëî÷êè. Ýòî çíà÷èò, ÷òî ìåòàëëû õîðîøî ïðîâîäÿò òåïëî, à äåðåâî ïëîõî.
Ìåòàëëû îáëàäàþò áëåñêîì.
Ïî÷òè âñå ìåòàëëû òâåðäûå òåëà; òîëüêî ðòóòü æèäêèé ìåòàëë.
Íåðóäíûå ïîëåçíûå èñêîïàåìûå
Ê íåðóäíûì, èëè íåìåòàëëè÷åñêèì, ïîëåçíûì èñêîïàåìûì îòíîñÿòñÿ ìåë, ãëèíà, ïåñîê, íåôòü, êàìåííûé óãîëü è äð. Ìåñòîðîæäåíèÿ ýòèõ èñêîïàåìûõ ñâÿçàíû ñ îñàäî÷íûìè ãîðíûìè ïîðîäàìè. Íåðóäíûå ïîëåçíûå èñêîïàåìûå ïðèìåíÿþòñÿ â ñòðîèòåëüñòâå, ïðîìûøëåííîñòè, ñåëüñêîì õîçÿéñòâå. Òàê, êàìåííàÿ ñîëü èñïîëüçóåòñÿ â ïèùåâîé è õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè.  ñåëüñêîì õîçÿéñòâå ïðèìåíÿþòñÿ ôîñôîðíûå ñîëè àïàòèòû (ðèñ. 68), à òàêæå êàëèéíûå è àçîòíûå ñîëè. Èç íèõ ãîòîâÿò ìèíåðàëüíûå óäîáðåíèÿ. Âíåñåííûå â ïî÷âó, îíè ñïîñîáñòâóþò ðîñòó ðàñòåíèé, ïîâûøàþò ïëîäîðîäèå ïî÷âû, óâåëè÷èâàþò óðîæàé. Îáðàçíî èõ íàçûâàþò «ñîëè ïëîäîðîäèÿ».
Ðèñ. 68. Àïàòèò íåðóäíîå ïîëåçíîå èñêîïàåìîå, èç êîòîðîãî ïîëó÷àþò ìèíåðàëüíûå óäîáðåíèÿ äëÿ ñåëüñêîãî õîçÿéñòâà
1.  êîëëåêöèè íàéäèòå ðóäû ÷åðíûõ è öâåòíûõ ìåòàëëîâ.  ÷åì èõ ñõîäñòâî è â ÷åì ðàçëè÷èå?
2. Êàêèå ìåòàëëû îòíîñÿò ê ÷åðíûì? Èç ÷åãî èõ ïîëó÷àþò?
3. Íàçîâèòå öâåòíûå ìåòàëëû. Èç ÷åãî èõ ïîëó÷àþò?
4. Êàêèìè ñâîéñòâàìè îáëàäàþò ìåòàëëû?
5. Ïåðå÷èñëèòå íåðóäíûå ïîëåçíûå èñêîïàåìûå. Êàê èõ èñïîëüçóåò ÷åëîâåê?
Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 5
Îçíàêîìëåíèå ñ ìåñòíûìè ïîëåçíûìè èñêîïàåìûìè è èõ ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè
1. Ðàññìîòðèòå îáðàçöû ìåñòíûõ ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ. Îïðåäåëèòå èõ íàçâàíèå.
2. Îïèøèòå èõ âíåøíèé âèä, îñíîâíûå ïðèçíàêè (öâåò, áëåñê, ñûïó÷åå èëè íå ñûïó÷åå, òâåðäîå èëè æèäêîå, ãîðþ÷åå, íå ãîðþ÷åå è ò. ä.).
3. Ñäåëàéòå âûâîä î ñâîéñòâàõ êàæäîãî èçó÷åííîãî ïîëåçíîãî èñêîïàåìîãî.
4. Îòâåòüòå íà âîïðîñ: êàê èñïîëüçóþòñÿ èçó÷åííûå ìåñòíûå ïîëåçíûå èñêîïàåìûå?
1. Íàçîâèòå âíóòðåííèå îáîëî÷êè Çåìëè. Äàéòå èì õàðàêòåðèñòèêó.
2. Ìåæäó äâóìÿ ó÷åíèêàìè âîçíèê ñïîð: îäèí ãîâîðèë, ÷òî ãîðíûå ïîðîäû âñòðå÷àþòñÿ òîëüêî â ãîðàõ; âòîðîé óòâåðæäàë, ÷òî îíè åñòü íå òîëüêî â ãîðàõ, íî è íà ðàâíèíàõ è äàæå íà äíå ìîðåé. Êòî èç íèõ ïðàâ?
3. Íîæè è íîæíèöû äåëàþò èç ñòàëè, à íå èç æåëåçà. Êàê âû äóìàåòå, ïî÷åìó?
4. Ìíîãèå ïðåäìåòû, êîòîðûå íàñ îêðóæàþò, ñäåëàíû èç æåëåçà è àëþìèíèÿ, îäíàêî â ÷èñòîì âèäå â ïðèðîäå èõ íåò. Îòêóäà îíè áåðóòñÿ?
×òî âû óçíàëè î ãîðíûõ ïîðîäàõ (ñàìîå, ñàìîå, ñàìîå )
Âíóòðåííåå ñòðîåíèå Çåìëè
ÿäðî
ìàíòèÿ
çåìíàÿ êîðà
Ãîðíûå ïîðîäû
ïëîòíûå
ðûõëûå
ìèíåðàëû
ìàãìàòè÷åñêèå
îñàäî÷íûå
ìåòàìîðôè÷åñêèå
Ðàçðóøåíèå ãîðíûõ ïîðîä
âûâåòðèâàíèå
îáëîìî÷íûå ãîðíûå ïîðîäû
Ïîëåçíûå èñêîïàåìûå
ðóäíûå
íåðóäíûå
Ñâîéñòâà ìåòàëëîâ
êîâêîñòü
òÿãó÷åñòü
ñïîñîáíîñòü ê ïëàâëåíèþ
òåïëîïðîâîäíîñòü
áëåñê
âñå ìåòàëëû (êðîìå ðòóòè) òâåðäûå òåëà
Для производства металлов необходимы следующие материалы:
- руда;
- топливо;
- флюсы;
- огнеупорные материалы.
Руда
Руда представляет собой полезное ископаемое, добываемое из недр земли. Это горная порода, из которой при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы. Например, в настоящее время целесообразно перерабатывать руды, если содержание металла в них составляет:
- железа – 20 – 60%;
- меди – 1 – 3%;
- никеля – 0,3 – 1,0%;
- молибдена – 0,005 – 0,02%.
По мере развития техники указанные пределы постепенно снижаются и переработке подвергаются руды с меньшим содержанием полезного компонента.
Руда состоит из минералов, содержащих полезный металл и так называемую пустую породу. Пустая порода может быть:
- кремнистой, представленной кварцем – SiO2;
- глиноземистой, содержащей значительное количество глинозема – Al2O3;
- магнезиальной, содержащей в своем составе соединения магния.
В зависимости от содержания добываемого металла руды бывают богатые и бедные. Бедные руды обогащают, то есть удаляют из руды часть пустой породы, в результате получают концентрат с повышенным содержанием добываемого металла.
Руды обычно называются по одному или нескольким металлам, содержащимся в них. Например, железные, марганцевые, медные, хромоникелевые, железо-ванадиевые и др.
Запасы руд делят в зависимости от степени изученности на несколько категорий, обозначаемых буквами латинского алфавита А, В, С.
К категории А (промышленные запасы) относятся месторождения, по которым проведено разведочное бурение по частой сетке скважин и форма рудного тела выявлена с достаточной точностью. Утверждение месторождения по категории А является основанием для начала строительства металлургического завода.
К категории В (вероятные запасы) относятся месторождения, обуренные по редкой сетке скважин, что делает затруднительным определение точной формы рудного тела. Если месторождение отнесено к категории В, то это может служить основанием для проектирования, но не для строительства металлургического завода.
К категории С (ориентировочные запасы) относят месторождения, форма рудного тела в которых известна лишь в самых общих чертах, по естественным обнажениям или геофизическим данным. Запасы руды по категории С могут использоваться только при перспективном планировании развития металлургии.
Сумма запасов (А + В + С) называется общими балансовыми запасами руд.
Топливо
Топливо в металлургической промышленности используется в виде кокса, природного газа, мазута. Оно служит не только как горючее для нагрева и расплавления материала, но и как реагент в химических реакциях металлургических процессов.
Флюсы
Флюсы представляют собой материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой руды и золой топлива. Такое соединение называют шлаком. Он имеет меньшую плотность, чем металл, поэтому располагается над металлом, защищая металл от печных газов и воздуха. Шлак называют кислым, если в его составе преобладают кислотные оксиды SiО2, Р2О5 и основным, если в его составе больше основных оксидов – СаО, MgО.
Огнеупорные материалы
Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего слоя (футеровки) металлургических печей. Они должны:
- выдерживать нагрузки при высоких температурах;
- противостоять резким изменениям температур, химическому воздействию шлака и печных газов.
Огнеупорность материала определяется температурой его размягчения.
По химическим свойствам огнеупорные материалы разделяют на:
- кислые;
- основные;
- нейтральные.
Кислые
Кислые – это материалы, содержащие значительное количество кремнезема SiO2. Например, кварцевый песок (95% SiО2), динасовый кирпич.
Основные
Основные – это материалы, содержащие основные оксиды (СаО, MgО). Например, магнезитовые кирпич, порошок.
Нейтральные
Нейтральные – это материалы, содержащие большое количество Al2O3 и Cr2O3. Например, хромомагнезитовые, шамотные кирпичи.
При высоких температурах футеровка печи взаимодействует с флюсами и шлаками. Если в печи, имеющей футеровку, выложенную основным огнеупорным материалом, применять кислые флюсы, то в процессе плавки образуются кислые шлаки, которые, взаимодействуя с основной футеровкой, будут разрушать ее. То же произойдет, если в печи, выложенной огнеупорными материалами из кислых оксидов, применить основные флюсы. Поэтому в печах с кислой футеровкой используют кислые шлаки, а в печах с основой – основные.
Высокой огнеупорностью обладают углеродистые материалы, содержащие до 92% углерода в виде графита. Материалы применяются в виде кирпичей, блоков для кладки лещади доменных печей, электролизных ванн для получения алюминия, тиглей для наплавки медных сплавов.
ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ
На чтение 5 мин.
Металлы применяются практически во всех сферах. Сейчас известно большое количество однородных материалов и сплавов, которые обладают разными техническими характеристиками. Получение металлов — особый процесс, от правильности проведения, которого зависит качество готового материала.
Загрузка руды
Металлы — группа элементов, которые являются простыми веществами и обладают рядом характерных металлических свойств:
- электро- и теплопроводностью;
- высокой прочностью;
- большой удельной массой;
- высоким температурным коэффициентом сопротивления;
- ковкостью;
- характерным металлическим блеском;
- высокой пластичностью.
Для изменения свойств материала при производстве к его составу добавляются сторонние компоненты, которые называют легирующими добавками. С помощью этого способа можно получить материал с нужными техническими характеристиками.
Виды
Серьезной разницы между металлами, сплавами нет. Абсолютно чистых материалов не существует. Каждый из них содержит несколько компонентов. Металлы с наименьшим содержанием сторонних включений редко применяются в промышленных масштабах, поскольку не имеют требуемых технических характеристик.
Виды:
- железо, титан, уран;
- золото, серебро, платина;
- медь, алюминий, цинк;
- вольфрам, кобальт, никель;
- магний, бериллий, палладий;
- свинец, олово.
Металлы можно разделить на благородные, цветные, черные.
Медное украшение (Фото: Instagram / sweetviolet_handmade)
Способы получения и добычи
Добыча и обработка проводится на природных рудниках. Потом расходное сырье доставляется до литейного предприятия, где происходит его переработка в конечный материал. Способы получения:
- Порошковый. При изготовлении сплавов используются порошки — смесь основных компонентов сплава по ГОСТу. С помощью специального оборудования порошок спрессовывается, ему придают определенную форму. После этого расходный материал спекают в промышленной печи.
- Литейный способ. Все компоненты будущего сплава сначала расплавляются, а потом перемешиваются. Смесь должна застыть.
Природные источники
Самое большое количество металлов содержится в земной коре. Их соединения можно найти в разных продуктах питания, воде, воздухе, химических веществах.
Природные соединения
Природные соединения:
- сульфиды — киноварь, цинковая обманка, серный колчедан;
- хлориды — каменная соль, сильвинит;
- сульфаты — гипс, глауберова соль;
- карбонаты — магнезит, доломит, известняк, мрамор, мел;
- оксиды — красный, магнитный, бурый железняк;
- нитраты — чилийская селитра.
Основные природные соединения — руды, которые встречаются в разных областях земного шара.
Добыча руды (Фото: Instagram / dikomnw)
Способы добычи
Существует два способа добычи металлических руд:
- Открытый. Подразумевает разработку огромного карьера, который углубляется к центру. С его глубины на карьерных самосвалах руда вывозится наверх, где проходит дальнейшую переработку. Средняя глубина карьеров — 300 метров. Для разработки применяются крупные экскаваторы, земснаряды, карьерная техника. Карьерный метод добычи металлической руды применяется только, если после проверки почвы в ней было обнаружено более 57% руды. Главный недостаток карьера — малая глубина разработки.
- Закрытый. Подразумевает разработку шахт, которые могут уходить вниз на глубину нескольких сотен метров. Применяется, когда на поверхности после проверки было обнаружено менее 57% полезных руд. Внешне шахта напоминает колодец, который разветвляется в стороны на большой глубине. Главный недостаток — опасность для рабочих (частые обвалы, взрывы газов, большая вредность для здоровья).
Один из современных способов добычи металлической руды — СГД. Представляет собой гидромеханических метод добычи руды, который подразумевает создание глубокой шахты, снабженной трубопроводом с гидромонитором. Струя воды под большим напором подается в трубопровод. С ее помощью откалываются горные породы, которые всплывают наверх шахты. Эффективность данного способа небольшая, но он полностью безопасен для людей.
Шахта (Фото: Instagram / subcities)
Богатые рудники
Богатые железные рудники:
- Бакчарское железорудное месторождение.
- Абаканское железорудное месторождение.
- Абагасское железорудное месторождение.
- Курская магнитная аномалия.
Курская магнитная аномалия является самым большим месторождением железной руды в мире. По примерным расчетам здесь находится около 210 миллиардов тонн полезной руды, что составляет 50% от общего количества запасов на планете.
Самые богатые месторождения алюминиевых руд находятся в
- Венгрии;
- Франции;
- Индии;
- Южной Африке;
- Казахстане;
- России;
- Югославии;
- Кольском полуострове;
- Сибири.
Богатые месторождения медной руды расположены в США, Швеции, Канаде, России, Финляндии, ЮАР.
Медная руда (Фото: Instagram / alex_tango1910)
Гидрометаллургия
Методика, которая основана на проведении химических реакциях. Они протекают в различных растворах. Наиболее распространенные материалы, которые получаются подобным способом — никель, цинк, золото.
Пирометаллургия
Из расходного сырья металл извлекается под воздействием высоких температур. Для проведения данного способа применяются печи, плавильни. Этим методом получают чугун, свинец, сталь, никель, медь, хром. Для изготовления активных металлов важно использовать восстановители.
Электрометаллургия
Подразумевает обработку расходного сырья электрическим током. Сила тока изменяется зависимо от преобладающих в составе руды компонентов. С помощью электрометаллургии получаются разные металлы — щелочноземельные, щелочные. Основные из них — алюминий, магний.
Восстановление
Методы восстановления:
- С помощью металлов. Этот процесс называют металлотермией.
- С помощью водорода. С помощью этой методики можно получить материал с наименьшим количеством посторонних вкраплений.
- С помощью углерода или оксида углерода. Эта методика называется карботермией.
Оборудование
Для получения и обработки применяется разное оборудование:
- Для термической обработки — печи, плавильни, горны.
- Для изменения шероховатостей поверхностей — шлифовальные станки, пескоструи.
- Для создания углублений, обработки кромок, торцов — долбежные, сверлильные, фрезеровальные станки.
- Для придания простой или сложной цилиндрической формы — токарные станки.
- Для разрезания заготовок — пилы, лазерные или гидроабразивные резаки.
Современное оборудование оснащается автоматическими системами управления, что ускоряет производство, минимизирует физические затраты со стороны человека.
Самодельный горн (Фото: Instagram / vetal7070)
Коррозия
Коррозия — процесс самопроизвольного разрушения сплавов, металлов, который происходит под воздействием окружающей среды. Ржавчина начинает появляться при воздействии кислорода, воды, оксидов серы, углерода.
Виды коррозиии:
- атмосферная.
- электролитическая;
- газовая;
- подъемная;
- биологическая.
Для удаления ржавчины могут применяться абразивы, химические вещества. Для защиты от ее появления — покрытия, краски, добавки к составу сплава (например, хром).
Без металлов невозможно представить жизнь человека. Они применяются в разных сферах деятельности. Процесс добычи металлической руды для изготовления однородных материалов или сплавов практически не изменился с сотнями лет. Появилось новое оборудование, техника, но суть процесса осталась прежней.
К месторождениям металлических полезных ископаемых относятся такие виды минерального сырья, которые перерабатываются плавкой с целью извлечения металлов. Они в основном являются объектами переработки черной и цветной металлургии. Качество руд, относящихся к металлическим полезным ископаемым, определяется содержанием полезных и вредных компонентов.
Среди металлических полезных ископаемых выделяют черные, легирующие, цветные, благородные, редкие, редкоземельные и радиоактивные металлы.
· К черным металлам относятся железо, марганец, хром, титан.
· Легирующие металлы: ванадий, никель, кобальт, вольфрам, молибден.
· К цветным металлам относятся алюминий, медь, свинец, цинк, олово, висмут, ртуть и сурьма.
· К благородным металлам относятся золото, серебро, металлы платиновой группы.
· К редким – литий, рубидий, цезий, бериллий, ниобий, тантал, цирконий.
· К рассеянным металлам относятся – рений, гафний, германий, таллий, селен, теллур, индий, галлий.
· Редкоземельные металлы – группа из 17 химически подобных металлов, которая включает скандий и иттрий и лантаноиды.
· К радиоактивным металлам относятся уран и торий
Черные металлы.
К черным металлам относятся железо, марганец, хром, титан.
ЖЕЛЕЗО
Общие сведения и области применения
Начало применения железа относится к IV- Ш тысячелетию до н.э., когда люди из метеоритов делали орудия труда и охоты, украшения. В I тысячелетии до н.э. люди начали выплавлять железо из руд, на смену бронзовому веку пришел век железа. С развитием металлургии бурые железняки начали плавить в домнах сначала на древесном угле, а с ХIХ в. – на каменном угле и коксе. Из чугуна научились выплавлять сталь, а в ХХ в. – высококачественные легированнные стали путем добавок марганца, хрома, титана, никеля, кобальта, ванадия, вольфрама, молибдена, ниобия, тантала и других.
Обзор минеральных ресурсов
По объему производства и потребления железо находится на первом месте. В недрах 130 стран общие запасы железных руд оцениваются в 450 млрд. т, разведанные – 229 млрд. т. Наибольшими запасами обладают Россия, Бразилия, Австралия, Украина, Канада и США. Добывают железо 55 стран, наибольшую добычу осуществляют Бразилия, Китай, Австралия, Россия, Украина, Индия, США. Производство железных руд составило в 2002 г. 1008 млн.т.
В России всего 190 железорудных месторождений. Разведанные запасы железных руд составляют 57 млрд. т, общие – 101 млрд. т, добывается 107 млн. т. Основные железорудные районы находятся в пределах девяти главных железорудных провинций: Курской, Уральской, Карело-Кольской, Алтае-Саянской, Ангарской, Ангаро-Енисейской, Забайкальской, Алданской, Дальневосточной. Потенциально рудоносными следует считать Анабарскую, Северо-Восточную, Саяно-Байкальскую и Колпашевскую провинции.
Основные недостатки состояния минерально-сырьевой базы – удаленность сырьевых баз от металлургических комбинатов (Западно-Сибирский работает на рудах Коршуновского месторождения в Иркутской области), необеспеченность собственной сырьевой базой металлургических заводов юга Урала (дефицит покрывается за счет поставки руды из Казахстана и КМА).
Типы руд и кондиции
Железо извлекают из следующих типов руд:
1. Магнетитовые и титаномагнетитовые (главные минералы – магнетит, ильменит, титаномагнетит).
2. Гематитовые и мартитовые (гематит).
3. Бурые железняки (гидроксиды железа – гетит, гидрогетит).
4. Карбонатные (сидерит).
5. Силикатные (железистые хлориты).
Нижнее содержание железа в руде (кондиционной) устанавливается в пределах от 14 до 25%. Содержания серы и фосфора ограничиваются соответственно 0.3 и 0,2%, мышьяка, меди, цинка и свинца менее 0,1% каждого. Богатые железные руды характеризуются содержаниями более 57%, а самые богатые более 68% и малыми содержаниями примесей. Их используют для получения окатышей, которые перерабатываются в сталь электроплавкой.
Геохимия и минералогия
Железо – самый распространенный после алюминия металлический элемент земной коры. Его среднее содержание в земной коре 4,65%. Повышенные концентрации его наблюдаются в ультраосновных, основных и средних интрузивных породах. Железо обладает двумя валентностями: двухвалентное железо связано преимущественно с эндогенными процессами, а трехвалентное – с экзогенными процессами.
Известно более 300 минералов железа. Промышленное значение имеют магнетит FeFe2O4, мартит и гематит Fe2O3, гидрооксиды железа – гетит FeO(OH) и гидрогетит FeO(OH) n H2O, сидерит Fe[CO]3, силикаты железа – шамозит и тюрингит.
Date: 2016-07-05; view: 1560; Нарушение авторских прав