Металлические полезные ископаемые месторождение черных и цветных
Издание:Белорусский Государственный Университет, Минск, 2004 г., 179 стр., УДК: 553.3+553.4
В курсе лекций рассмотрены основные промышленные типы месторождений черных и цветных металлов. Приводятся сведения по геохимии, минералогии, ресурсам, эпохам рудообразования и генетическим типам промышленных месторождений. Описаны наиболее представительные месторождения.
Предназначено для студентов специальности I 51 01 01 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых».
Последние десятилетия характеризуются гигантским ростом потребления минерального сырья во всех индустриальных странах мира. В сферу промышленного использования непрерывно вовлекаются новые месторождения полезных ископаемых, в том числе расположенные в относительно неблагоприятных климатических условиях, а также залегающие на значительных глубинах.
Главная цель данной дисциплины – дать студентам представление о геолого-промышленных типах месторождений металлических полезных ископаемых, закономерностях их размещения, связи рудных месторождений с определенными геологическими формациями и ознакомить с геологическим строением наиболее типичных из них.
В соответствии с программой курса принят пометальный обзор рудных месторождений. При группировке промышленных типов автор придерживался единой генетической классификации рудных месторождений. Выделялись эндогенная, экзогенная и метаморфогенная серии, а в каждой из них соответствующие группы (например, в эндогенной серии магматическая, пегматитовая, полевошпатовых метасоматитов, грейзеновая, карбонатитовая, скарновая, плутоногенная гидротермальная, вулканогенная гидротермальная, колчеданная и стратиформная группы). Такое деление крайне важно, поскольку все месторождения формировались в связи с процессами, обусловившими развитие земной коры в целом.
В соответствии со сложившейся в СССР и СНГ традицией описание рудных месторождений начинается с черных (железо, марганец, хром, титан, ванадий) и цветных (медь, кобальт, никель, алюминий, свинец, цинк, олово, вольфрам, молибден, висмут, сурьма, ртуть) металлов.
Характеристика месторождений каждого металла или их естественных групп произведена по единой схеме. Вначале сообщаются краткие сведения о геохимии, минералогии, применении в промышленности, далее приводится информация о металлогении, эпохах рудообразования, ресурсах и запасах, описываются промышленные типы месторождений и приводятся характерные их примеры. В основу книги положены материалы, собранные и применяемые автором при чтении курса лекций «Месторождения металлических полезных ископаемых» для студентов-геологов Белорусского государственного университета. Использована также литература, ставшая классической (В.И. Смирнов, П.М. Татаринов, А.И. Гинзбург, Ф.И. Вольфсон, А.В. Дружинин, В.М. Григорьев, Г. Шнейдерхён и др.), на которой обучались многие поколения советских геологов. В подборе материала большую помощь оказали Г.И. Илькевич, Е.А. Никитин, Н.С. Петрова, И.В. Найденков, за что выражаю им всем глубокую благодарность.
В книге содержится информация, способная заинтересовать не только студентов-геологов, но и специалистов, занимающихся изучением рудных месторождений и минеральных ресурсов мира. Критические замечания будут приняты автором и учтены в процессе дальнейшего усовершенствования курса лекций. <…>
Все права на материалы принадлежат исключительно их авторам или законным правообладателям. Все материалы предоставляются исключительно для ознакомления. Подробнее об авторских правах читайте здесь!
Внимание! Если Вы хотите поделиться с кем-то материалом c этой страницы, используйте вот эту ссылку:
https://www.geokniga.org/books/2751
Прямые ссылки на файлы работать не будут!
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: 1843; Нарушение авторских прав
- Главная
- Природа
- Черные и цветные металлы и их руды
Елена Голец29 Январь 2015 16515
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.
Титан
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.
Ванадий
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).
Алюминий
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.
Бериллий
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.
Германий
Возрастает комплексное использование полезных ископаемых. Например, из угля извлекаются редкие элементы, главным образом крайне ценный германий.
Селен
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.
Рейтинг: 5/5 – 2
голосов