Полезные ископаемые какие рудные а какие нерудные
Вспомните: 1. Где применяются металлы? 2. Рудами каких металлов особенно богаты недра России?
1. Рудные полезные ископаемые. Другой вид минеральных ресурсов — рудные. Из них получают все необходимые металлы. Более 85 химических элементов относятся к металлам. Большинство из них используются в разнообразных хозяйственных целях. Металлы принято делить на черные, цветные, благородные, редкие и редкоземельные, радиоактивные. Наибольшую роль в хозяйственной жизни играют металлы двух первых групп: черные и цветные.
К черным металлам относятся железо, марганец, хром. Основной из черных металлов — железо. Марганец и хром используются в тысячи раз меньших количествах по сравнению с железом. В чистом виде железо применяется редко. Оно является основой для производства стали, которая, несомненно, является главным видом конструкционных материалов.
Железо — один из наиболее распространенных элементов в составе земной коры. Поэтому месторождений железной руды очень много. Они есть практически на всех материках. Однако больше половины всех мировых запасов железа сосредоточено в семи странах: в России, Украине, Бразилии, Австралии, США, Канаде и Индии.
Группа цветных металлов, пожалуй, самая большая по количеству металлов. К числу наиболее востребованных относятся алюминий, медь, олово.
Алюминий — самый распространенный металл в земной коре. Тем не менее он довольно поздно начал использоваться в хозяйственной деятельности. Только в конце XIX века научились извлекать алюминий из руды. Легкий, прочный, не подверженный коррозии металл нашел применение в авиации — фюзеляжи самолетов сделаны из сплава на основе алюминия. Он обладает высокой электропроводностью, поэтому широко применяется для изготовления кабелей высокого напряжения.
Алюминиевыми рудами являются несколько горных пород: бокситы, алуниты и нефелины. Наиболее ценными считаются бокситы. Основные месторождения алюминиевого сырья расположены в тропических странах. В Латинской Америке даже говорят об «алюминиевом поясе», проходящем через территорию Бразилии, Суринама, Гайаны и Ямайки. Кроме того, исключительно велики запасы алюминиевых руд в Австралии и Китае.
Медь используется человеком с глубокой древности, когда она была основой для производства главного металла Античности — бронзы. Сейчас находят применение главным образом электрические свойства меди. Фактически медь — основа электротехники.
Месторождения меди образуют два «медных пояса». Первый, «медный пояс» Африки (рис. 43), находится на территории Демократической Республики Конго и Замбии. Медь активно добывается здесь уже много десятков лет. По некоторым данным, запасы медных руд в этом поясе практически исчерпаны. Второй «медный пояс» находится на тихоокеанском побережье Америки, в Кордильерах и Андах. Протяженность «пояса» достигает многих тысяч километров. Наиболее богаты медью Канада, США, Мексика, Перу и особенно Чили. Вне этих поясов заметные запасы медных руд имеют еще около 80 стран. Среди них Россия, Китай, Казахстан, Финляндия, Франция, Индия и др.
Рис. 43. «Медный пояс» Африки
Олово — металл, гораздо менее распространенный в земной коре. Наибольшими запасами этого металла располагают тропические страны. Хотя оловоносные районы могут находиться и в более высоких широтах. Цепь крупных месторождений олова, протянувшаяся на тысячи километров вдоль тихоокеанского побережья Азии, позволяет говорить о существовании «оловянного пояса». Он проходит через территорию Индонезии, Малайзии, Таиланда, Мьянмы и Вьетнама. Иногда говорят о том, что «оловянный пояс» простирается далеко на север, поскольку на тихоокеанском побережье еще двух стран есть значительные месторождения этого металла. Речь идет о Китае и России. За пределами Восточной Азии крупными запасами олова располагают Бразилия, Боливия, Нигерия и ЮАР.
В число цветных металлов также входят цинк, никель, свинец и др.
Скопления месторождений некоторых металлов могут образовывать пояса, то есть линейные структуры, протянувшиеся на сотни и тысячи километров. Их называют металлогенетическими, или рудными, поясами. Возникновение их связано со специфическими для данного участка планеты процессами движения и остывания вещества при формировании земной коры.
2. Нерудные полезные ископаемые. Это большая группа горных пород и минералов, которую делят на строительные материалы, химическое сырье и техническое сырье.
Строительные материалы (камень, глина, песок) настолько распространены, что являются единственным видом неисчерпаемых минеральных ресурсов. Они есть практически везде. Поэтому особенности их географии не требуют пояснений.
К химическому сырью относятся полезные ископаемые, которые используются в химической промышленности, в том числе для получения минеральных удобрений. Это калийные и натриевые соли (среди них и поваренная соль), фосфориты, апатиты, сера и др. Химическое сырье широко распространено по всему миру. К числу стран, богатых различными его видами, относятся Россия, США, Китай и Канада. Калийных солей много в Беларуси, Германии, Бразилии, фосфоритов — в Казахстане, Марокко, ЮАР, Алжире, Австралии. Самородная сера имеет вулканическое происхождение, потому се месторождения связаны с современными и древними вулканическими районами. К таким районам относятся Украина, Италия, Туркмения, Ирак и др.
Что касается технического сырья, то список его достаточно велик. Наиболее ценным сырьем являются графит, алмаз, асбест. Крупнейшие производители алмазов — ЮАР, Намибия, Ботсвана — доминируют в алмазной промышленности, хотя список стран, располагающих месторождениями алмазов, более широк. В этот перечень входит и Россия.
3. Истощение минеральных ресурсов и возможное решение проблемы. Минеральные ресурсы обеспечивают потребности человечества в самых разных областях хозяйственной деятельности: строительстве, металлургии, химической промышленности, сельском хозяйстве и т.д. Полезные ископаемые имеют ряд общих черт: они не возобновляются. Вернее, они все-таки возобновляются, ведь геологические процессы, влияющие на их формирование, не прекратились. Но скорость этого процесса так мала, что современное поколение не может рассчитывать на пополнение запасов полезных ископаемых. По мере освоения месторождений запасы полезных ископаемых исчерпываются. Минеральные ресурсы распределены в земной коре неравномерно, подчиняясь определенным законам. Добытые минеральные ресурсы можно транспортировать на любые расстояния. Это позволяет решить проблему недостатка или отсутствия сырья в каком-либо регионе путем закупки его в других регионах. Увеличение запасов минерального сырья происходит за счет открытия и освоения новых месторождений. Правда, бесконечно это продолжаться не может.
Эти черты определяют и характер проблем, связанных с использованием минеральных ресурсов, В самом деле, независимо от ресурсообеспеченности все минеральные ресурсы рано или поздно закончатся в силу своей исчерпаемости и невозобновимости. И с этим ничего поделать нельзя. Однако можно снять остроту проблемы, отодвинув момент полного исчерпания какого-либо полезного ископаемого на столетия, а то и тысячелетия. Для этого существует целый комплекс мер, о которых мы поговорим чуть позже.
Главное, что человечество осознало проблему исчерпания ресурсов, признало ее серьезной и теперь активно ее решает.
ПОВТОРИМ ГЛАВНОЕ
- 1. В своей хозяйственной деятельности человек использует более 80 металлов. Они делятся на черные, цветные, благородные, редкие и редкоземельные, радиоактивные.
- 2. В наибольших количествах добывается и используется железо.
- 3. Некоторые цветные металлы образуют металлогенетические, или рудные, пояса.
- 4. Существует проблема неизбежного исчерпания запасов минерального сырья. Рациональное природопользование — один из способов снижения ее остроты.
ПРОВЕРИМ ЗНАНИЯ
- 1. Какие существуют виды рудных ископаемых?
- 2. Что такое металлогенетические пояса?
- 3. Какие бывают виды нерудных ресурсов?
А ТЕПЕРЬ БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ ВОПРОСЫ
- 1. Какие металлы наиболее распространены в земной коре?
- 2. Почему железо называют «черным металлом»?
- 3. Электропроводность меди лучше, чем у алюминия. Почему же провода высокого напряжения делают из алюминия?
- 4. Почему нельзя считать нерудные полезные ископаемые ресурсами «второго сорта»?
- 5. Какие особенности характерны для всех видов полезных ископаемых?
- 6. Как бороться с исчерпаемостью минеральных ресурсов?
ПОРАБОТАЕМ С КАРТОЙ
Найдите на карте наиболее значительные металлогенетические пояса мира.
Виды природных богатств
Всё, что создала природа внутри земной коры — минералы, горные породы и т. д. — имеет свою классификацию. Если рассматривать деление по физическому состоянию, то это могут быть:
- твёрдые вещества;
- жидкости;
- газы.
Есть другой метод, предусматривающий анализ их использования. Согласно ему ископаемые бывают:
- горючие;
- рудные;
- нерудные;
- соли;
- драгоценные и полудрагоценные камни.
Ещё одной характеристикой является происхождение ископаемых. Они подразделяются на такие категории:
- Магматические. Для них свойственно залегание в складчатых рельефах, так как подобные руды могут образоваться при выделении из быстро остывающей лавы. Во время тектонических сдвигов происходит смещение масс к нижнему краю платформы, образуя пласт породы. Преимущественно это рудные полезные ископаемые. Примером территории с запасом железных соединений может служить месторождение в Курской области, называемое магнитной аномалией, или украинский Криворожский бассейн.
- К осадочным породам относятся нерудные элементы. Они появляются на берегах мелководных морей, а также в озёрных или болотистых местностях. Произошли из древних органических остатков, водорослей и сухопутных растений.
- Метаморфические возникают при смещении земных платформ и физико-химических изменений внутри Земли. Основными представителями этой категории являются всевозможные сланцы.
Имеется несколько методик добычи естественных богатств. От уровня залегания это могут быть:
- Карьеры для извлечения горных залежей открытым способом — наиболее экономически целесообразный метод, но приводящий к изменению рельефа, что не всегда на пользу экосистеме.
- Больших затрат потребует шахтный вариант.
- Для нефти традиционным является фонтан, когда жидкость выходит наружу под давлением газов.
- Особым способом — геотехнологическим — извлекают руду. Для этого в пласты породы закачивается горячая вода или спецраствор. Через скважины содержимое выходит на поверхность и ценная порода отделяется.
Во всех странах отмечается повышение потребности в полезных ископаемых. Для того чтобы наиболее эффективно и полно использовать подобные исчерпаемые богатства, существует несколько правил:
- Уменьшить потери при добыче.
- Максимально извлекать сырьё на каждом месторождении.
- Разработка новых экономичных способов извлечения.
- Использование современной техники.
- Привлечение учёных для поиска и прогнозирования будущих залежей.
Категории рудных полезных ископаемых
Примеры подобного вида природных достояний многочисленны и разнообразны. В списках самых богатых мировых залежей — Россия, на чьей карте каждый значок означает месторождение в различных географических поясах, занимает одну из ведущих позиций. Можно сказать, что в отечественных недрах спрятана практически вся таблица Менделеева. В экспорте ресурсов наша страна также является одним из лидеров.
Железные залежи
Эти руды представляют собой минеральные образования природного происхождения. Они богаты веществом настолько, что позволяют извлекать его в промышленных масштабах с экономической выгодой.
По минеральному составу их можно разделить на виды:
- Гидроксиды, к которым относятся гетит и гидрогетит.
- Группа из гематита, мартита и магнетита принадлежит к оксидам.
- Силикаты состоят из тюрингитов и шамозитов.
- Сидероплезиты и сидериты причислены к карбонатам.
Как правило, из всех вышеперечисленных руд производят чугун и прочие чёрные металлы. Сфера их применения обширна. Это предприятия следующих отраслей:
- Машиностроительной и металлообрабатывающей.
- Автомобильной.
- Военно-промышленного комплекса.
- Ракетостроения.
- Пищевой и лёгкой промышленности.
- Строительной сферы.
- Топливно-энергетические предприятия.
Добыча меди
В природе месторождения, где этот пластичный золотисто-розовый металл встречается в чистом состоянии, можно увидеть довольно часто. Однако добыча ведётся в основном из таких соединений:
- Халькозин, имеющий в своём составе около 79% меди.
- Борнит с 65%.
- Медный колчедан (халькопирит), содержащий до 35% главного вещества.
Чистый металл в промышленности применяется редко. В основном спросом пользуются сплавы:
- С цинком — латунь.
- Оловянный — бронза.
- Свинцовый — баббит.
- Медно — никелевый — мельхиор.
- Дюраль — с алюминием.
- Специальный ювелирный — с золотом.
Самым крупным месторождением является чилийский карьер Эсконида, где добывают медные самородки. А также большие залежи обнаружены в США на полуострове Кивино, Боливии, Италии. Российские рудники, которые находятся в долине Лёвихи, реки на Среднем Урале, тоже можно расположить в этом списке.
Применяют металл в виде провода в электротехнике. Для автомобилей изготавливают медные радиаторы, обмотки стартеров, обоймы подшипников. Обшивка судов тоже вырабатывается с применением подобного сырья. Стоит заметить, что на производство Статуи Свободы в США понадобилось 80 т меди.
Разработка алюминия
Из всех цветных металлов этот — наиболее распространённый. Производят его из глинозёмов, содержащихся в бокситовых и нефелиновых рудах. Наиболее большими резервами обладают Гвинея, Бразилия и Австралия. Нашей стране принадлежит 9-е место рейтинга. Отечественное сырьё, добываемое в республике Коми, Свердловской и Белгородской областях, а также на Кольском полуострове не отличается высоким качеством.
Промышленность использует такие свойства алюминия как пластичность, коррозионная стойкость, электропроводность, низкая масса и плотность. Он легко штампуется, куётся и сваривается. Методом волочения из такого металла изготавливают проволоку.
Марганец и его получение
В рудах, пригодных для промышленной переработки, должно быть большое содержание главного компонента. Обычно это оксиды, карбонаты и силикаты. Наиболее пригодными для дальнейшего использования являются:
- Пиролюзиты.
- Марганиты.
- Брауниты.
- Криптомеланы.
- Тодорокиты.
- Родохрозиты.
В качестве сопутствующей породы с марганцевыми рудами часто и в больших количествах встречается железо. Поэтому на практике происходит их разделение на железомарганцевые и марганцовистые. Тип сырья зависит от процентного содержания примеси.
Величайшими месторождениями подобных ископаемых в нашей стране являются Никопольская, Чиатурская, Варненская, Марсятская, Тыньинская, Березовская разработка. Добыча осуществляется преимущественно роторными механизмами, экскаваторами и ковшевыми драгами в открытых карьерах. Реже применяются шахтные комплексы с комбайнами и проходческими щитами. Обогащение совершается на специализированных комбинатах при помощи гравитационного, гравитационно-магнитного и комбинированного метода, а также флотации.
Используют марганец различные отрасли:
- Химическая.
- Металлургия.
- Производство керамики.
- Фармация.
Наиболее известными продуктами являются стекло, минеральные красители и распространённая марганцовка.
Месторождения олова
Этот металл встречается в более чем девяноста соединениях. Из них очень распространены и содержат наибольшее количество подобного компонента такие руды:
- Состоящие целиком из самородного элемента.
- Станнопаладиниты, имеющие примеси других металлов.
- Касситерит с содержанием Sn до 78,8%, тороллит, относящиеся к группе оксидов.
- Варламовит (гидроксид).
- Разновидность силиката — стокезит.
- Наиболее широко применяемый в промышленности, содержащий до 28 процентов олова, станин.
- Из категории сульфосолей — франкеит.
- Гидростаннаты. К ним можно причислить викманит и натанит.
Добывают руду на коренных, или эндогенных, месторождениях как открытым, так и подземным методом. Для обогащения используют фьюмингование, гравитацию. Для большего эффекта можно к ним добавить флотацию. К таким залежам относятся выработки Солнечное, Депутатское, Дубровское, Тернистое.
Второй вид копей — экзогенные, или рассыпные. Среди них существует преобладание озёрных и прибрежно-морских карьеров. Добыча производится драгами, экскаваторами или с помощью гидравлики. Примерами могут служить Правоурмийское, Тигриное, Хинганское месторождения.
Из-за химических свойств, которые включают отсутствие токсичности и окисляемости, олово широко применяет консервная промышленность. В химической отрасли с его помощью получают латунь, красители. Широкое употребление такой компонент нашёл у текстильщиков и стекольщиков.
Извлечение вольфрама
Для добычи этого ископаемого имеется более 20 минералов. Наибольшее количество главного компонента содержится в вольфрамите (76%) и шеелите (80%). В качестве дополнений часто подобные соединения включают различную долю молибдена, висмута, сурьмы, золота, олова, серебра, серы и т. д.
Промышленные месторождения предназначены как для выработки эндогенных залежей таких руд:
- Пегматитовых.
- Скарновых, с содержанием молибденита.
- Грейзеновых, состоящих на 90% из кварца, касситерита или шеелита.
- Гидротермальных.
Добывают соединения вольфрама в основном на шахтах. Для этого используется слоевое обрушение с дальнейшим магазинированием в выбранных пространствах. Часто свободные выработки просто заполняются пустой породой. Иногда применяют открытый способ с транспортировочными системами внешнего обваливания. Весь процесс механизирован практически на 95%.
Для промышленных целей подходят главные свойства металла — пластичность и тугоплавкость. Именно из него изготавливают спирали нагревателей, электроды и нити накаливания в лампах. Большое количество вольфрама идёт для приготовления всевозможных сплавов.
Применение никеля
Для того чтобы месторождение было рентабельным достаточно содержания в руде главного элемента на уровне 1−2% в сульфидах и 1−1,5% в силикатах. Среди основных промышленно значимых минералов можно отметить:
- Пентландиты.
- Миллериты.
- Никелины.
- Полидимиты.
- Гарниериты.
- Аннабериты.
- Ревдинскиты.
- Ховахситы и т. д.
Среди месторождений выделяются сульфидные Норильское, Талнахское, Октябрьское, Мончегорское в России, канадские Сёдберийское и Томпсонское, а также Камбалдское в Австралии. Это список медно-никелевых разработок. Кроме них, имеются никелевые силикатные и кобальт-никелевые силикатные южноуральские, кубинские и индонезийские рудники. Огромный потенциал есть в железомарганцевых жилах, расположенных на океанском дне.
До 90 процентов всего добываемого никеля используется для изготовления жаропрочных, инструментальных, конструкционных и нержавеющих сплавов и стали. Остальная часть идёт на производство проволоки, ленты и нужды химической и пищевой промышленности. Есть небольшое потребление в реактивной авиации, ракетостроении, радиолокации и атомных станциях.
Использование урана
Количество этого химического элемента в природных условиях немалое. Он встречается в 100 раз чаще золота и в 50 раз — серебра. Среди основных ураносодержащих пород можно назвать:
- Оксидные — ураниты, урановые смолы.
- Силикатные — коффиниты.
- Титанаты.
- Уранилсиликаты.
- Уранилы-ванадаты.
- Тюямуниты.
- Уранилфосфаты.
Наибольшие залежи урана находятся на территории Австралии, Казахстана и России. Наша страна располагает десятью процентами мировых запасоВ, из которых две трети добывается в Якутии. Крупнейшие месторождения — Стрельцовское, Октябрьское, Антейское, Мало-Тулукуевское, Аргунскоеу, Далматовское, Хиагдинское.
Применяется химический элемент в виде ядерного топлива. Наибольшее употребление характерно для изотопа U235, поддерживающего цепную реакцию. Он используется в реакторах. Для увеличения мощности термоядерного оружия используется U238, а U233 годится в виде топлива к газофазному ядерному ракетному двигателю.
Кроме перечисленных ископаемых к рудной категории относятся благородные металлы. Золото, серебро и платина нашли широкое применения как в ювелирной отрасли, так и в приборостроении, электротехнике и медицине. Добыча этих элементов ведётся с незапамятных времён и часто использовали для чеканки монет.