Рудные и нерудные полезные ископаемые карта

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:

1. Черные
2. Цветные
3. Драгоценные
4. Редкие

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.

b>Созданы они (естественными) геологическими процессами, но превращаются в минеральные ресурсы после длительного воздействия природных факторов – воды, ветра, солнца, давления и т.д.

Значение

Минеральные ресурсы – совокупность полезных ископаемых в определенных регионах, количество которых определено геологическими исследованиями. При этом минеральные ресурсы должны быть доступны для добычи и переработки. В современной промышленности запасы полезных ископаемых играют ключевую роль:

• Медь, оловянная и железная руда были важны для древних культур, использующих металл в бронзовый и железный века.
• Сегодня используются в строительной, машиностроительной и химической промышленности.
• Железные дороги, компьютеры, автомобили, небоскребы и т.д. в современном обществе зависят от добычи полезных ископаемых.

Рис. 1. Нефтегазоносные провинций России

Классификация и виды минеральных ресурсов

Минералы можно классифицировать различными способами, в том числе по химической или кристаллической группе, цвету, прочности и принадлежности к какому-либо элементу. В качестве первичной таблицы минералогии со всеми минералами, относящимися к конкретной химической группе, была принята Система классификации Дана. Виды:

1. Горючие (табл.1) (лидеры по востребованности во всем мире – уголь, нефть и природный газ).
2. Негорючие (табл.1), которые, в свою очередь, делятся на:
   • Рудные (например, золото, серебро и т.д.);
   • Нерудные (известняк, калий и др.).

Таблица 1. Классификация минеральных ресурсов

Отдельно необходимо выделить так называемые стратегические минералы. Они:

• Определяются экономическим значением, военной необходимостью и доступом.
• Играют национально-географическую роль. Стратегический для одной страны минерал (должен полагаться на импорт для удовлетворения потребностей добытчиков), не будет таковым для другого государства с собственными внутренними ресурсами или отсутствием потребности в использовании. Особенно на территории Саудовской Аравии, нефтяные магнаты которой разбогатели на залежах единственного минерала – нефти. Добыча этого минерала здесь составляет 585,7 млн т/год.

Медь и алмаз – примеры природных минералов, состоящих из одного элемента. Все остальные минеральные группы состоят из одного или нескольких металлических в сочетании с другими элемент. Наиболее масштабная из них, встречающаяся на территории Западной Европы, – силикаты, которые содержат различное количество кремния и кислорода (например, кварц и полевой). Другие группы включают сульфиды, которые состоят из оксида серы с кислородом, водой или гидроксилом, а также остальные вещества и элементы. Более детальная информация о классификации и систематики минеральных видов содержится в таблице 2.

Таблица 2. Классификация минералов

Добыча минеральных ресурсов

Если минерал недоступен просто на поверхности, его нужно добывать. Он является экономической характеристикой и товаром, добытым для потенциального использования или внутренней ценности. Большая часть комфорта, которым мы наслаждаемся сегодня, зависит от обильного использования минеральных ресурсов. Вещи, которые мы используем каждый день – от карандашей до компьютеров – сделаны из минералов и других материалов, добытых из недр земли, в том числе и на территории России.

Важно! Несмотря на беспокойство о том, что некоторые ресурсы полезных ископаемых в течение нескольких десятилетий полностью исчерпаются, поставки большинства основных минералов не являются непосредственной проблемой. Фактически, известные бедные запасы большинства основных минеральных ресурсов за последние два десятилетия увеличились, несмотря на рост населения, что привело как к увеличению спроса, так и к потреблению минералов.

Добыча минеральных ресурсов определяется геологическими причинами, а благоприятные районы определяют культурные и другие (например, территориальные) показатели всего мира. К ним относятся:

• Доступность основных магистралей и железных дорог.
• Археологические свидетельства древней добычи руды.
• Исторические свидетельства предыдущей деятельности горнодобывающей промышленности.
• Случайные открытия.
• Наличие геологической информации о породах.
• Спрос на полезные ископаемые.

Рис. 2. Добыча газа в Баренцевом море

Факторы, которые следует учитывать при поиске и добыче минеральных ресурсов:

• Вероятность успешного поиска.
• Стартовые капитальные и текущие затраты на добычу, переработку и сбыт минерального сырья.
• Уровни будущего спроса и текущая стоимость.
• Политические риски.
• Риски, связанные с изменением рыночных условий и развитием заменителей.

В отличие от других отраслей, горнодобывающая промышленность не имеет такого свободного выбора места проведения работ: она может разворачиваться только в районах, где минералы сосредоточены на поверхности или под землей.

Важно! Добыча металлов включает сложную и длинную серию этапов, каждый из которых требует значительных капиталовложений и сотрудничества с учеными. Этап разведки и разработки от первоначального открытия залежей до добычи может занять до 10 лет, а в некоторых случаях даже дольше.

Гарантии эффективной добычи

В дополнение к исключению любых остаточных рисков истощения ресурсов процесс включает обеспечение качества воды и воздуха, минимизацию наводнений, эрозии и повреждение живой природы и мест обитания ее жителей, а также обеспечение замены верхнего слоя почвы и насаждение соответствующих видов растений. Чтобы снизить опасность, разработка минеральных ресурсов проводится в районах, где:

• Имеются исторические свидетельства наличия минералов.
• Доступны карты и данные геологического анализа.
• Уже есть свидетельства наличия руды.
• Уже проводится (проводилась) добыча полезных ископаемых.
• Распространены инвестиционные площадки.
• Добыча известных полезных ископаемых ведется путем разработки новых технологий.
• Есть ресурсы для изучения потенциальных минералов.

При планировании добычи минеральных ресурсов обычно не принимаются во внимание страны с критической политической нестабильностью и государственными ограничениями на иностранные инвестиции.

Рис. 3. Добыча нефти в Ханты-Мансийском автономном округе Югра

Влияние добычи минеральных ресурсов

Существует ряд определенных влияний и последствий, вызываемых добычей и разработкой минеральных ресурсов. К ним относятся:

Экологические конфликты

• Столкновение коммерческих интересов (поддерживается безработными) и группами, стремящимися сохранить эстетические качества местных земель.
• Возникновение городов-призраков, оставшихся после закрытия карьеров и прекращения работ.
• Конфликты между коренными жителями, претендующими на права на землю, и международными горнодобывающими компаниями, использующими землю для добычи минеральных ресурсов.

Экономические последствия

• Содействие рациональному экономическому росту в стране – занятость, потребительские товары и т.д.
• Промышленное развитие периферийных регионов – рынки, транспорт, энергетика, школы и т.д.
• Создание анклавов, в которых горнодобывающие предприятия остаются вдали от большого скопления людей.

Рис. 4. Месторождение газа в Новом Уренгое

Воздействие на окружающую среду

• Транспортировка, рафинирование и переработка полезных ископаемых загрязняет воздух и воду.
• Выведение кислот (из заброшенных участков) загрязняет грунтовые и поверхностные воды.
• Эрозия отходов из шахт попадает в потоки и заполняет плотины и водохранилища
• Продуктом окисления богатых серой пород является серная кислота, которая течет в ручьи и озера, уничтожая рыбу и среду обитания.
• Работа карьеров и шахт создает шум и пыль, разрушает среду обитания диких животных, по крайней мере временно.
• Поверхностная добыча вызывает падение уровня грунтовых вод, что приводит к высыханию муниципальных и сельскохозяйственных скважин на прилегающих землях.

Вмешательство правительства

Использование цианида при некоторых видах горных работ (например, для добычи золота) и выбросы газов, пыли и других частиц оказывают негативное воздействие на почву, воду и воздух. На качество воды также может влиять примесь металла или его осадок. Самой большой мировой проблемой, стоящей перед горнодобывающей промышленностью, считается отведение кислот, что нарушает стабильность водных экосистем.

Рис. 5. Добыча нефти в Ямало-Ненецком автономном округе

Почему правительству стоит вмешиваться в добычу минеральных ресурсов:

• Обеспечение и поддержка промышленного роста.
• Обеспечение продолжения экономического роста.
• Обеспечение безопасности страны путем использования полезных ископаемых для производства оружия.
• Содействие экономическому развитию по всей стране.
• Стабилизация самодостаточности страны в стратегических минералах.

Поэтому правительство большинства стран обязано контролировать добычу и использование собственных минеральных ресурсов. При этом форма вмешательства зависит от уровня экономики и финансового положения в государстве.

Развивающиеся страны

Торговля минералами контролируется многонациональными компаниями из развивающихся стран. Чтобы увеличить свою долю прибыли от добычи полезных ископаемых, несколько развивающихся стран приняли меры, в том числе:

• Формирование организаций-производителей для контроля предложения и цены.
• Национализация активов многонациональных горнодобывающих компаний правительствами разных стран.

Рис. 6. Добычи угля в России

Продвинутая капиталистическая экономика

Для вмешательства в добычу минеральных ресурсов было разработано несколько механизмов:

• Торговое регулирование – разработано для уменьшения потока импорта в государство. Сюда относятся:
  • Тарификация импортного сырья (налог на импортируемые минеральные ресурсы);
  • Премии и дотации по объему импортируемых полезных ископаемых за счет импортных квот;
  • Общие запреты на импорт и эмбарго на экспорт;
  • Лицензии на импорт.
• Привлечение инвестиций – проявляется в таких факторах:
  • Продвижение технологии;
  • Благоприятные условия кредитования;
  • Субсидии на торговлю, прямые гранты и займы с низким процентом;
  • Государственный андеррайтинг рисков для частного сектора.
• Налогообложение включает:
  • Налог на единицу продукции или процент от ее стоимости;
  • Налог на прибыль или чистый доход;
  • Налог на стоимость капитала – налогообложение стоимости имущества, принадлежащего компании.
  • Налоговые льготы – предоставление бесплатного налогового статуса для компании, занимающейся разработкой и добычей минеральных ресурсов.
• Фиксация цены.
• Предоставление исключений в области регулирования природоохранной деятельности для поощрения добычи минеральных ресурсов.

Добыча, переработка и транспортировка минералов оказывают влияние на окружающую среду, а также на потенциальное здоровье и безопасность тех, кто работает в этой отрасли. Смягчение разрушения ландшафтов и экосистем параллельно с бесперебойной добычей и поставкой важнейших полезных ископаемых является постоянной первостепенной технологической задачей. В видео, с которым мы рекомендуем вам ознакомиться, более подробно ра