Высокое содержание полезного компонента в руде
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.
| Руда | Месторождения | Добыча металла в год |
| Железная | Оленегорское Ковдорское Костомукшское Абаканское Нижнеангарское Рудногорское Коршуновское | 16,2 млн тонн. |
| Медная | Краснотурьинское Красноуральское Сибаевское Блявинское | 741 тысяч тонн |
| Алюминиевая | Северный Урал Красноярский край | 6,3 млн тонн |
| Оловянная | Янское нагорье (Верхоянск) в районе Певека, Омсукчана (на Колымском нагорье) Дальнегорск | 2 тысячи тонн |
| Золото | россыпные месторождения в бассейнах рек Витим, Алдан, Енисей, Колыма | 47,2 тонны |
| Платина | Уральские горы | 25 тонн |
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.
Лабораторная работа
по теме: Черная и цветная металлургия мира
Самара 2010 год
Задание №1
Используя учебники по эконом. географии основам промышленного пр-ва дайте определение понятию – металлургия. Какие исходные, сопутствующие компоненты необходимы для организации металлургического пр-ва. Какие технологические процессы задействованы при выплавке металла
Металлургия – отрасль тяжелой промышленности, связанная с получением металлов из руд и первичной обработкой металлов.
Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём, концентратом (ценный оксид или сульфид металла) и отходами. После добычи большие куски руды измельчаются до такой степени, когда каждая частица является либо ценным концентратом, либо отходом.
Задание №2
Какие п.и. пригодны для металлургического пр-ва, перечислите исходное сырье для черной металлургии. Каково содержание Fe в железной руде. Сколько руды требуется для пр-ва 1 тонны чугуна и, стали.
Сырьевая база черной металлургии мира. Железная руда ( бурый железняк, красный железняк, марганцевые руды и т.д.) – основной исходный вид сырья в отрасли. В последние десятилетия освоены процессы использования руды для непосредственной выплавки стали, минуя стадию получения чугуна, что еще более увеличило роль железной руды во всем металлургическом производстве.
Содержание железа в промышленных рудах изменяется в широких пределах — от 16 до 70%. Различают богатые (≥ 50% Fe), рядовые (50—25% Fe) и бедные (≥ 25% Fe) железные руды.
Для производства 1 тонны чугуна требуется 1,2-1,5 тонны угля, не менее 1,5 тонны железной руды, свыше 0,5 тонны флюсовых известняков и 30 мЗ воды.
Для производства 1 тонны стали нужно 7 тонн руды и кокса
Задание №3
| Железные руды | Легирующие металлы | Вспомогательные компоненты металлургии |
| Магнетит Гематит Магномагнетит Титаномагнетит Гематит Гидрогематит Гётит Гидрогётит Сидерит Железистые хлориты (шамозит, тюрингит и др.) | Никель Хром Марганец Кремний Молибден Ванадий Бор Вольфрам Титан Алюминий Медь Ниобий Кобальт | Природный газ Кокс Флюсы (известняк) Воздух, обогащенный кислородом Мазут |
Задание №4
На к/к нанесите крупнейшие районы и бассейны залегания железной руды. (Название, запасы, % Fe в руде) Назовите главных экспортеров и импортеров железной руды. Какая часть общей добычи направляется на экспорт.
| Название | Запасы | Содержание железа в руде, % |
| Бассейн Хамерсли (Австралия) Р-н Железорудный треугольник (Бразилия) Р-н Каражас (Бразилия) Бассейн Криворожский (Украина) Кременчугский железорудный район (Украина) Месаби-Рейндж(США) Басc. Кэрол-Лейк (Канада) Р-н Сингхбум (Индия) Басс. Симен (ЮАР) Басс. Лотарингский (Франция) Р-н Истеон Днидейль (Австралия) Р-н Кирунавара (Швеция) Р-н Урукум (Бразилия) | 11.7 млрд.т 6 млрд.т 5 млрд.т 16 млрд.т 4,65 млрд.т 5,0 млрд т. 2,7 млрд т. 2,0 млрд т. 1,3 млрд т. 2,1 млрд т. 1,4 млрд т. 1,8 млрд т. 4,0 млрд т. | 62% 62% 67% 58,5% 58.5% 37-61 % 38 % 60 % 64 % 32 % 57 % 49 % 56 % |
Крупнейшие экспортёры и импортёры железорудного сырья в 2004 году
Экспортёры:
Австралия — 186,1 млн тонн.
Бразилия — 184,4 млн тонн.
Индия — 55 млн тонн.
Канада — 27,1 млн тонн.
ЮАР — 24,1 млн тонн.
Украина — 20,2 млн тонн.
Россия — 16,2 млн тонн.
Швеция — 16,1 млн тонн.
Казахстан — 10,8 млн тонн.
Всего экспорт 580 млн тонн.
Импортёры:
Китай — 148,1 млн тонн.
Япония — 132,1 млн тонн.
Южная Корея — 41,3 млн тонн.
Германия — 33,9 млн. тонн.
Франция — 19,0 млн тонн.
Великобритания — 16,1 млн тонн.
Тайвань — 15,6 млн. тонн.
Италия — 15,2 млн тонн.
Нидерланды — 14,7 млн тонн.
США — 12,5 млн тонн.
Мировая добыча в 2007 году.
По данным Геологической службы США, мировая добыча железной руды составила в 2007 году 1,93 млрд. тонн, увеличившись по сравнению с предыдущим годом на 7 %. Китай, Бразилия и Австралия обеспечивают две трети добычи, а вместе с Индией и Россией — 80 %
Задание №5
В виде таблицы представьте первую десятку стран мира по выплавке чугуна и стали.
2003 г
| Место | Страна | Чугун (млн. тонн) | Сталь (млн. тонн) | Экспорт млрд. $ | Импорт млрд. $ |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | Китай Япония США Россия Республика Корея Германия Украина Турция Бразилия Италия | 202,3 82,1 39,0 48,3 27,3 29,5 29,5 32,9 32,0 26,0 | 220,1 110,5 91,4 61,3 46,3 44,9 36,7 36 31,1 26,7 | 0,4 1 0,4 4,5 1,2 2,6 1,8 2.1 2,4 1 | 2,9 2,1 1,76 1,7 1,7 2,5 1 2,2 1,5 1,8 |
Задание №6
Выявите и перечислите главные металлургические районы мира (не менее 10): 1. Чикагский р-н (США) 2. Верхне-Силезский р-н (Польша) 3. Токийский (Япония)….
1)Чикагский район в США;
2)Рурский и 3)Верхне-Силезский в Западной Европе;
4)Токийский и 5)Осакский в Японии;
6)Южный на Украине;
7)Остравский район Чехословакии;
8)Уральский район в России.
9) Мидленд, Южный Уэльс (Великобритания)
10) Льеж – Шарлеруа (Бельгия)
Задание №7
Какую конечную продукцию производят предприятия черной металлургии. Каково ее основное предназначение. Почему выплавка чугуна и стали в мире сокращается.
Черная металлургия – это одна из важнейших базовых отраслей тяжелой индустрии. Её продукция служит основой развития машиностроения и металлообработки, строительства, а также находит широкое применение во многих других отраслях народного хозяйства.
Основным видом продукции черной металлургии является готовый прокат, включающий сортовой и листовой прокат.
В зависимости от специфики конечной продукции среди металлургических предприятий выделяются трубные, метизные заводы, заводы по производству специальных сталей.
В развитых странах рыночного хозяйства за восстановлением и подъемом отрасли в первые послевоенные десятилетия последовали глубокие спады в 70-80-е гг. Они явились следствием нефтяных кризисов тех лет, резко сокративших спрос на металл. В этих странах выплавка стали в отдельные годы уменьшалась на 60-70 млн т, что соответствует уровню ее получения в государстве с крупнейшей металлургической промышленностью.
Задание №8
Дайте классификацию руд цветных металлов. Каково содержание полезного компонента в руде. Какие технологические стадии включает в себя производство цветных металлов. Какова специфика размещения металлургических предприятий цветной металлургии. Какие отрасли промышленности особенно нуждаются в цветных металлах.
В науке принята условная классификация цветных металлов, по которой они разделены по различным признакам, характерным для той или иной группы:
– легкие металлы (алюминий, титан, магний),
– тяжелые цветные металлы (медь, свинец, цинк, олово, никель),
– благородные металлы (в т. ч. платиновые металлы),
– тугоплавкие металлы,
– рассеянные металлы,
– редкоземельные металлы,
– радиоактивные металлы.
Среднее содержание полезных компонентов в рудах месторождений России и зарубежных стран
Полезное ископаемое | Среднее содержание полезного вещества в руде, % | |
| Россия | зарубежные страны | |
| Железные руды | 37,7 | 49,0 |
| Марганцевые руды | 20,0 | 44,5 |
| Хромовые руды | 37,8 | 39,0 |
| Титан: Россыпи коренные | 0,7-1,2 7-11 | 0,3-7,0 18-34 |
| Бокситы: содержание Аl2О3 | 51,0 | 48-55 |
| Медь | 0,3-1,0 | 0,6-3,7 |
| Свинец | 1,13 | 2,9 |
| Цинк | 2,19 | 5,1 |
| Никель | 0,5-4,5 | 0,1-4,4 |
| Олово: россыпи, г/м3 коренные | 636 0,33 | 710 0,5 |
| Вольфрам WO3 | 0,1-1,0 | 0,2-1,3 |
| Молибден | 0,06-0,09 | 0,09-0,4 |
| Фосфатное сырье (содержание Р2O6) | 10-15 | 20-30 |
| Ниобий | 0,16-0,5 | 0,6-2,4 |
| Тантал | 0,01-0,03 | 0,02-0,7 |
По стадиям технологического процессапроизводство цветных металлов делится на добычу и обогащение исходного сырья, металлургический передел и обработку цветных металлов.
Размещение предприятий цветной металлургии во многом зависит от особенностей ее сырьевой базы.
Так, для алюминиевых руд характерно достаточно высокое содержание полезного компонента (40–60 %), а в рудах тяжелых цветных металлов оно низкое и очень низкое: в рудах цинка – от 2–3 до 15–20 %, свинца – от 1 до 3, меди – от 0,5 до 3, олова и вольфрама – менее 1 %, а в рудах молибдена и кобальта измеряется сотыми долями процента. Поэтому в размещении алюминиевых заводов обычно преобладает транспортная и энергетическая ориентация, а размещение предприятий по выплавке тяжелых цветных металлов почти всегда имеет сырьевую ориентацию. Эту закономерность можно проследить на примере США, Канады, Австралии, России, Казахстана, Испании, Польши и других развитых стран, где главные районы и центры выплавки тяжелых цветных металлов сформировались в местах добычи руд меди, свинца и цинка. То же можно наблюдать и в развивающихся странах.
Цветные металлы используются в авиационной, ракетной промышленности, в космических технологиях, в судостроении, в производстве оборудования для химической промышленности. Медь широко используется в машиностроении и электрометаллургии, как в чистом виде, так и в виде сплавов – с оловом (бронза), с алюминием (дюралюминий), с цинком (латунь), с никелем (мельхиор).Свинец используется в производстве аккумуляторов, кабелей, в атомной промышленности. Цинк и никель используются в черной металлургии . Олово используется при производстве белой жести и подшипников. Благородные металлы обладают высокой пластичностью, а платина – тугоплавкостью. Поэтому они широко применяются при изготовлении ювелирных изделий и техники. Без солей серебра невозможно изготовить кино- и фотопленку
Задание №9
На к/к обозначьте крупнейшие, мировые месторождения: бокситов, меди, олова, свинца, полиметаллических руд, золота, серебра, платины, редкоземельных металлов.
Задание №10
Какие страны мира ориентируются на собственную сырьевую базу, какие на привозное сырье
| Ориентированы в основном на собственную сырьевую базу | Ориентированы в основном или полностью на привозное сырье |
| Россия Австралия Бразилия ЮАР Швеция Мавритания Индия Украина Канада Венесуэла | Япония Китай Люксембург Германия Франция Великобритания Италия США Бельгия Польша Республика Корея |
Задание №11
Определите первую десятку стран мира по производству: алюминия, меди, олова, золота.
Первые десять стран по размерам производства первичного алюминия в 2006 г.
| Страна | Производство, млн. т |
| Китай | 8,7 |
| Россия | 3,7 |
| Канада | 3,0 |
| США | 2,3 |
| Австралия | 1,9 |
| Бразилия | 1,5 |
| Норвегия | 1,4 |
| Индия | 1,0 |
| ЮАР | 0,9 |
| Бахрейн | 0,8 |
Медная промышленность мира в начале XXI в.