Е и не рудные полезные ископаемые
Нерудные полезные ископаемые – ископаемые, которые не имеют в своем составе металла или его процентное содержание очень низкое. В мире очень большое количество подобного сырья спрятано в недрах земли, а количество сфер его применения колоссальное. Их используют в технической, строительной, ювелирной, химической промышленности и в металлургии. Исторически сложилось так, что из этой категории вынесли жидкости и газы, что также относятся к нерудным ископаемым, остались только твердые материалы, в составе которых нет металла.
Классификация нерудных полезных ископаемых
Неметаллические ископаемые очень разнородны, поэтому их чрезвычайно сложно распределить по группам, создавая единую классификацию. К ним относится горнорудное, химическое сырье, строительные материалы и поделочные камни (драгоценные, полудрагоценные).
Более детальную классификацию видов полезных ископаемых предложил ученый Н.И. Ерёмина, разделив их по областям применения. Сюда входят такие материалы, как:
- Стекольно-керамические;
- Химические;
- Агрохимические;
- Камни для изготовления украшений;
- Металлургические;
- Цементные;
- Технические;
- Пьезооптические;
- Теплоизоляционное сырье.
Человек использует неметаллические полезные ископаемые каждый день – поваренная соль, драгоценности, нитратные или фосфатные удобрения и тд. Благодаря добыче этого сырья стало возможно строительство домов, производство техники, лечение некоторых заболеваний, создание косметики.
Несмотря на огромное количество неметаллических полезных ископаемых, есть несколько материалов, без которых человеку было бы обходиться чрезвычайно сложно.
Самые распространенные неметаллические ископаемые
Песок – это сырье для производства стекла, строительный материал, он содержит в себе много органических соединений и используется в больших количествах по всей планете. Для его добычи роются песчаные карьеры, используется огромное количество оборудования. Это многофункциональное нерудное ископаемое, без которого невозможно было бы строить здания, создавать изделия из стекла, развиваться в области техники.
Еще одно неметаллическое полезное ископаемое, которое распространено в мире – глина. Она используется в строительстве, изготовлении посуды и лечебных целях. Некоторые виды используют как красители в текстильной и даже пищевой промышленности. Благодаря большой пластичности и вязкости, она отлично подходит для изготовления посуды, фарфоровых и фаянсовых изделий. Из-за минерального состава, зеленую, черную и белую глину используют для лечебных целей. Она обладает отличными противовоспалительными и асептическими свойствами.
Сейчас практически все дороги покрыты асфальтом, благодаря которому можно комфортно передвигаться. Но, мало кто знает, что это полезное ископаемое используется не только в автодоре, но и в производстве электротехники, резины, лаков для гидроизоляции. Нерудные месторождения асфальта были найдены на берегах Мертвого моря – это огромные глыбы хрупкого черного материала. Его пластичность достигается благодаря смешиванию с минеральными веществами.
Одним из самых широко использующихся неметаллических полезных ископаемых по праву можно назвать алмаз. Он применяется не только в ювелирном искусстве, но и в строительстве. Камень очень плотный, что позволяет использовать его для бурения скважин, обработки металлов, в качестве хирургических инструментов. Благодаря его использованию, человечество получило возможность исследовать недра земли максимально глубоко.
Сера – еще одно неметаллическое полезное ископаемое, получившее широкое применение в быту человека. Она используется в химическом производстве для создания серной кислоты. Соединения серы можно найти в головках спичек, но ее содержание в них только 4,5%. Благодаря этому материалу, были совершены тысячи научных открытий, что помогли ускорить технический прогресс человечества.
Интересные факты о неметаллических ископаемых
В природе существует уникальный нерудный минерал – обсидиан или вулканическое стекло. Оно использовалось еще за долго до изобретения стеклянных изделий в качестве сырья для первых хирургических инструментов. Они были прочными и надежными, их не нужно было постоянно затачивать, а благодаря асептическим свойствам риск заражения был немного меньше.
Торф – это распространенное горючее полезное ископаемое используется не только для того, чтобы отапливать помещения, но и оказалось прекрасным консервантом. Тела, которые находят в торфяных залежах, подверглись естественной мумификации, и являются ценностью для археологов. Благодаря сохраняющим свойствам торфа, можно в точности воспроизвести внешность человека. Также, в нем находили останки животных, которые вымерли тысячи лет назад, что является чрезвычайно важным для археологов.
В мире существует не только естественный алмаз. Его синтетический аналог намного прочнее, но имеет более низкую стоимость и используется только в промышленных целях. Плотность этой неметаллической руды обуславливается правильностью кристаллической решетки, что возможно воспроизвести в лабораторных условиях. В естественном минерале атомы углерода расположены более хаотично.
В Тринидаде расположено озеро естественного асфальта, который накапливается на его поверхности и застывает. По рассказам местных жителей, ходить по нему очень опасно, ведь некоторые места, которые еще день назад были твердыми, как камень, превращаются в жидкие, затягивающие колодцы. Здесь добывается огромное количество сырья для строительства дорожного покрытия и производства резины.
Природа создала уникальные материалы, которыми мы пользуемся каждый день. Невозможно представить свою жизнь без неметаллических полезных ископаемых. Ученые постоянно трудятся над созданием синтетических аналогов, ищут новые месторождения ценного сырья, ведь всем запасам приходит конец. Добыча неметаллических руд в больших масштабах может не только повлиять на сейсмическую активность, но и привести к изменениям экосистемы земли.
Источник
Строительное дело почти целиком базируется на извлекаемых из недр Земли полезных ископаемых и нередко требует все новых видов сырья. Ни один вид строительства не обходится без применения нерудных строительных материалов, таких как песок, песчано-гравийные смеси, природные каменные материалы, глины, известняк, доломит, мел, мергель и другие. Поэтому, перед началом строительства стоит задача обеспечения объекта всеми видами минерального сырья, что нередко требует открытия и вовлечения в разработку новых месторождений полезных ископаемых.
Итак, для начала немного теоретических сведений, необходимых для большего понимания материала.
Полезное ископаемое — природное минеральное образование, пригодное для использования в народном хозяйстве в естественном виде или после переработки.
Нерудные полезные ископаемые — неметаллические полезные ископаемые, используемые в промышленности и строительстве в естественном виде или как сырье.
По области использования нерудные полезные ископаемые подразделяются на:
— горно-химическое сырьё;
— горно-металлургическое сырьё;
— строительные материалы;
— технические кристаллы.
В настоящей статье мы рассмотрим только нерудные полезные ископаемые, применяемые в строительстве — нерудные строительные материалы или строительные горные породы.
Итак, нерудные строительные материалы (строительные горные породы)- это неметаллические полезные ископаемые, используемые в строительстве в естественном виде или как сырье.
К нерудным строительным материалам относят заполнители для бетона и асфальтобетона, стеновые камни и блоки, облицовочные изделия, дорожно-строительные материалы, минеральный порошок и др.
В промышленности строительных материалов согласно генетическому признаку наиболее широко используют следующие важнейшие виды строительных горных пород:
— Осадочные, образовавшиеся путем накопления (осаждения) продуктов разрушения магматических, метаморфических и более древних осадочных горных пород.
— Магматические (изверженные), которые по условиям образования делятся на глубинные (интрузивные) и излившиейся (эффузивные) породы.
— Метаморфические ( видоизмененные), в которых изменение строения и состава произошло в природе, под влиянием высокой температуры и давления, под воздействием химически активных газообразных веществ и горячих растворов циркулирующих в породах.
Рассмотрим подробно наиболее часто встречающиеся породы.
I) Осадочные горные породы:
а) Песчаные и песчано-гравийные породы
Геологи выделяют два вида пород: песчаную и песчано-гравийную. Чисто гравийных месторождений в природе не бывает. Обычно гравий залегает вместе с песком, образуя гравийно-песчаные массы, содержания гравия в которых колебелется в очень больших пределах. Часто в таких отложениях встречаются валуны (обломки горных пород размер которых превышает 100мм). Песчаной называют породу при содержании гравия меньше 10% общей массы, песчано-гравийной при содержании гравия более 10%. Существует еще валунно-гравийно-песчаная порода- с содержанием гравия более 10% и валунов более 5%.
Песок — это природный неорганический сыпучий материал с крупностью зерен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке валунно-гравийно-песчаных, гравийно-песчаных и песчаных месторождений (определение согласно ГОСТ 8736-2014).
Песок является рыхлой осадочной горной породой, состоящей не менее чем на 50% из зерен кварца, полевых шпатов и других минералов и обломков горных пород.
Пески подразделяются на:
— грубые пески (размер зерен более 3мм)
— крупные пески (размер зерен 0,5-2мм)
— средние пески (размер зерен 0,35-0,50мм)
— мелкие пески (размер зерен 0,14-0,35мм)
— пылеватые пески (размер зерен 0,01-0.14мм).
Применение песков в строительстве очень широкое — в качестве заполнителя для производства бетона, асфальтобетона, строительных растворов, создания насыпей земляных сооружений, отсыпки земляного полотна железных и автомобильных дорог. Без песка не обходится ни одно строительство. Это наиболее распространенный строительный материал.
Гравий- это рыхлый каменный материал, образовавшийся в результате выветривания горных пород, размером частиц 5-70 мм.
Гравий выпускают в виде следующих основных фракций (согласно ГОСТ 8267-93):
— от 5(3) до 10 мм;
— св. 10 до 15 мм;
— св. 10 до 20 мм;
— св. 15 до 20 мм;
— св. 20 до 40 мм;
— св. 40 до 80(70) мм
— смесь фракций от 5(3) до 20 мм.
По согласованию изготовителя с потребителем выпускают гравий в виде других смесей, составленных из отдельных фракций, а также фракций от 80(70) до 120 мм, св. 120 до 150 мм.
Гравий применяется в качестве заполнителя для бетонов, асфальтобетонов, баластной призмы железнодорожных путей, рабочих слоев и покрытий дорожной одежды автомобильных дорог и др.
б) Глинистые породы
К глинистым осадочным породам в первую очередь относятся имеющие очень большое распространение, различные по составу и происхождению супеси, суглинки и глины, а так же встречаемые более редко алевролиты и аргиллиты. Состоят эти породы из так называемых первичных (кварц, полевой шпат, слюда) и вторичных (каолинит, монтмонириллионт и др.) глинистых минералов, присутствие которых и обуславливает все специфические особенности глин: набухание при увлажнении, усадка при высыхании, пластичность, липкость и др.
Супесь- это рыхлые осадочные породы с содержанием глинистых частиц (менее 0,005мм) в количестве от 3% до 10%.
Суглинок- это рыхлые осадочные породы с содержанием глинистых частиц (менее 0,005мм) в количестве от 10% до 30%.
Глина- это рыхлые осадочные породы с содержанием глинистых частиц (менее 0,005мм) в количестве более 30%
Алевролиты- это сцементированные пылеватые суглинистые породы.
Аргиллиты- сцементированные глины.
Глинистые породы применяются для производства цемента, керамического кирпича, керамических изделий для наружной и внутренней облицовки зданий (облицовка фасадов, фасадные плитки, ковровая керамика), в качестве гидроизолирующего слоя при строительстве различных сооружений, производства санитарно-технических изделий, теплоизоляционных изделий (керамзит), кровельных керамических изделий, керамических труб.
в) Органогенные осадочные породы
Известняк- скальная порода, не менее чем на 75% состоящая из CaCO3 преимущественно органогенного происхождения (слагается из известковых раковин моллюсков, известковых водорослей, кораллов и др.). Менее распространены известняки химического происхождения (оолитовые известняки, известковые туфы). Используется как сырье для цементной промышленности, для производства щебня, облицовки зданий.
Мергель- известняк, в составе которого преобладает глина. При содержании в мергелях минерала кальцита не менее 75% их называют известняковыми, а менее 10% — глинистыми. Мергели используют как сырье для производства портландцемента.
Мел- состоит из мелких частиц раковин простейших животных. По химическому составу он аналогичен известянику. Мел используют при производстве извести, для приготовления красок, замазок и цемента.
II. Магматические горные породы:
Гранит — является полиминеральной кислой горной породой, одной из самых распространенных магматических пород на Земле.
Гранит состоит из калиевого полевого шпата (ортоклаза) — 40-70%, кварца, являющегося наиболее стойкой составной частью гранита (20-40%) и слюды (мусковита или биотита)-5-20%.
Граниты применяют в качестве строительного и облицовочного материала, из гранита получают высококачественный щебень, который используют в строительстве всех видов сооружений, а так же при производстве бетона.
Гранитный щебень выпускают в виде следующих основных фракций (согласно ГОСТ 8267-93):
— от 5(3) до 10 мм;
— св. 10 до 15 мм;
— св. 10 до 20 мм;
— св. 15 до 20 мм;
— св. 20 до 40 мм;
— св. 40 до 80(70) мм
— смесь фракций от 5(3) до 20 мм.
По согласованию изготовителя с потребителем выпускают щебень в виде других смесей, составленных из отдельных фракций, а также фракций от 80(70) до 120 мм, св. 120 до 150 мм.
Габбро- состоит из полевых шпатов, пироксена, авгита, оливина и друних темноокрашенных минералов. Структура габбро гранитная. Применяется для наружной облицовки зданий и получения щебня.
Лабрадорит- одна из разновидностей семейства габбро, полнокристаллическая магматическая горная порода, состоящая в основном из минерала лабрадора. Применяется для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений.
III.Метаморфические горные породы:
Гнейсы – по минералогическому составу сходны с гранитами, из которых они образовались в результате перекристаллизации под большим давлением. Они состоят главным образом из полевых шпатов, кварца и одного или нескольких минералов: биотита, мусковита, роговой обманки, авгита.
Гнейсы имеют так называемое сланцеватое строение. Для них характерно то, что составляющиме породу минералы вытянуты в направлении, перпендикулярном направлению давления.
Гнейсы используются для кладки фундаментов, в качестве бутового камня, в виде плит для облицовки каналов и набережных, для устройства тротуаров.
Мрамор – метаморфическая разновидность карбонтаных пород- известняков, доломитов и доломитизированных известняков, отличающихся от них зернисто-кристаллическим строением и высокой плотностью. Зерна кальцита в мраморе непосредственно связаны сцеплением кристаллов.
Мрамор используется для декоративных и облицовочных работ: из него делают плиты для внутренней отделки зданий, лестничные ступени, плитки для полов.
Кварцит – метаморфическая разновидность кремнистых песчаников с перекристаллизованными зернами кварца, которые срослись между собой так, что цементирующее вещество неразличимо. Они образуются путем метаморфизации кварцевых песков и песчаников под влиянием высоких температур и давления.
Кварциты используются в виде штучных камней для особо ответственных конструкций зданий и сооружений (для изготовления подферменных камней в мостах и др.), в качестве бутового камня, щебня и для наружных облицовок повышенной стойокости (декоративные облицовочные плиты).
ООО «ДОРГЕОПРОЕКТ»
(499) 393-38-36
www.dorgeoproekt.ru
dorgeoproekt@bk.ru
Источник
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.
Источник