Какие полезные ископаемые для получения металлов

Для производства металлов необходимы следующие материалы:

• руда;
• топливо;
• флюсы;
• огнеупорные материалы.

Руда

Руда представляет собой полезное ископаемое, добываемое из недр земли. Это горная порода, из которой при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы. Например, в настоящее время целесообразно перерабатывать руды, если содержание металла в них составляет:

• железа – 20 – 60%;
• меди – 1 – 3%;
• никеля – 0,3 – 1,0%;
• молибдена – 0,005 – 0,02%.

По мере развития техники указанные пределы постепенно снижаются и переработке подвергаются руды с меньшим содержанием полезного компонента.

Руда состоит из минералов, содержащих полезный металл и так называемую пустую породу. Пустая порода может быть:

• кремнистой, представленной кварцем – SiO2;
• глиноземистой, содержащей значительное количество глинозема – Al2O3;
• магнезиальной, содержащей в своем составе соединения магния.

В зависимости от содержания добываемого металла руды бывают богатые и бедные. Бедные руды обогащают, то есть удаляют из руды часть пустой породы, в результате получают концентрат с повышенным содержанием добываемого металла.

Руды обычно называются по одному или нескольким металлам, содержащимся в них. Например, железные, марганцевые, медные, хромоникелевые, железо-ванадиевые и др.

Запасы руд делят в зависимости от степени изученности на несколько категорий, обозначаемых буквами латинского алфавита А, В, С.

К категории А (промышленные запасы) относятся месторождения, по которым проведено разведочное бурение по частой сетке скважин и форма рудного тела выявлена с достаточной точностью. Утверждение месторождения по категории А является основанием для начала строительства металлургического завода.

К категории В (вероятные запасы) относятся месторождения, обуренные по редкой сетке скважин, что делает затруднительным определение точной формы рудного тела. Если месторождение отнесено к категории В, то это может служить основанием для проектирования, но не для строительства металлургического завода.

К категории С (ориентировочные запасы) относят месторождения, форма рудного тела в которых известна лишь в самых общих чертах, по естественным обнажениям или геофизическим данным. Запасы руды по категории С могут использоваться только при перспективном планировании развития металлургии.

Сумма запасов (А + В + С) называется общими балансовыми запасами руд.

Топливо

Топливо в металлургической промышленности используется в виде кокса, природного газа, мазута. Оно служит не только как горючее для нагрева и расплавления материала, но и как реагент в химических реакциях металлургических процессов.

Флюсы

Флюсы представляют собой материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой руды и золой топлива. Такое соединение называют шлаком. Он имеет меньшую плотность, чем металл, поэтому располагается над металлом, защищая металл от печных газов и воздуха. Шлак называют кислым, если в его составе преобладают кислотные оксиды SiО2, Р2О5 и основным, если в его составе больше основных оксидов – СаО, MgО.

Огнеупорные материалы

Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего слоя (футеровки) металлургических печей. Они должны:

• выдерживать нагрузки при высоких температурах;
• противостоять резким изменениям температур, химическому воздействию шлака и печных газов.

Огнеупорность материала определяется температурой его размягчения.

По химическим свойствам огнеупорные материалы разделяют на:

• кислые;
• основные;
• нейтральные.

Кислые

Кислые – это материалы, содержащие значительное количество кремнезема SiO2. Например, кварцевый песок (95% SiО2), динасовый кирпич.

Основные

Основные – это материалы, содержащие основные оксиды (СаО, MgО). Например, магнезитовые кирпич, порошок.

Нейтральные

Нейтральные – это материалы, содержащие большое количество Al2O3 и Cr2O3. Например, хромомагнезитовые, шамотные кирпичи.

При высоких температурах футеровка печи взаимодействует с флюсами и шлаками. Если в печи, имеющей футеровку, выложенную основным огнеупорным материалом, применять кислые флюсы, то в процессе плавки образуются кислые шлаки, которые, взаимодействуя с основной футеровкой, будут разрушать ее. То же произойдет, если в печи, выложенной огнеупорными материалами из кислых оксидов, применить основные флюсы. Поэтому в печах с кислой футеровкой используют кислые шлаки, а в печах с основой – основные.

Высокой огнеупорностью обладают углеродистые материалы, содержащие до 92% углерода в виде графита. Материалы применяются в виде кирпичей, блоков для кладки лещади доменных печей, электролизных ванн для получения алюминия, тиглей для наплавки медных сплавов.

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: 1466; Нарушение авторских прав

Рудные или металлические полезные ископаемые. Их месторождения связаны с теми районами платформ, где близко к поверхности подходит фундамент или более молоды включения кристаллических пород, а также к складчатым областям.

Железные руды.

богатая, когда оксида железа больше 57%; бедная — меньше 26%
Самое большое месторождение железных руд: Курская магнитная аномалия (КМА).

Кольский полуостров (Балтийский щит ): Мурманской обл. — Оленегорское и Ковдорское, а в Карелии – Костомукшское.
Также есть месторождения: Алданский щит, Ангаро-Питский железорудный бассейн и Ангаро-Илимский районы.

Богаты железными рудами Сибирь и Дальний Восток (Абаканское, Нижнеангарское, Рудногорское, Коршуновское месторождения). Одним из важных железорудных районов России по-прежнему остается Урал, хотя запасы его уже сильно истощены (Качканарская, Высокогорская, Гороблагодатская группы месторождений на Среднем Урале, а также Магнитогорское, Халиловское, Ново-Бакальское — в Южном Урале.
Месторождения известны в Кузнецком Алатау (Тейское), в Горной Шории (Шерегешевское) и Якутии (Таежное).

Крупнейшие из них на Урале — Юркинское, Екатерининское, Березовское, Новоберезовское, Полуночное. Большая часть подтвержденных запасов России (более 80 %) сосредоточена в Сибири — Усинское марганцевое месторождение (Кемеровская область).

Титановые руды

На Юж. Урале (Копанское, Медведевское, Маткальское). Пудожгорское (Карелия), Елеть-Озеро (Кольский п-ров), Кручининское (Забайкалье), Лисанское и Малотагульское (Вост. Саяны) месторождения.Значительные запасы титана сосредоточены в сфенитах хибинских апатитовых месторождений.

Хром

Из месторождений хромовых руд пром. значение имеет Сарановское месторожд. (Пермский край). На Урале известно также Ключевское месторождение.

Аллюминий

РФ имеет значительные ресурсы алюминиевых руд — бокситов, нефелинов и других видов алюминиевого сырья.Месторожд. бокситов в Европ.части РФ — Тихвинский и Онежский бокситоносные районы, Белгородском районе КМА. На Сибирской платформе (Чадобецкая, Приангарская и Татарская группы родов).
Освоено производство глинозёма и получение алюминия из нефелиновых концентратов апатит-нефелиновых руд Хибинских месторождений (Кольский рудный район), из нефелинов Кия-Шалтирского месторождения (Кузнецкий Алатау).

Медные руды

Основные запасы расположены в Норильском рудном районе (Норильское-1, Талнахское, Октябрьское и др.), на Кольском полуострове (Ждановское, Каули, Аллареченское, Ниттис-Кумужья-Луга и др) на Урале, вдоль его восточного склона (Красноуральская, Кировоградская, Карабашская группы месторождений, Дегтярское, Учалинское, Сибайское, Гайское, Аралчинское и др.). Месторождения Северного Кавказа (Урупское, Худеское и другие). Осадочные месторождения (Удоканское в Читинской области).

Никелевые руды

По запасам никеля РФ занимает 1-е место в мире. Главным источником никелевых и кобальтовых руд являются магматические месторождения, расположенные в Норильском рудном районе Красноярского края и на Кольском полуострове. На Урале (Серовское, Черемшанское, Синарское, Липовское, Буруктальское и другие). В Туве разведано комплексное Хову-Аксинское месторождение мышьяк-никель-кобальтовых руд.

Оловянные руды
Восточной Сибири и на Дальнем Востоке (Янское нагорье (Верхоянск), в районе Певека, Омсукчана (на Колымском нагорье), Дальнегорск и др.).

Крупнейшие месторожд. олова известны в Якутии (Депутатское, Э.-Хайское, Алис-Хайское, Илин-Таская, Бургочанское, Кестерское), на Чукотке (Иультинское, Валькумейское, Пиркакайский оловорудный узел), в Хабаровском крае (Солнечное, Фестивальное, Перевальное и др. месторожд. Комсомольского рудного района), в Приморском крае (Хрустальное, Верхнее, Арсеньевское, Левицкое, Дубровское), в Забайкалье (Хапчерангинское, Шерловогорское, Етикинское и др.), в Карелии (Кительское).

Цинк, полиметаллы

Примерно 82 % запасов находится в месторождениях Восточно-Сибирского и Уральского регионов, других 18 % — в пределах Западно-Сибирского, Дальневосточного и Северо-Кавказского регионов. Наиболее крупные месторождения цинка в России: Холоднинское, Озерное, Корбалихинское, Гайское, Узельгинское, Учалинское и Николаевское.

Уран

15 месторождениях Стрельцовского рудного района в Забайкалье.

Золото

Золота в РФ (73,6 %) сосредоточена в Восточно-Сибирском (Бодайбинское месторождение золота) и Дальневосточном регионах (в частности, Бамское золоторудное месторождение). Месторождения золота России располагаются в Восточной Сибири, Якутии и на севере Дальнего востока (россыпные месторождения в бассейнах рек Витим, Алдан, Енисей, Колыма и др.)

Серебро

Месторождение серебряно-золотой формации — Хаканджинск в Охотско-Чукотском вулканическом поясе, серебряно-свинцовой формации — Мангазейская группа серебряно-полиметаллических месторождений Якутии.
Гайское, Узельское, Подольское на Урале.
Серебро заключено в месторождениях полиметаллических руд Новоширокинское, Покровское, Воздвиженское в Читинской области, Рубцовске, Корбалихинское в Алтайском крае.

 Основные месторождения золота России располагаются в Восточной Сибири, Якутии и на севере Дальнего востока (россыпные месторождения в бассейнах рек Витим, Алдан, Енисей, Колыма и др.) Наиболее крупное месторождение платины находится на Урале. Месторождения цветных металлов представлены также в Кавказских горах — Садонское свинцово-цинковое месторождение (Республика Северная Осетия) и вольфрамо-молибденовое в Тырныаузе (Республика Кабардино-Балкария).

Руды цветных металлов.
Месторождения сосредоточены в основном на Урале (Краснотурьинское, Красноуральское, Сибаевское, Блявинское и др.) и на Кольском полуострове (медно-никелевые руды), Мончегорское месторождение, а также в горах южной Сибири (Забайкалья), месторождение Удокан и др. В районе разработки месторождений медно-никелевых руд, а также кобальта, платины и других металлов на севере Восточной Сибири вырос крупный город Заполярья — Норильск (никель).

РУДНЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Алюминиевые руды (глинозем и бокситы). Алюминий — самый распространенный (8,8%) металл в земной коре. 
 

Главные бокситоносные провинции:

1. Средиземноморская (Франция, Италия, Греция, бывш. Югославия, Румыния, Венгрия);
2. Побережье Гвинейского залива (Гвинея, Гана, Сьерра-Леоне, Камерун);
3. Карибский бассейн (Ямайка, Гаити, Доминиканская респ., Гайана, Суринам).
4. Австралийская.
5. А также СНГ и Китай.

«Медный» пояс протянулся по Кордильерам и Андам, охватывая Канаду, США, Мексику, страны Центральной Америки, Колумбию, Эквадор, Чили и Перу. В Евразии «медный» пояс протянулся от берегов Баренцева до Средиземного моря и далее до Гималаев, захватив Норвегию, Финляндию, Польшу, Россию, Венгрию, Румынию, Болгарию, Грецию, Турцию, Ливан, Израиль, Сирию, Иорданию, Иран, Афганистан, Пакистан, Китай, Индию. На африканском континенте «медный» пояс расположился от озера Танганьика до реки Оранжевая, охватив юг Заира, Замбию, Зимбабве, Ботсвану и ЮАР. Крупные запасы медной руды находятся в Австралии.
«Оловянный» пояс простирается по Тихоокеанскому побережью Евразии и Австралии и охватывает Россию, Корею, Китай, Лаос, Вьетнам, Мьянму, Таиланд, Малайзию, Индонезию. Имеются запасы оловянных руд в Боливии, Бразилии и др странах.