Полезные ископаемые их свойство из чего состоят

Окружающий мир наполнен вещами и предметами, без которых невозможно существования человечества.  Но в повседневной суете люди редко задумываются о том, что всем благам современной жизни мы обязаны природным ресурсам.

Захватывает дух от наших достижений правда? Человек- вершина эволюции, самое совершенное создание на Земле! А теперь на минуточку задумаемся, почему мы достигли всех этих благ, какие силы  должны  мы благодарить, чему и кому люди обязаны за все свои блага?

Внимательно присмотревшись,  ко всем окружающим нас предметам, многие из нас  впервые осознают простую истину, что человек это не царь природы, а лишь одна из ее составляющих частей.

Так как большинству современных благ люди обязаны природным ископаемым добываемых из недр Земли

Современная жизнь на нашей планете не возможна без использования природных ресурсов. Одни из них более ценные, другие менее, а без некоторых  человечество на данном этапе своего развития существовать не может.

Мы используем их для того что бы обогреть и осветить  свои дома, быстро добраться из одного континента на другой. От  других зависит поддержание нашего здоровья (например, это могут быть минеральные воды).Перечень ценных для человека полезных ископаемых огромен, но можно попытаться выделить десять наиболее важных природных элементов, без которых трудно представить дальнейшее развитие нашей цивилизации.

1.Нефть — «черное золото» Земли

Не зря ее называют «черным золотом» ведь с развитием транспортной индустрии жизнь человеческого общества стала напрямую зависеть от ее добычи и распределения. Ученые считают, что нефть это продукт разложения органических остатков. Состоит она из углеводородов. Не многие люди  догадываются о том, что нефть входит в состав самых обыкновенных и необходимых нам вещей.

Кроме того, что она является, основой топлива для большинства видов транспорта она широко используется в медицине, парфюмерии и химической промышленности. Например, нефть используют для производства полиэтилена и разных видов пластика. В медицине нефть применяется для производства вазелина и незаменимого во многих случаях аспирина. Самым неожиданным применением нефти для многих из нас будет то, что она участвует в производстве жевательной резинки. Незаменимые в космической промышленности солнечные батареи также производятся с добавлением нефти. Современную текстильную отрасль сложно представить без производства нейлона, который также изготавливают из нефти. Самые большие залежи нефти находятся в России, Мексике, Ливии, Алжире, США, Венесуэле.

2.Природный газ- источник тепла на планете

Значимость данного полезного ископаемого сложно переоценить. Большинство месторождений природного газа тесно связаны, с залежами нефти. Газ применяют в качестве недорогого топлива для обогрева жилых домов и предприятий. Ценность природного газа заключается в том, что он является  экологически чистым топливом. Химическая промышленность использует природный газ для производства пластмасс, спирта, каучука, кислоты. Залежи природного газа могут достигать объема в сотни миллиардов кубометров.

3.Каменный уголь- энергия света и тепла

Это горючая порода с высокой отдачей тепла при горении и содержанием углерода до 98%. Уголь используется  в качестве топлива для электростанций и котельных,   металлургии. Этот ископаемый минерал также применяют в химической индустрии как сырье для изготовления:

• пластмасс;
• лекарственных средств;
• духов;
• различных красителей.

4.Асфальт — универсальная ископаемая смола

Роль этой ископаемой смолы в развитии современной транспортной индустрии бесценна. Кроме того асфальт используют в производстве электротехники, изготовлении резины и разных лаков используемых для гидроизоляции. Широко применяется в строительной и химической промышленности. Добывается во Франции, Иордании, Израиле, России.

5.Алюминиевая руда (бокситы, нефелины, алуниты)

Бокситы — основной источник окиси алюминия. Добываются в России, Австралии.

Алуниты – используются не только для производства алюминия, а и при производстве серной кислоты и удобрений.

Нефелины – содержат большое количество алюминия. С помощью этого минерала создают надежные сплавы, используемые в машиностроении. 

6.Железные руды — металлическое сердце Земли

Различаются по содержанию железа и химическому составу. Залежи железных руд находятся во многих странах мира. Железо играет значительную роль в развитии цивилизации. Железная руда основной компонент для производства чугуна. В производных из железной руды остро нуждаются такие отрасли промышленности как:

• металлообработка и машиностроение;
• космическая и военная промышленности;
• автомобильная и кораблестроительная промышленность;
• отрасли легкой и пищевой промышленности;

Лидерами по добычи железной руды являются Россия, Китай, США.

7.Золото

В природе встречается в основном в виде самородков (самый крупный был обнаружен в Австралии и весил около 70 кг.). Встречается так же и в виде россыпей. Главным потребителям золота (после ювелирной отрасли) является электронная отрасль (золото широко применяется в микросхемах и разных электронных компонентах для вычислительной техники). Золото широко применяется в стоматологии для изготовления зубных протезов и коронок. Поскольку золото практически не окисляется и не подвергается коррозии его применяют и в химической промышленности.Добывается в Южной Африке, Австралии, России, Канаде.

8.Алмаз –  один из самых твердых материалов

Широко используется в ювелирном деле (ограненный алмаз называют бриллиантом), кроме того за счет его твердости алмаз используют для обработки металлов, стекла и камней. Алмазы широко используются в приборостроительной, электротехнической и электронной отраслях народного хозяйства. Алмазная крошка отличное абразивное сырье для производства шлифовальных паст и порошков. Добываются алмазы в Африке (98%), России.

9.Платина –  ценнейший драгоценный металл

Широко применяется в сфере электротехники. Кроме того используется в ювелирной индустрии и космической промышленности. Платина используется для производства:

• специальных зеркал для лазерной техники;
• в автомобильной промышленности для очистки выхлопных газов;
• для защиты от коррозии корпусов подводных лодок;
• из платины и ее сплавов изготавливают хирургические инструменты;
• высокоточных стеклянных приборов.

10.Урано-радиевые руды — опасная энергия

Имеют громадное значение в современном мире, так как используются в качестве топлива на атомных электростанциях. Добывают эти руды в ЮАР, России, Конго и в ряде других стран.

Страшно представить, что может случиться, если на данном этапе своего развития человечество лишится доступа к перечисленным природным ископаемым. К тому же не все страны имеют равный доступ к природным  богатствам Земли. Залежи природных ископаемых расположены не равномерно. Часто именно из-за этого обстоятельства возникают конфликты между государствами. По сути, вся история современной цивилизации это постоянная борьба за обладание ценными ресурсами планеты.

Поле́зные ископа́емые — минеральные образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства.

По назначению выделяют следующие виды полезных ископаемых:
Горючие полезные ископаемые (нефть, природный газ, горючие сланцы, торф, уголь)
Нерудные полезные ископаемые — строительные материалы (известняк, песок, глины и др.) , строительные камни (гранит) и пр.
Руды (руды чёрных, цветных и благородных металлов)
Камнецветное сырьё (яшма, родонит, агат, оникс, халцедон, чароит, нефрит и др. ) и драгоценные камни (алмаз, изумруд, рубин, сапфир) .
Признаки полезных ископаемых
спутники рудных месторождений (для золота кварц, для платины хромистый железняк и пр. )
обломки, валуны и т. п. , попадающиеся в ложбинах рек и пр.
горные обнажения
минеральные источники
растительность

При разведке найденного месторождения, закладывают шурфы (колодцы) , проходят канавы, разрезы, бурят скважины и др.
Гидроминеральные (подземные минеральные и пресные воды)
Горно-химическое сырьё (апатит и фосфаты минеральные соли, барит, бораты и др. )

Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения — районы, провинции и бассейны. Различают твёрдые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.
Площади распространения

Среди площадей распространения полезных ископаемых выделяют:

Провинции полезных ископаемых представляют собой крупный участок земной коры, относящийся к платформе, складчатому поясу или дну океана, с размещёнными в его пределах и свойственными ему месторождениями. Например, выделяют Кавказскую провинцию, Уральскую провинцию и проч. Иногда различают металлогенетические, угленосные, нефтегазоносные провинции.

Область (пояс, бассейн) полезных ископаемых занимают часть провинции и характеризуются набором определённых по составу и происхождению месторождений полезных ископаемых, приуроченных к одной и той же группе тектонических элементов первого порядка (антиклинории, синклинории и проч.) . Пояса полезных ископаемых могут быть как однородными, так и разнородными по составу полезных ископаемых, размеры их колеблются в широких пределах. Бассейны полезных ископаемых представляют собой области непрерывного или почти непрерывного распространения пластовых полезных ископаемых.

Район полезных ископаемых составляет часть области и обычно характеризуется местным сосредоточением месторождений, в связи с чем, он нередко называется узлом полезных ископаемых.

Рудное поле представляет собой группу месторождений, объединяемых общностью происхождения и единством геологической структуры. Поля полезных ископаемых состоят из месторождений, а последние — из тел полезных ископаемых.

Тело, или залежь полезного ископаемого — это локальное скопление природного минерального сырья, приуроченное к определенному структурно-литологическому элементу или комбинации таких элементов.

Области, районы, поля месторождений могут полностью обнажаться на поверхности земли и относиться к открытым, быть частично закрытыми перекрывающими их породами и принадлежать к полузакрытым или быть полностью погребёнными и квалифицироваться как закрытые.
Группы запасов твёрдых полезных ископаемых по их экономическому значению

Запасы твёрдых полезных ископаемых и содержащихся в них полезных компонентов по их экономическому значению подразделяются на две основные группы, подлежащие раздельному подсчёту и учёту: балансовые (экономические) ; забалансовые (потенциально экономические) .

Балансовые (экономические) запасы.
Забалансовые (потенциально экономические) запасы.

Железная руда – важный ископаемый продукт, который человечество стало добывать много столетий назад. С давних времён железо нашло широкое применение в бытовых и прочих условиях жизни человеческого общества. Одно из ключевых преимуществ и свойств железной руды – возможность изготовления стали, получаемой в процессе её плавки.

Руда железа может иметь различные свойства, минеральный состав, а также процентное соотношение примесей и металлов в зависимости от типа и места её разработки. Найти места добычи железорудных минералов с соответствующим техническим оснащением не представляется сложной задачей, поскольку железо составляет более 5% твёрдых залежей земной коры по всей поверхности планеты. Согласно Википедии и другим достоверным источникам, железная руда занимает четвёртое место по распространённости среди полезных ископаемых, добываемых в окружающем мире.

Тем не менее, найти этот металл в природе в чистом виде не представляется возможным – отыскать его можно в определённых количествах в большинстве известных типов и вида камня (горных пород). Минералы (железорудные) одни из наиболее выгодных в плане добычи. От характера происхождения железной руды зависит количественное содержание в ней железа.

Как выглядит руда железа и что собой представляет?

В качестве ключевого химического элемента железо входит в состав множества горных пород. Тем не менее, далеко не каждая такая порода может быть потенциальным сырьевым продуктом для добычи и разработки. Целесообразность разработки железных руд, как таковых, во многом зависит от процентного состава.

Его добычей плотно занялись более 3 тысяч лет назад, что обусловлено возможностью изготавливать на основе железа более качественных и прочных изделий в сравнении с бронзой и медью, которые стали добываться ещё раньше. Уже в те времена, мастера, работавшие с плавильнями, могли точно различать виды железной руды.

В настоящее время принято выделять несколько типов сырья, пригодного для последующей выплавки полезного металла:

• магнетиновый;
• магнетино-апатитный;
• магнетино-титановый;
• гидрогетит-гетитовый;
• гематито-магнетиновый.

Богатым считается месторождение железной руды с процентным составным содержанием железа 57%. Но, как уже было сказано выше, целесообразными могут быть разработки залежей, в которых руда содержит 26% этого полезного металла. В составе горных пород железо преобладает в виде оксидов. Остальные составляющие представляют собой фосфор, серу и кремнезёмы.

Существуют таблицы железной руды, в которых отражен её сырьевой, химический состав и процентное содержание железа. Если руководствоваться численными показателями большинства таких таблиц, то условно можно разделить ценные руды по степени их богатства и свойствам на 4 категории

• очень богатые – содержание основного металла более 65%;
• умеренно богатые – средний процент железа 60-65%;
• умеренные – от 45% и более;
• бедные – менее 45% добываемых полезных элементов в целом.

В зависимости от количества побочных примесей, входящих в состав разрабатываемого месторождения железа, требуется большее или меньшее количество энергии на переработку. От этого во многом зависит эффективность производства готовой продукции на основе железа.

Характер происхождения

Большая часть известных рудниковых типов была сформирована под влиянием трёх основных факторов. От них, собственно, зависят особенности и характеристики руды железа.

Магматическое формирование. Магматические составы формировались под воздействием высоких температур магмы либо при условии высокой активности древних вулканов. По сути, имели место естественные процессы перемешивания и переплавки горных пород.

Эта разновидность полезных ископаемых представляет собой кристаллические минеральные ископаемые соединения, отличающиеся высоким процентом содержания железа. Залежи магматических ископаемых, как правило, можно обнаружить в зонах старинного образования гористых местностей. Именно в этих местах расплавленные вещества подходили максимально близко к поверхностным слоям почвы.

Метаморфическое формирование. В процессе такого формирования образуются минералы осадочного типа. Суть этого процесса сводится к передвижению отдельных участков коры Земли при котором определённые пласты, богатые определёнными элементами, попадают под породы, залёгшие выше.

Полезные ископаемые, которые образовались при очередном перемещении, мигрируют ближе к земляной поверхности. Железная руда, которая образуется в процессе метаморфического формирования, как правило, имеет высокое процентное содержание полезных металлических соединений и располагается не слишком глубоко от поверхности. Один из наиболее распространённых примеров – железняк магнитный, содержащий в своём составе до 75% железа.

Осадочное формирование. В данном случае основные факторы этого типа формирования рудников – естественные силы природы, в частности ветры и вода. Пласты породы подвергаются разрушению и перемещению в низины – именно здесь они скапливаются, формируя отдельные слои. В качестве реагента выступает вода, которая выщелачивает исходные материалы. В ходе таких процессов формируются залежи бурого железняка, представляющего собой рассыпчатую, разрыхлённую массу с высоким содержанием минеральных примесей и процентным содержанием железа до 35-40%.

За счёт различной специфики образования метаморфических пород сырьё часто перемешивается внутри пластов с магматической породой, известняком и глиной. В одном и том же месторождении, обозначенном соответствующим знаком на карте, обнаруживаются различные по происхождению залежки, которые перемешаны между собой. Места, предположительно богатые осадочными железными рудами в этом случае определяются в ходе геологических разведочных мероприятий.

Основные свойства и типы. Из какой руды получают железо?

К наиболее распространённому типу принято относить красный железняк, основой которого служит гематитовый оксид. В его составе содержится минимум побочных примесей и свыше 70% железа.

Следующий по распространённости – бурый железняк (лимонит), представляющий собой оксид железа, содержащий в своём составе H2O. Как правило, в состав лимонита входит порядка четверти процентного содержания железа. В природе бурый железняк можно встретить в форме пористых, рыхлых пород, содержащих фосфор и марганец. В качестве пустой породы в руде содержится глина.

Магнитная руда железа содержит в своём составе магнитный оксид, свойства которого теряются в условиях сильного нагрева. В природе встречается намного реже вышеперечисленных пород и по процентному соотношению железа в некоторых случаях не уступает красному железняку.

Железняк шпатовый – рудная порода, содержащая сидерит с высоким содержанием глины в составе. Это весьма редкая порода, а за счёт малого содержания железа добывают его намного реже, особенно если речь идёт о промышленном применении.

Помимо оксидов существуют другие железорудные типы, в основу которых входят карбонаты и силикаты.

Географическое расположение ключевых месторождений

Все основные месторождения принято делить на:

1. Метаморфогенные – кварцитовые залежи;
2. Экзогенные – бурый железняк и прочие осадочные породы;
3. Эндогенные – преимущественно титаномагнетитовые составы.

Подобные рудные залежи встречаются практически на каждом континенте. Большая часть железорудных залежей находится на территории стран СНГ, в частности это территория Казахстана, России и Украины. Достаточно большими запасами железорудных скоплений могут похвастать такие государства, как ЮАР, Индия, США, Австралия, Канада и Бразилия. Существуют карты месторождений железной руды, как в мировых масштабах, так и с более подробным указанием залежей на территории конкретного государства.

Значение железной руды и сферы, в которых она используется

По преимуществу все отрасли, в которых задействованы эти полезные ископаемые, связаны с металлургической сферой. По большей части руду железа используют при выплавке чугуна с использованием конверторной или мартеновской печи. В свою очередь чугун широко применим во многих промышленных отраслях.

Сегодня крайне популярен и активно изготавливается и другой сверхпрочный, антикоррозийный сплав – сталь, для чего также используются железорудные ископаемые. Это наиболее популярный промышленный сплав, который славится устойчивостью к коррозии и высокой прочностью.

Стальные и чугунные материалы применяют в следующих отраслях:

• ракетостроительная и военная промышленность, производство специальной техники;
• машиностроение, включая изготовление станков и прочих заводских механизмов;
• автомобильное производство (изготавливаются автомобильные рамы, элементы двигателей, корпуса и прочие механические узлы);
• добывающая промышленность (производство тяжёлого добывающего оборудования и прочей спецтехники);
• строительство – армирующие материалы, создание несущего каркаса.

Способы добычи

Методы и способы извлечения рудных ископаемых ресурсов из недр зависят от глубины, на которой залегает искомый материал. В этом контексте принято выделять три основных способа:

Скважинный метод (гидродобыча) – для работы таким способом специалисты бурят скважины, достигающие пластов пород. В образовавшиеся створы помещаются трубчатые конструкции, через которые мощной водной струёй производится дробление материала и её извлечение. Это наименее эффективный, косный и устаревший метод, который в наши дни используется достаточно редко.

Шахтенный метод – используется при условии, что пласты залегают более глубоко (до 900 метров). Прежде всего прорубаются шахтенные створы – от них по пласту разрабатываются штреки. Порода дробится и поступает на поверхность по специальным транспортёрам.

Карьерный метод – в отличие от скважинного, считается наиболее распространённым. Его используют для работы на средней глубине (до 300 метров). Для разработки применяются мощные экскаваторы и механизмы, дробящие породу. После дробления материал отгружают и транспортируют прямиком на обогатительный комбинат.

Как обогащаются железорудные материалы?

В силу существования различных типов руд по степени того, сколько железа содержится в руде, менее обогащённые материалы отправляются на специальные комбинаты, где они подвергаются сортировке, дроблению, сепарации и агломерации.

В целом можно выделить 4 основных метода рудного обогащения:

Флотация. Специально подготовленная пылеобразная масса погружается в H2O с добавлением воздуха и веществ, которые называются флотационными реагентами. Отсюда и название самого процесса – флотация. Они соединяют частицы железа с пузырьками воздуха и поднимает их на поверхность в пенистом виде. Пустые породы оседают на дне.

Магнитная сепарация. Самый распространённый способ, основанный на разнице воздействия магнетизма на различные составляющие рудной массы. Сепарация может проводиться в случае с мокрыми и сухими породами. В ходе переработки используются барабанные механизмы, оснащённые мощными электромагнитными элементами.

Гравитационная очистка. Для её проведения используются специальные суспензии с плотностью ниже плотности железа и выше плотности пустых пород. Естественные силы гравитации выталкивают побочные составляющие кверху, а суспензия вбирает в себя частицы железа и оставляет их снизу.

Промывка. Используется для устранения из добываемых материалов песков и глины – для их отделения достаточно использовать водную струю под большим напором. Процесс происходит под высоким давлением и обеспечивает до 5% обогащения. Это сравнительно малый показатель, потому этот метод всегда используется в паре с другими способами.