Полезные ископаемые которые растворяются в воде

полезный ископаемое морской месторождение

Полезные ископаемые представляют собой образования минерального характера, находящиеся в земной коре. Химические и физические свойства этих образований дают возможность применять их в различных сферах промышленности и жизнедеятельности. Полезные ископаемые представлены твердыми, жидкими и газообразными типами.

В наши дни известно около 250 видов полезных ископаемых и почти 200 видов поделочных и драгоценных камней. Однако вовлечение их в хозяйственный оборот происходило постепенно на протяжении всей человеческой цивилизации.

Полезные ископаемые в виде минеральных образований залегают в земной коре скоплениями различного типа — это могут быть жилы, пласты, россыпи, штоки и т.д. Территории, где присутствует скопление полезных ископаемых, называют месторождениями. Территории, где имеется скопление полезных ископаемых в больших количествах, образуют районы, провинции, бассейны.

Полезные ископаемые по своим техническим и практическим свойствам могут иметь различное назначение в промышленности. Виды полезных ископаемых по назначению:

1. Полезные ископаемые горючего типа — к этим минеральным образованиям относят такие полезные ископаемые, как уголь, нефть, природный газ, сланцы, торф, то есть те полезные ископаемые, переработка которых позволяет получать тепловую энергию.

2. Полезные ископаемые нерудного типа — это всевозможные минеральные образования, которые используются в строительной отрасли. К ним относятся песок, известняк, глина и тому подобное.

3. Руды — это черные, цветные руды, а также руды благородных металлов.

4. Самоцветные и драгоценные камни

5. Воды гидроминерального характера — это полезные ископаемые в виде подземных минеральных и пресных вод.

6. Полезные ископаемые горно-химического вида: к ним относятся минеральные соли, фосфаты, бораты и другие вещества, используемые в горно-химической промышленности.

Добыча полезных ископаемых на сегодняшний день является приоритетной отраслью человеческой жизнедеятельности, поскольку полезные ископаемые являются необходимым сырьевым материалом для обеспечения функционирования различного рода систем, которые прочно вошли в современную жизнь и являются незаменимыми. Полезные ископаемые находятся в различных частях света. Добыча полезных ископаемых ведется при помощи специализированной техники и опытных квалифицированных специалистов.

Около 90% полезных ископаемых — осадочные, морского происхождения. Полезные ископаемые содержатся в самой морской воде, на морских побережьях (россыпи и рыхлые отложения), в морских осадках и залегающих под ними коренных породах. Морская вода, по сути, богатейшая жидкая руда. В воде океанов и морей растворено до 70 различных химических элементов. По подсчетам ученых, в Мировом океане хранится свыше 10 млрд. т золота, около 3 млрд. т никеля, 164 млн. т серебра, 800 млн. т молибдена, 1 млрд. т свинца и цинка, 20 тыс. т радия, 4 млрд. т урана и т.д. Если извлечь золото из морской воды и распределить среди населения земного шара, то на каждого придется почти 3 т. Из морской воды извлекают пищевую соль, йод, бром, магний, сульфат натрия и другие химические соединения.

Морские прибрежные россыпи содержат золото, платину, алмазы, оловянный камень, вольфрамит, титанистый железняк и др. Здесь же добывают строительные материалы: песок, гравий, галечник, известняк-ракушечник и др. В прибрежных областях морей и океанов добывают нефть и газ. Добыча нефти со дна моря в крупных масштабах ведется в Мексиканском и Персидском заливах, в Каспийском море. Потенциальные запасы нефти на дне океанов и морей превосходят разведанные нефтяные запасы суши примерно в 3 раза. На морском дне больше полезных ископаемых, чем на всех континентах. Некоторые морские илы представляют собой цементное сырье.

Одним из основных ископаемых, которые добывают из морской воды, является магний — лёгкий металл, используемый в автомобилестроении и самолётостроении, пиротехнике, медицине и производстве стали. Кроме того, из морской воды извлекают бром, который используют в фотографии, производстве красителей и медицине. Добычей этих ископаемых занимаются американские фирмы.

В морской воде содержится также калий и кальций, но при огромных запасах этих металлов на суше добывать их из моря нет смысла. Более серьёзно рассматривается перспектива добычи золота и урана. Пока что с морского дна поднимают главным образом песок и гравий для строительной промышленности. Добыча производится на мелководье с помощью землесосных снарядов. Таким же способом разрабатываются меловые отложения, образовавшиеся из раковин доисторических морских животных, главным образом у берегов Исландии и Багамских островов. Используется мел в производстве цемента и бетона.

На многих побережьях находят алмазы и драгоценные металлы. Они часто образуют россыпные месторождения.

Наиболее известными являются россыпи зернистого и самородного золота, встречающиеся на речном дне в золотоносных районах. Эти месторождения — результат выветривания пород на протяжении 65 млн. лет. Проложив себе вместе с реками путь к морю, россыпи оседают на морских побережьях — на суше и под водой.

Из подводных россыпей добывают хром, железо и такие редкие металлы, как цирконий, использующийся в стержнях ядерных реакторов.

Разработка глубинных месторождений находится пока на ранней стадии, хотя до этого богатого источника полезных ископаемых может дойти очередь, когда их запасы на суше исчерпаются. На дне моря встречается марганец, использующийся в производстве твёрдых сплавов со сталью, алюминием и медью. Марганец применяется также в производстве удобрений.

Наибольшие скопления конкреций находятся в северной и южной частях Тихого океана. Пока единственный район, где успешно ведётся их добыча, расположен на западе от Центральной Америки, между разломами Кларион и Клиппертон. Конкреции залегают на глубинах до 4 км от поверхности океана и в этом районе имеют высокое содержание металлов.

Помимо поверхности континентов, человек в течение всей своей истории использует полезные ископаемые океана и моря.

До недавних времен главной областью эксплуатации было рыболовство, но в последние десятилетия важную роль в экономике некоторых приморских государств играет добыча нефти с морского дна в районе материковых окраин.

Человек использует соли, растворенные в морской воде. В настоящее время о запасах моря часто говорят, как о надежде человечества. Моря и океаны, покрывающие более двух третей поверхности земного шара, призваны поддержать энергетический, сырьевой и пищевой баланс увеличивающегося населения Земли.

Естественно, встает вопрос, реально ли это?

Что можно добыть с Мирового океана

Казалось бы само собой разумеющимся, что соль, которую употребляет человек, происходит из моря, но это не так.

Лишь третья часть поваренной соли получается путем испарения морской воды, остальная добывается на континентах или путем испарения соляного раствора — минерализованных вод, сопровождающих месторождения соли.

Итак, морская вода является химическим сырьем, но самое ценное, что из нее получают, не соль, а бром, используемый в первую очередь в фотографической промышленности, и магний. Из морской воды добывается более двух третей мирового потребления этих элементов.

Морская вода содержит и ряд других соединений, находящихся в растворенном состоянии. Время от времени в СМИ можно прочесть, сколько в ней находится урана или золота. Эти цифры действительно поражают.

Однако нас ограничивает в действиях тот факт, что мы пока не располагаем достаточным количеством энергии, чтобы наладить процесс их извлечения. Но ряд процессов проводит за человека сама природа.

Добыча тяжелых металлов с морского дна

Так, например, медь, марганец, кобальт, никель нет необходимости добывать из морской воды, поскольку эти металлы выпадают и кристаллизуются на дне океанских впадин в виде марганцовых конкреций. Это – образования величиной с орех, кулак или футбольный мяч, во множестве рассыпанные по дну Тихого и Атлантического океанов и состоящие из слоев окислов железа и марганца, кристаллическая структура которых легко связывает более тяжелые металлы, как никель, кобальт и медь.

Общее содержание полезных ископаемых океана в виде металлов в марганцовых конкрециях достигает 2,5%. Поэтому исследовательские корабли составляют карты морского дна, фотографируют его с помощью подводных камер, а ученые анализируют содержание металла в этих шаровидных образованиях.

Выявленное содержание металлов пока невелико, а расходы по добыче сырья со дна велики. Но надежды на источники сырья имеются, хотя о юридической стороне вопроса добычи со дна моря люди договариваются с трудом.

С большим успехом проводится добыча так называемых тяжелых минералов в прибрежных областях.

Вода сортирует минералы

Средневековые горняки, да и позже золотоискатели получали золото путем промывки речных наносов. Вода уносила из старательских сит более легкие силикатные минералы, а на дне оставались более тяжелые минералы. Когда посчастливилось, то и кусочки золота.

Морской прибой и сильные морские течения в ряде мест делали эту работу за человека.

Более тяжелые минералы, например, касситерит (оловянная руда), циркон (циркониевая руда), рутил (окисел титана), моназит (сложный фосфат с содержанием редкоземельных элементов) и даже алмаз высвобождаются из горных пород в процессе выветривания, а поскольку они более стойки, чем многие другие минералы (например, полевой шпат), вода уносит их в море. Там они сортируются как в старательском сите: более легкие, обычно силикатные и кварцевые материалы уносятся, а на пляже или на мелком морском дне остаются тяжелые, полезные фракции. Во многих местах в мире добываются минералы в переходных зонах от океана к материкам.

Однако полезные ископаемые океана и моря пока сложно извлечь или достать с морского дна с учетом получения прибыли. Но технологии улучшаются и, возможно, основные  источники сырья будут находиться в море.

Фото:
CC0 / redhawkgroup /

Химики из ведущих отечественных вузов и институтов выяснили, как можно «растворить» нефть в воде, особым образом повысив давление и температуру в окружающей ее среде. Это поможет быстро и дешево изучать ее состав, а также создать новые методики переработки и добычи углеводородов, сообщает пресс-служба МФТИ.

Нефть, как сейчас считают ученые, представляет собой останки водорослей, фитопланктона и прочих обитателей древних морей Земли. Они осаждались на их дне на протяжении многих миллионов лет, где они постепенно спрессовывались, разогревались и разлагались, постепенно превращаясь в кероген, различные горючие сланцы, а затем и в классические углеводородные полезные ископаемые.

В зависимости от того, при какой температуре протекали эти превращения, конечный продукт этих метаморфоз может представлять собой как газ или жидкую нефть, состоящие из легких углеводородных молекул, так и чрезвычайно сложные по составу субстанции. В их число входят мазут, битумные пески или отложения различных сланцев, из которых нефть можно извлечь при помощи фрекинга.

В общей сложности, как отмечают Костюкевич и его коллеги, тяжелые фракции нефти могут содержать в себе около 400 тысяч различных органических молекул, точный состав, доли и свойства которых ученые пока не знают. Это мешает разделению подобных альтернативных источников углеводородов на компоненты и их оптимальному применению в промышленности.

Часть этих веществ, по словам химиков, можно выделить и определить, используя масс-спектроскопические методы, однако они не позволяют узнать точную формулу вещества и его пространственную конфигурацию, часто сильно влияющую на свойства органических соединений.

Ученые достаточно давно научились решать подобные проблемы, используя методику так называемого «изотопного обмена», заменяя часть атомов в сложных молекулах на их более тяжелые изотопы. Проще всего это осуществить, смешав изучаемые вещества с тяжелой и легкой водой, в результате чего дейтерий и кислород-18 заместят часть атомов в углеводородных цепочках.

Проблема заключается в том, что нефть в воде не растворяется, как это постоянно показывают различные утечки с танкеров и аварии на нефтедобывающих платформах в море. По этой причине химики раньше были вынуждены растворять ископаемые углеводороды не в чистой влаге, а в кислотах и щелочах, что меняло и искажало их состав.

Костюкевич и его коллеги придумали, как обойти эту проблему, используя так называемую сверхкритическую воду. Так ученые называют H2O, нагретую до сверхвысоких температур, значительно превышающих 100 градусов Цельсия, но при этом она остается в жидком состоянии. Яркий пример этого — выбросы так называемых «черных курильщиков» на дне океанов Земли, чья средняя температура превышает четыре сотни градусов.

Руководствуясь этой идеей, авторы статьи создали специальный реактор, позволявший им вводить нефть в пробирку со сверхкритической водой, нагретой и сжатой до разных температур и давлений. Разогрев их до 360 градусов Цельсия и сжав до 300 атмосфер, химики добились желаемого — им удалось «растворить» нефть в воде и заставить их перемешаться.

Используя эту методику, Костюкевич и его коллеги изучили химический состав одной из марок легкой сибирской нефти. Ученые обнаружили в ней несколько тысяч молекул, используя классические методы масс-спектрометрии, а также несколько сотен веществ, в которые встроились атомы тяжелого водорода и кислорода. Анализ их свойств помог им восстановить трехмерную структуру этих молекул и раскрыть их состав.

Видео дня. Блогерша забеременела от пасынка и вышла за него замуж