Все о полезных ископаемых и о рудах
Поле́зные ископа́емые — минеральные и органические образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства (например, в качестве сырья
или топлива). Различают твёрдые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.
Описание[править | править код]
Полезные ископаемые находятся в земной коре в виде скоплений различного характера (жил, штоков, пластов, гнёзд, россыпей и пр.).
Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения — районы, провинции и бассейны.
Научные основы добычи полезных ископаемых разрабатывают горные инженеры.
Области науки и технологии о добыче полезных ископаемых:
- Горное дело
- Горные науки.
Виды полезных ископаемых[править | править код]
По назначению выделяют следующие виды полезных ископаемых:
- Горючие полезные ископаемые (нефть, природный газ, горючие сланцы, торф, уголь)
- Руды (руды чёрных, цветных и благородных металлов)
- Гидроминеральные (подземные минеральные и пресные воды)
- Нерудные полезные ископаемые — строительные материалы (известняк, песок, глина и др.), строительные камни (гранит) и пр.
- Камнесамоцветное сырьё (яшма, родонит, агат, оникс, халцедон, чароит, нефрит и др.) и драгоценные камни (алмаз, изумруд, рубин, сапфир).
- Горнохимическое сырьё (апатит, фосфаты, минеральные соли, барит, бораты и др.)
Последние три группы совместно могут рассматриваться как нерудные (неметаллические) полезные ископаемые[1][2].
Признаки полезных ископаемых[править | править код]
Отдельными примерами поисковых признаков полезных ископаемых, без разделения на прямые и косвенные, являются:
- Минералы — спутники рудных месторождений (для алмаза — пироп, для рудного золота — кварц и пирит, для платины нижнетагильского типа — хромистый железняк и пр.)
- Их присутствие в перенесённых обломках, валунах и т. п., попадающихся на склонах, в ложбинах, руслах водотоков и пр.
- Прямое наличие в горных обнажениях, выработках, керне
- Повышенное содержание их элементов-индикаторов в минеральных источниках
- Повышенное содержание их элементов-индикаторов в растительности
При разведке найденного месторождения закладывают шурфы, проходят канавы, разрезы, бурят скважины и др.
См. также[править | править код]
- Полезные ископаемые России
- Разубоживание
- Месторождение
Примечания[править | править код]
- ↑ Нерудные полезные ископаемые // Моршин — Никиш. — М. : Советская энциклопедия, 1974. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 17).
- ↑ Под редакцией Е. А. Козловского. Неметаллические полезные ископаемые // Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия (рус.). — 1984—1991. — статья из Горной энциклопедии. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.
Литература[править | править код]
- Смирнов B. И. Геология полезных ископаемых. — М.: Недра, 4-е изд., 1982. — 668 с.
- Смирнов В. И. Геологические основы поисков и разведок рудных месторождений. — М.: Изд-во Московского университета, 1954.
- Милютин А. Г. Геология и разведка месторождений полезных ископаемых: Учебн. пособие для вузов. — М.: Недра, 1989. — 296 с.
- Игнатов П. А., Старостин В. И. Геология полезных ископаемых. — М.: МГУ, 1997. — 304 с.
- Романович И. Ф., Кравцов А. И., Филиппов Д. П. Полезные ископаемые. — М.: Недра, 1982. — 384 с.
Источник
Нельзя представить жизнь человека без металлических предметов – техника, посуда, здания, все это изготовлено благодаря постоянному производству. Но где этот процесс берет свое начало? Изначально, для получения сырья, используются минеральные руды, которые добываются в карьерах и шахтах.
Руда – это минеральные ресурсы, которые имеют в составе большое количество металлов. Из нее выплавляют сплавы, которые в дальнейшем используются в производстве. Внешним видом они напоминают камни, на которых есть блестящие вкрапления. Некоторые люди даже не догадываются, как выглядит стальная ложка, прежде чем она попадает в плавильные печи для переработки руды. Полезные ископаемые залегают глубоко под землей, поэтому их добывают шахтным и карьерным способом.
Какие существуют виды рудных ископаемых
В мире насчитывается более 200 категорий металлической руды, по типу превалирующего компонента, но ученые выделили обширную классификацию. Она меньше, поэтому пользоваться ей намного удобнее.
Стандартная классификация видов металлических руд, которая общепринята всеми странами выглядит так:
- Черные
- Цветные
- Драгоценные
- Редкие
Еще есть классификация по насыщенности – богатые и бедные. Она считается по количеству металлической части в руде. В железной – богатые от 50%, бедные от 20%. Цветные металлы добывать намного сложнее, а богатыми породы считаются от 6%. Бедные полезные ископаемые относятся к нерудным, ведь порода может оказаться источником силикатов, кремния или серы.
Цветная металлургия – одна из самых опасных для экологии Земли. Во время производства в воздух выбрасывается огромное количество вредных химических веществ, поэтому такие предприятия располагаются в дали от городов.
Железная руда – основа основ
Железная руда – это горная или вулканическая порода, которая имеет в своем составе большое количество метала, а ее переработка на производстве выгодна. Другими словами, если в камне меньше 20% железа, он не может считаться металлической рудой. Ее используют для выплавки металлов – стали, чугуна, сплавов.
Образуется железная руда тремя путями:
- Магматический;
- Метаморфизм;
- Осадочный.
Первый объясняется тем, что во время извержения вулканов, металлы расплавляются и смешиваются с горными породами, а вследствие текучести магмы, они вырываются на поверхность и застывают. Большинство примесей, которые имеют низкую огнеупорность, выгорают при высоких температурах, поэтому процент содержания железа в таких рудах очень высокий. Магматические полезные ископаемые – самые распространенные в мире, их месторождения находят в окрестностях вулканов, что потухли еще несколько тысячелетий назад.
Метаморфический процесс – это тоже следствие высоких температур. Вещества, которые находятся на большой глубине, подвергаются воздействию давления и нагревания, в результате чего, их кристаллическая структура меняется. Пласты, где залегают рудные полезные ископаемые, выходят на поверхность во время движения тектонических плит. Также, горные образования, под которыми залегают полезные ископаемые, со временем разрушаются, что облегчает добычу ценных материалов.
Главную роль в осадочном процессе образования железной руды играют ветер и вода, вод воздействием которых хрупкая горная порода вымывается, остаются только металлические костяки – железняк. Процентное содержание металла в этой руде самое большое, но, встречается он намного реже.
Подобный механизм осаждения имеет и золото, которое вымывалось из горной породы проточными водами. Этот процесс стал причиной золотой лихорадки в США. Сейчас небольшие страны занимаются подобным способом добычи драгоценного метала.
Добывать руду в промышленных масштабах начали еще до нашей эры. Этот процесс археологи отслеживали очень долго. Изначально, человек научился обрабатывать изначально бронзовую руду, затем железную и драгоценные металлы.
Добыча рудных полезных ископаемых позволила человеку развивать технологии, оружие, строительство и другие сферы.
Современное производство металла из руды
Руда представляет собой камень, в котором большое количество силикатов. Чтобы отсортировать богатые камни и пустую породу, используют электромагнитный сепаратор. Для отделения метала от руды, она дробится на мелкие части и обрабатывается химикатами. Этот процесс называется обогащением.
Очистка руд черных металлов
Есть несколько способов очистить руду – магнитными устройствами, кислотами, вибрационным методом, но сейчас, чаще всего используют флотацию. Для этого используют тяжелые жидкости и суспензии. Сосуд, куда помещается измельченная руда, наполняется раствором, и через него подается большой напор воздуха под давлением, в результате чего, металл с пеной поднимается вверх, а пустая порода осаждается на дно. Для выплавки металла из руды необходимы высокие температуры, в которых сгорают мелкие частички породы.
Это самый простой и быстрый способ обогащения, он не требует большого количества операций, и относительно дешевый. Получившиеся металлические частицы расплавляют в доменных или сталеплавильных печах, делая заготовки для дальнейшего использования в производстве.
Существует и нехимическая очистка – в вибрационных бункерах, где с помощью больших частот колебания, разрушается горная порода, превращаясь в песок она просыпается сквозь сито, а на поверхности остаются частички металла. Но это не всегда помогает полностью отделить породу от железняка, поэтому его комбинируют с химическим методом.
В доменных печах выплавляются чугунные заготовки для производства, чтобы из него получилась сталь, к нему добавляют примеси других сплавов, металлолом.
Обычно, заводы располагают в местах, где залегают полезные ископаемые, чтобы не терять время на перевозку.
Очистка руд цветных металлов
Цветные металлы намного реже встречаются в природе, по сравнению с черными. Их можно разделить на тяжелые (медь, бронза, свинец, никель, цинк, кобальт) и легкие (титан, алюминий, магний).
Один из самых распространенных примеров полезных ископаемых – алюминий. Бокситы и нефелиновые руды, они обрабатываются, в результате чего образуется глинозем – белый порошок, похожий на крахмал. Его химический состав – Al2O3. Чистый алюминий получают методом электролиза, когда под воздействием направленного тока, молекула преобразуется в катионы – Al+ и O-. Они оседают на противоположно заряженных электродах, в результате чего и получается чистый алюминий.
Извлеченный из глинозема металл, заливают в миксер, где происходит его смешивание с другими материалами, для придания ему нужных пластических свойств. Из полученного состава отливают алюминиевые чушки, которые отправляются на различные производства для дальнейшего использования.
Медь выделяется из медносульфидного концентрата, добываемый на рудниках. В его состав входит огромное количество металлов. Для отделения чистого материала, на металлургических предприятиях, используют пиротехнологии, которые предусматривают применение высоких температур. Механизм получения меди не отличается от переработки черной руды – используется метод осаждения – фторирование. В дальнейшем, концентрат отправляется на завод, где и происходит его дальнейшее очищение от примесей. Его переплавляют под воздействием высоких температур, для получения черновой меди.
Более чистый продукт получают путем электролиза.
После этой процедуры остается шлам, который содержит в себе небольшие частицы драгоценных металлов (платина и золото). Этот продукт также перерабатывают, для получения чистого сырья, но их концентрация в отходах незначительная.
Более редкие металлы получают чаще всего химическим и электролитным путем. Они относятся к рудным полезным ископаемым, но их извлечение – сложный процесс. Например, титан. В природе он встречается только в виде химических соединений, черной руде и других горных породах. Материал, в котором содержится титан называется ильменит, в его состав входит и оксид железа, отделить от которого сырье достаточно сложно. Изначально, он отправляется в плавильные печи вместе с углем, где и происходит разделение смеси на чугун и диоксид титана.
Для его разделения проводят хлорирование, в результате чего, получают тетрахлорид титана, это соединение уже не такое прочное, как с кислородом, поэтому из него легко получить чистый метал. Делают это с помощью магния – реакция называется восстановление. В процессе производства получается титановая губка, которая переплавляется на производствах для изготовления деталей самолетов, ракет и других деталей.
Мировые запасы руды
Руда, которая содержит металлы, очень важна для производства и технического прогресса человечества. По подсчетам ученых, на сегодняшний день в Земле содержится около 800 миллиардов тон железной руды. 80% всех залежей содержат бедные руды, в которых небольшое количество металла, а процесс их переработки достаточно трудоемкий.
Насчитывается несколько стран, на территории которых расположены богатые рудники. Например, в Китае – 8% от всего мирового запаса.
Одни из самых богатых стран – Россия (18%), Бразилия (17%), Австралия (14%), Украина (11%). Несмотря на эти цифры, Китай является бесспорным лидером производства черных металлов. Количество цветных металлов гораздо меньше, а их распространение подсчитывают по поясам – это большие бассейны, которые вытянуты на сотни километров.
Алюминиевых рудных ресурсов больше всего в Южной Америке и Австралии. Медные находятся в окрестности Кольдирьеров и Анд, поэтому мировое первенство по добычи этого метала принадлежит Чили. Второй по размерам пояс находится в Африке, на территории Замбии. В основном рудные полезные ископаемые залегают в местах высокой тектонической активности, изучая которые, аналитики проводят поиски новых месторождений. Россия в этом списке стоит на третьем месте.
Карта рудных полезных ископаемых составляется на основе аналитических исследований. Ученые изучают географические и исторические данные местности, оценивают близость к тектоническим разломам. Чаще всего, большие пласты скоплений руды находят в местах вулканической активности, где магма выходила на поверхность, вынося с собой огромное количество расплавленных металлов. При застывании они остались сверху, что облегчает добычу полезных ископаемых.
Добыча металлов иногда вредит экологической системе земли. Например, при закрытии медного карьера в США, его затопило водой, которая смешалась с химикатами, и является опасной для жизни. В окрестностях нет животных, там живут только устойчивые водоросли, которые адаптировались к агрессивной среде.
Рудные и нерудные полезные ископаемые постепенно истощаются, поэтому ученые разрабатывают новые способы получения сырья для производства. Некоторые редкие металлы синтезируют посредством воздействия химических элементов, но их количество уступает карьерному и шахтному способу добычи.
Источник
У этого термина существуют и другие значения, см. Руда (значения).
Руда́ — вид полезных ископаемых, природное минеральное образование, содержащее соединения полезных компонентов (минералов, металлов) в концентрациях, делающих извлечение этих компонентов экономически целесообразным. Экономическая целесообразность определяется кондициями на руду. Наряду с самородными металлами существуют руды металлов (железа, олова, меди, цинка, никеля и т .п.). — основные формы природной встречаемости этих ископаемых, пригодные для промышленно-хозяйственного использования. Различают металлические и неметаллические рудные полезные ископаемые; к последним относятся, например пьезокварц, флюорит и др. Возможность переработки руды обуславливается её запасами. Понятие руды изменяется в результате прогресса техники; с течением времени круг используемых руд и минералов расширяется. Выделяются различные типы руд.
Этимология[править | править код]
Слово «руда» в индоевропейских языках изначально обозначало корень «красный» (ср. дат. Rød, англ. Red, фр. Rouge, исл. Rauður, рус. Рдеть (краснеть) и пр.). В славянских языках этим словом изначально стали обозначать оксид железа из-за его красного цвета.
Типы руд[править | править код]
Руда бедная — это руда, в которой содержание полезного компонента (металла, минерала) стоит на грани кондиционного; такая руда требует обогащения.
Руда богатая — это такая руда, что её экономически целесообразно использовать непосредственно, без предварительного обогащения. Богатой рудой часто называется руда, в которой содержание полезных компонентов (металла, минерала) в 2-3 раза выше кондиционного.
Руда болотная — образовавшаяся путём отложения бурого железняка (лимонита) на дне болот в виде конкреций (бобовин), твёрдых корок и слоёв, см. Руда бобовая.
Руда бобовая — это руда, имеющая бобовую структуру, указывающую на участие в её образовании коллоидных, иногда биохимических процессов; бывает железной, марганцевой, алюминиевой (бокситы), осадочного и элювиального происхождения. Наиболее часто этот термин применяется к одной из разновидностей бурожелезняковых (лимонитовых) руд осадочного происхождения, обычно отложившихся на дне озёр (озёрные руды) и болот (болотные руды); они состоят из мелких округлой или бобовидной формы образований, часто концентрически-скорлуповатого сложения, рыхлых или сцементированных бурым железняком или глинистым веществом. В зависимости от текстуры различают собственно бобовую, гороховую, а также порошковатую руды. Руды бобовые осадочного происхождения обычно залегают в виде пластов, прослоев и линз. Руды бобовые элювиального происхождения имеют неправильную, часто карманообразную форму залегания.
Руда брекчиевая — с брекчиеватой текстурой; рудный минерал может слагать либо цемент, либо обломки брекчии.
Руда бурундучная — местное, сибирское, название полосчатой свинцово-цинковой руды из полиметаллических месторождений Восточного Забайкалья. Характеризуется частым чередованием тонких полосок сульфидных минералов и карбонатов. Образуется путём избирательного замещения сфалеритом и галенитом кристаллических известняков и полосчатых доломитов.
Руда валунчатая — состоящая из валунов или обломков полезного компонента (например; бурого железняка, боксита, фосфорита) и рыхлой безрудной вмещающей породы.
Руда вкраплённая — состоящая из преобладающей, пустой (вмещающей) породы, в которой более или менее равномерно распределены (вкраплены) рудные минералы в виде отдельных зёрен, скоплений зёрен и прожилков. Нередко такие вкрапления сопровождают по краям крупные тела сплошных руд, образуя ореолы вокруг них, а также формируют самостоятельные, часто очень крупные месторождения, например, месторождения порфировых медных руд. Синоним: руда рассеянная.
Руда галмейная — вторичная цинковая руда, состоящая в основном из каламина и смитсонита. Характерна для зоны окисления цинковых месторождений в карбонатных породах.
Руда гороховая — разновидность бобовых руд.
Руда дерновая — рыхлые, иногда сцементированные, частью пористые образования, состоящие из лимонита с примесью других гидратов окиси железа и переменным количеством соединений железа с фосфорной, гумусовой и кремниевой кислотами. В состав руды дерновой входит также песок и глина. Образуется поднимающимися к поверхности подпочвенными водами с участием микроорганизмов в топях и на влажных лугах и представляет второй горизонт болотных и луговых почв. Синоним: руда луговая.
Руда желваковая — представленная рудными желваками. Встречается среди осадочных железных (лимонитовых), фосфоритовых и некоторых других месторождений.
Руда кокардовая (кольчатая) — с кокардовой текстурой. См. текстура руд кокардовая.
Руда комплексная — сложная по составу руда, из которой извлекаются или могут быть с экономической выгодой извлечены несколько металлов или полезных компонентов, например, медно-никелевая руда, из которой могут извлекаться, кроме никеля и меди, кобальт, металлы платиновой группы, золото, серебро, селен, теллур, сера.
Руда луговая — синоним термина руда дерновая.
Руда массивная — синоним термина руда сплошная.
Руда металлическая — руда, в которой полезной составляющей является какой-либо металл, используемый промышленностью. Противопоставляется неметаллическим рудам, например, фосфоровым, баритовым и т. д.
Руда милонитизированная — раздробленная и тонкоперетёртая руда, иногда с параллельной текстурой. Образуется в зонах дробления и по плоскостям надвигов и сбросов.
Руда монетная — скопления мелких лепёшкообразных конкреций окислов железа или окислов железа и марганца на дне озёр; использовались как железная руда. Руды монетные приурочены к озёрам таёжной зоны в районах распространения древних эродированных (разрушенных) изверженных пород и широкого развития плосковолнистого рельефа с множеством болот.
Руда озёрная — железная (лимонитовая) руда, отложенная на дне озёр. Сходна с болотными рудами. Распространена в озёрах северной части России.
Руда окисленная — руда приповерхностной части (зона окисления) сульфидных месторождений, возникшая в результате окисления первичных руд.
Руда оолитовая — состоящая из мелких округлых концентрически-скорлуповатых или радиально-лучистых образований, т. н. оолитов. Распространённый структурный тип железных руд, в которых рудными минералами являются силикаты из группы хлоритов (шамуазит, тюрингит) или сидерит, гематит, лимонит, иногда магнетит), присутствующие часто совместно, иногда с преобладанием одного из этих минералов. Оолитовое сложение характерно и для руд многох бокситовых месторождений.
Руда осадочная железистая — см. Порода осадочная железистая.
Руда оспенная — разновидность вкраплённых магнетитовых руд в сиенитовых породах на Урале. Местный термин.
Руда первичная — не подвергшаяся позднейшим изменениям.
Руда перекристаллизованная — претерпевшая при процессах метаморфизма преобразование минерального состава, текстур и структур без изменения химического состава.
Руда полиметаллическая — содержащая свинец, цинк и обычно медь, а в качестве постоянных примесей серебро, золото и нередко кадмий, индий, галлий и некоторые другие редкие металлы.
Руда полосчатая — состоящая из тонких слоёв (полос), существенно различающихся по составу, по крупности зёрен или по количественным отношения минералов.
Руда порфировая медная (или медно-порфировая) — формация сульфидных вкраплённых и прожилково-вкраплённых медных и молибденово-медных руд в сильно окварцованных гипабиссальных умереннокислых гранитоидных и субвулканических порфировых интрузивах и вмещающих их эффузивных, туфогенных и метасоматических породах. Руды представлены пиритом, халькопиритом, халькозином, реже борнитом, блёклыми рудами, молибденитом. Содержание меди обычно невысокое, в среднем 0,5-1 %. При отсутствии или очень малом содержании молибдена они разрабатываются лишь в зонах вторичного сульфидного обогащения, с содержанием 0,8-1,5 % меди. Повышенные содержания молибдена позволяют разрабатывать и медные руды первичной зоны. Ввиду крупных размеров месторождений руды порфировые являются одними из главных промышленных типов медных и молибденовых руд.
Руда природнолегированная — латеритовая железная руда с более значительным, чем обычно, содержанием никеля, кобальта, марганца, хрома и др. металлов, придающих повышенное качество — легированность — выплавляемому из таких руд чугуну и продуктам его переработки (железу, стали).
Руда радиоактивная — содержит металлы радиоактивных элементов (уран, радий, торий).
Руда разборная — из которой ручной разборкой или элементарным обогащением (грохочением, промывкой, провеиванием и т. д.) можно выделить полезный компонент в чистом или высококонцентрированном виде.
Руда рассеянная — синоним термина руда вкраплённая.
Руда рядовая — 1. Обычная средняя руда данного месторождения. 2. Руда в том виде, в каком она поступает из горных выработок до рудоразборки или обогащения. 3. Рядовая руда в противопоставлении понятию руда разборная.
Руда сажистая — тонкодисперсные рыхлые массы чёрного цвета, состоящие из вторичных окислов (тенорит) и сульфидов меди — ковеллина и халькозина, образующихся в зоне вторичного сульфидного обогащения, и представляющие собой богатую медную руду.
Руда серная — горная порода, содержащая самородную или химически связанную серу и пригодная в качестве сырья для серной промышленности. Основными источниками руды серной являются месторождения самородной серы (см. Порода серная). Руда серная подразделяется на 3 группы: бедная — обычно непромышленная, с содержанием серы 8-9 % и менее; средняя — с содержанием серы 10-25 %, требует предварительного обогащения; богатая — с содержанием серы больше 25 %, не требует обогащения. Из других источником серы на первом месте стоят сульфидные руды и промышленные газы.
Руда сплошная — состоит практически вся (или большая часть) из рудных минералов в отличие от вкрапленной руды. Синоним: руда массивная.
Руда средняя — со средним содержанием полезных компонентов. К ней следует относить руду, содержание полезного компонента в которой равно, либо на 10-50 % выше кондиционного содержания (кондиции).
Руда вторичная — синоним термина руда гипергенная.
Руда гипергенная — синоним термина руда супергенная.
Руда (минералы) гипогенная — образованная эндогенными геологическим процессами. Противопоставляется супергенным минералам и рудам, имеющим экзогенное происхождение. Синоним: руда (минералы) эндогенная.
Руда (минералы) супергенная — образованная в результате поверхностных (экзогенных) геологических процессов; противопоставляется гипогенной руде, имеющей эндогенное глубинное происхождение. Синонимы: руда гипергенная, руда вторичная.
Руда убогая — с очень низким содержанием металлов, обычно непромышленная (забалансовая) при современных условиях разработки.
Руда урановая смоляная — минерал, излишний синоним уранинита.
Руда штуфная — куски (штуфы) обычной богатой руды, не требующей обогащения.
Руда эндогенная — см. минералы (руды) эндогенные.
Некоторые из рудных минералов[править | править код]
- Аргентит, Ag2S
- Барит, BaSO4
- Берилл, Be3Al(SiO3)6
- Борнит, Cu5FeS4
- Касситерит, SnO2
- Халькозин, Cu2S
- Халькопирит (медный колчедан), CuFeS2
См. также[править | править код]
- Железная руда
- Марганцевые руды (Руды Mn)
- Никелевые руды
- Алюминиевые руды
- Рудник
Литература[править | править код]
Геологический словарь, Т. 1. — М.: Недра, 1978. — С. 193-194.
Ссылки[править | править код]
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных ссылок
|
Источник