Значение МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ: РУДЫ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ в Словаре Кольера
МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ: РУДЫ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
К статье МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ
Железо. Главные железосодержащие минералы - гематит, магнетит, лимонит, шамозит, тюрингит и сидерит. Месторождения железных руд классифицируют как промышленные при содержании металла не менее нескольких десятков миллионов тонн и неглубоком залегании рудных тел (чтобы можно было вести добычу открытым способом). В крупных месторождениях содержание железа исчисляется сотнями миллионов тонн.
Общая мировая добыча железной руды превышает 1 млрд. т (1995). Больше всего руды (в млн. т) добывается в Китае (250), Бразилии (185), Австралии (более 140), России (78), США и Индии (по 60) и на Украине (45). В значительных масштабах добыча железной руды ведется также в Канаде, ЮАР, Швеции, Венесуэле, Либерии и Франции. Общие мировые ресурсы сырой (необогащенной) руды превышают 1400 млрд. т, промышленные - более 360 млрд. т.
В США наибольшее количество железной руды добывается в районе озера Верхнее, основная доля которой поступает из месторождения железистых кварцитов (таконитов) в районе Месаби (шт. Миннесота); на втором месте находится шт. Мичиган, где производятся рудные окатыши. В меньших количествах железная руда добывается в штатах Калифорния, Висконсин и Миссури.
В России общие запасы железных руд составляют 101 млрд. т, при этом 59% запасов сосредоточено в Европейской части, а 41% - к востоку от Урала. Значительная добыча ведется на Украине в районе Криворожского железорудного бассейна. По объему экспорта товарной железной руды первое место в мире занимает Австралия (143 млн. т). Суммарные запасы руды там достигают 28 млрд. т. Добыча ведется в основном (90%) в районе Хаммерсли (округ Пилбара, Западная Австралия). На втором месте находится Бразилия (131 млн. т), располагающая исключительно богатыми месторождениями, многие из которых сосредоточены в железорудном бассейне Минас-Жерайс.
Мировым лидером по выплавке нерафинированной стали в 1988 был СССР (180,4 млн. т), с 1991 по 1996 первое место занимала Япония (101 млн. т), затем следовали США и Китай (по 93 млн. т) и Россия (51 млн. т).
Марганец используется при производстве легированной стали и чугуна, а также в качестве легирующей добавки к сплавам для придания им прочности, вязкости и твердости. Бльшая часть мировых промышленных запасов марганцевых руд приходится на Украину (42,2%), ЮАР (19,9%), Казахстан (7,3%), Габон (4,7%), Австралию (3,5%), Китай (2,8%) и Россию (2,7%). Значительное количество марганца производится в Бразилии и Индии.
Хром - один из основных компонентов нержавеющей жаропрочной, кислотоупорной стали и важный ингредиент коррозионностойких и жаропрочных суперсплавов. Из 15,3 млрд. т предполагаемых запасов высокосортных хромитовых руд 79% приходится на ЮАР, где добыча в 1995 составила 5,1 млн. т, Казахстан (2,4 млн. т), Индию (1,2 млн. т) и Турцию (0,8 млн. т). Довольно крупное месторождение хрома находится в Армении. В России разрабатывается небольшое месторождение на Урале.
Ванадий - самый редкий представитель черных металлов. Главная область применения ванадия - производство марочных чугунов и сталей. Добавка ванадия обеспечивает высокие характеристики титановых сплавов для аэрокосмической промышленности. Он широко используется также в качестве катализатора при получении серной кислоты. В природе ванадий встречается в составе титаномагнетитовых руд, редко фосфоритов, а также в урансодержащих песчаниках и алевролитах, где его концентрация не превышает 2%. Главные рудные минералы ванадия в таких месторождениях - карнотит и ванадиевый мусковит-роскоэлит. Значительные количества ванадия иногда присутствуют также в бокситах, тяжелых нефтях, бурых углях, битуминозных сланцах и песках. Ванадий обычно получают как побочный продукт при извлечении главных компонентов минерального сырья (например, из титановых шлаков при переработке титаномагнетитовых концентратов, или из золы от сжигания нефти, угля и т.д.).
Основные производители ванадия - ЮАР, США, Россия (главным образом Урал) и Финляндия. По учтенным запасам ванадия лидируют ЮАР, Австралия и Россия.
Кольер. Словарь Кольера. 2012
Смотрите еще толкования, синонимы, значения слова и что такое МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ: РУДЫ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ в русском языке в словарях, энциклопедиях и справочниках:
- РЕСУРСЫ
ЭКСПОРТНЫЕ - см ЭКСПОРТНЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ - см ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ФИРМЫ - средства, возможности, ценности, запасы фирмы, источники ее доходов, обеспечивающие стабильную работу фирмы по основным видам ее … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ФИНАНСОВЫЕ - см ФИНАНСОВЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ТУРИСТСКИЕ - см ТУРИСТСКИЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ТРУДОВЫЕ - см. ТРУДОВЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ - см ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ПРИРОДНЫЕ - см ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ОРГАНИЗАЦИИ - основные ресурсы, используемые организацией: человеческие ресурсы, капитал, материалы, технология и … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
МАТЕРИАЛЬНЫЕ ВТОРИЧНЫЕ -см. ВТОРИЧНЫЕ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
МАТЕРИАЛЬНЫЕ - см МАТЕРИАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ЛЕЧЕБНЫЕ ПРИРОДНЫЕ - см ПРИРОДНЫЕ ЛЕЧЕБНЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ИНФОРМАЦИОННЫЕ - см ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ДЕПОЗИТНЫЕ - см ДЕПОЗИТНЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ВТОРИЧНЫЕ - см ВТОРИЧНЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ВОСПРОИЗВОДИМЫЕ - см ВОСПРОИЗВОДИМЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
ВАЛЮТНЫЕ - см. ВАЛЮТНЫЕ РЕСУРСЫ … - РЕСУРСЫ в Словаре экономических терминов:
БАНКОВСКИЕ - см БАНКОВСКИЕ РЕСУРСЫ … - МЕТАЛЛОВ в Словаре экономических терминов:
БЛАГОРОДНЫХ ПРОБА - см ПРОБА БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ … - РЕСУРСЫ в Большом энциклопедическом словаре:
(от франц. ressource - вспомогательное средство) денежные средства, ценности, запасы, возможности, источники средств, доходов (напр., природные ресурсы, экономические … - РЕСУРСЫ
(от франц. ressource - вспомогательное средство), денежные средства, ценности, запасы, возможности; источники дохода в государственном бюджете. Различают Р. экономические (материальные, … - МИНЕРАЛЬНЫЕ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
Минеральные воды (историч. и администр.; в медиц. отношении -бальнеология и бальнеотерапия). - Пользование М. водами, в современномсмысле, т. е. систематическое … - РЕСУРСЫ
[французское ressources] средства, запасы; источники … - РЕСУРСЫ в Энциклопедическом словарике:
ов, ед. ресурс, а, м. 1. мн. Запасы, источники чего-нибудь Природные р. Ресурсный - относящийся к ресурсам.||Ср. РЕЗЕРВ. 2. … - ЧЕРНЫХ
ЧЕРН́ЫХ Вал. Конст. (р. 1935), драматург и сценарист, засл. деят. иск-в РСФСР (1980). Сценарии ф.: "Человек на своём месте" (1973), … - РЕСУРСЫ в Большом российском энциклопедическом словаре:
РЕС́УРСЫ (от франц. ressource - вспомогат. средство), ценности, запасы, возможности, ден. средства, источники средств, доходов (напр., природные Р., экон. … - МИНЕРАЛЬНЫЕ в Большом российском энциклопедическом словаре:
МИНЕР́АЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ, неорганич. в-ва, гл. обр. соли, содержащие необходимые для р-ний элементы питания и используемые для повышения плодородия почвы. М.у. … - МИНЕРАЛЬНЫЕ в Большом российском энциклопедическом словаре:
МИНЕР́АЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ, совокупность запасов полезных ископаемых в недрах р-на, страны, группы стран, континента, мира в целом, подсчитанных применительно к существующим … - МИНЕРАЛЬНЫЕ в Большом российском энциклопедическом словаре:
МИНЕР́АЛЬНЫЕ ОЗЁРА (соляные озёра), вода к-рых содержит большое кол-во солей (обычно св. 24,7 г/л). М.о.- характерный компонент аридных ландшафтов. Накопление … - МИНЕРАЛЬНЫЕ в Большом российском энциклопедическом словаре:
МИНЕР́АЛЬНЫЕ МАСЛА, то же, что нефтяные масла … - МИНЕРАЛЬНЫЕ в Большом российском энциклопедическом словаре:
МИНЕР́АЛЬНЫЕ КОРМА, кормовые добавки (мел, травертины, сапропель, фосфаты кормовые, поваренная соль и др.), содержащие кальций, фосфор, натрий и др. минер. … - МИНЕРАЛЬНЫЕ в Большом российском энциклопедическом словаре:
МИНЕР́АЛЬНЫЕ ВОДЫ, г. (с 1920) в России, Ставропольский кр. Ж.-д. уз. (отходит ж.-д. ветка на Пятигорск, Ессентуки, Кисловодск). Аэропорт. 75,1 … - МИНЕРАЛЬНЫЕ в Большом российском энциклопедическом словаре:
МИНЕР́АЛЬНЫЕ ВОДЫ (обычно подземные), характеризуются повыш. содержанием нек-рых биологически активных компонентов (СО 2 , H 2 S, As и др.) … - РУДЫ * в Энциклопедии Брокгауза и Ефрона.
- РЕСУРСЫ в Полной акцентуированной парадигме по Зализняку:
ресу"рсы, ресу"рсов, ресу"рсам, ресу"рсы, ресу"рсами, … - РЕСУРСЫ в Тезаурусе русской деловой лексики:
Syn: средства, … - РЕСУРСЫ в Новом словаре иностранных слов:
(фр. ressources) средства, запасы, возможности, источники чего-л. (напр. , природные р., экономические … - РЕСУРСЫ в Словаре иностранных выражений:
[фр. ressources] средства, запасы, возможности, источники чего-л. (напр., природные р., экономические … - РЕСУРСЫ в Тезаурусе русского языка:
Syn: средства, … - РЕСУРСЫ в словаре Синонимов русского языка:
Syn: средства, … - РЕСУРСЫ в Новом толково-словообразовательном словаре русского языка Ефремовой:
мн. 1) Средства, имеющиеся в наличии, но к которым обращаются лишь при необходимости. 2) Источник … - РЕСУРСЫ в Словаре русского языка Лопатина:
рес`урсы, -ов, ед. -`урс, … - ЧЕРНЫХ
Андрей Васильевич (р. 1960), российский сценарист, писатель и режиссер. Автор сценария к фильму «Тихие страницы» (совместно с А. Н. Сокуровым), … - РЕСУРСЫ в Современном толковом словаре, БСЭ:
(от франц. ressource - вспомогательное средство), денежные средства, ценности, запасы, возможности, источники средств, доходов (напр., природные ресурсы, экономические … - СПЛАВЫ (МЕТАЛЛОВ) в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
металлов, металлические сплавы, твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с … - РАФИНИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
металлов, очистка первичных (черновых) металлов от примесей. Черновые металлы, получаемые из сырья, содержат 96-99% основного металла, остальное приходится на примеси. … - КАВКАЗСКИЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОДЫ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
Минеральные Воды (КМВ), район расположения группы бальнеологических курортов в пределах смыкания Ставропольской возвышенности и северных склонов Большого Кавказа (Ставропольский край) … - ЖЕЛЕЗНЫЕ РУДЫ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
руды, природные минеральные образования, содержащие железо в таких количествах и соединениях, при которых промышленное извлечение из них металла экономически целесообразно. …
Руды черных металлов в зависимости от основного минерала, образующего руду, подразделяются на следующие основные типы: гематито- вые, магнетитовые, гетитовые и сидеритовые.
Гематитовые руды или красные железняки представляют собой окись железа (Fe 2 О 3), отличаются сравнительной химической чистотой и малым содержанием вредных примесей (серы - 0,08-0,20 %, фосфора - 0,02- 0,08 %). Гематитовые руды и их разновидности имеют темный серо-стальной цвет с металлическим блеском, который иногда переходит в красно- бурый или синий (гематитово-мартитовая разновидность). По структуре руды этого типа могут быть плотными, малопористыми (с пористостью не более 5 %, а также рыхлыми (с пористостью до 30 %). Влажность гематитов изменяется в пределах 1,6-7,0 %, плотность - 2,4-2,8 т/м 3 . По гранулометрическому составу они могут быть от крупнокусковых до порошкообразных. Содержание железа в рудах составляет 50-66 %.
Основным потребителем гематитовых руд является черная металлургия. Однако известны различные другие способы и цели использования гематитовых руд. Например, для окраски подводных частей судов, железных конструкций и кровель зданий, в целях предохранения от коррозии, используется специальный краситель красно-бурого цвета - сурик, который является тонким помолом одной из разновидностей гематитовых руд, содержащей 75-90 % железа и имеющей большую плотность.
Магнетитовые руды или магнитные железняки, магнетиты, представляют собой соединения железа и кислорода в форме закиси и окиси (FeO Fe 2 О). Магнетитовые руды черного цвета с металлическим блеском имеют магнитные свойства, плотное, средне- и мелкозернистое строение, иногда крупнокристаллическое, легко разрушающееся. Встречаются также рыхлые руды с большой пористостью. Влажность этого вида руд составляет 2-12 %.
Бурые железняки (гетиты) представляют собой водную окись железа, отличаются легкоплавкостью, могут непосредственно использоваться в доменном процессе. В зависимости от содержания железа цвет бурых железняков меняется от светло-желтого до темно-бурого, а плотность - в пределах 0,6-2,0 т/м 3 . Бурые железняки в большинстве случаев очень пористые, аморфные соединения. Пористость колеблется от 16 до 44 %. Гранулометрический состав несортированных бурых железняков на 60 % состоит из фракций с размера ми отдельных кусков 10- 150 мм при влажности 8-16 %.
Бурые железняки содержат 30-40 % железа, особую металлургическую ценность имеют бурые железняки Керченского месторождения в связи с наличием в них повышенного содержания таких полезных примесей как фосфаты (0,8-1,1 %), марганец (2-3 %), ванадий (0,07 %).
Иногда бурым железнякам могут сопутствовать минералы серного колчедана, цинковой обманки, свинцового блеска, что является причиной появления в руде таких вредных примесей, как сера и фосфор.
Тонкий помол бурых железняков, имеющих в своем составе глинистые породы, известен под названием охры и является распространенным красителем желтого цвета.
Шпатовые железняки или сидериты , содержащие углекислое железо (FeCO 3), имеют цвет от серого до буро-серого, плотные по структуре, влажность 6 %, содержание железа в пределах от 26 % до 37 %; шпатовые железняки часто имеют спутниками сернистые соединения железа и цинка.
Все руды черных металлов перевозятся навалом на открытом подвижном составе и являются смерзающимися грузами. При перевозке в холодное время года необходимо предусматривать специальные профилактические средства, основные из которых указаны в «Правилах перевозок грузов». Рудное сырье должно грузиться в вагоны равномерно. Обработка поверхности груза в вагоне с целью уменьшения потерь от выдувания встречными потоками воздуха зависит от плотности и фракционного состава и может включать следующие операции: разравнивание, уплотнение катком, виброуплотнение, покрытие специальным составом, который при застывании образует защитную пленку. При перевозке рудных грузов, состоящих из мелких фракций, необходимо также предусматривать специальные меры против просыпания груза в щели пола и стенок вагона.
Руды должны храниться строго по сортам и маркам на открытых площадках, заранее спланированных и забетонированных. При хранении необходимо избегать засорения пылеобразующими грузами и посторонними предметами.
Руды серного колчедана представляют собой сернистые соединения железа, имеют желтоватый или зеленовато-серый цвет с металлическим блеском. Плотность руд этого типа составляет примерно 2,2-2,8 т/м 3 . Различают следующие основные сернистые соединения железа: серный колчедан FeS 2 (пирит), магнитный колчедан FeS (пирротин) и медный колчедан CuFeS 2 (халькопирит). В природе серный колчедан в химически чистом виде встречается редко, обычно он вырабатывается промышленностью при обогащении медных и полиметаллических руд. Полезной составной частью серного колчедана является двухсернистое железо, которое в чистом виде содержит 53,5 % серы и 46,5 % железа. Большое содержание серы делает серный колчедан непригодным для непосредственной выплавки чугуна. Это сырье применяется главным образом в химической промышленности для производства серной кислоты. Остающиеся после обжига продукты переработки в виде окиси железа - огарки используются для выплавки чугуна.
К перевозкам по железным дорогам в зависимости от предварительной обработки и обогащения предъявляются серный колчедан рядовой, сортированный, гранулированный и флотационный.
Колчедан серный рядовой представляет смесь фракций самых разных параметров, он вырабатывается в качестве попутного материала при добыче медного колчедана и при разработке месторождений серного колчедана. Размеры частиц серного колчедана изменяются в пределах от О до 400 мм. По крупности кусков этот колчедан делится на пять классов, а по содержанию железа - на 4 марки. Естественная влажность такого груза составляет 4-7 %, а плотность - около 2,5 т/м 3 .
Сортированный серный колчедан имеет такое же деление на классы и марки, но гранулометрический состав его более стабилен.
Гранулированный серный колчедан - это измельченный рядовой колчедан с содержанием серы 35-50 %, плотностью 2,0+2,5 т/м 3 , углом естественного откоса 45°. Гранулированный серный колчедан обладает значительной твердостью, а, следовательно, и абразивностью, оказывает сильное истирающее действие на металлы. Влажность гранулированного колчедана составляет 2-4 %, а его влагоемкость при хранении и перевозке сохраняется почти без изменений. Влажность окружающей среды не оказывает существенного влияния на влагоемкость серного колчедана. Под воздействием атмосферных осадков увлажняется только поверхностный слой, превращаясь в защитное покрытие, при этом серный колчедан окисляется и покрывается белой пленкой сульфидов.
Флотационный серный колчедан вырабатывается при обогащении медных и полиметаллических руд. По химическому составу флотационный колчедан аналогичен рядовому и отличается только размера ми фракций. Основная масса частиц (75-80 %) имеет размеры менее 0,1 мм. Влажность флотационного серного колчедана должна быть не более 4,5 %. При влажности менее 0,5 % (сухой колчедан) частицы груза имеют повышенную подвижность, пылят на воздухе и просачиваются через неплотности емкостей хранения или перевозки. Увеличение влажности до 2-3 % уменьшает подвижность частиц, появляется слеживаемость при длительном хранении.
Хранятся серные колчеданы на чистых бетонированных площадках, строго по классам и маркам. Штабели с колчеданом разных марок и классов должны быть разделены барьерами, не допускающими смешения. Гранулированный серный колчедан обладает способностью измельчаться при производстве погрузочно-разгрузочных работ, поэтому число перегрузочных операций должно быть минимальным, также минимальной должна быть высота, с которой сбрасывается колчедан. При хранении серные колчеданы представляют собой пожарную опасность, так как из- за большого содержания серы способны к самовозгоранию. Температура внутри штабеля не должна превышать 60 °С.
Перевозятся серные колчеданы навалом в вагонах-хопперах, универсальных полувагонах с заделкой щелей кузов а, что предотвращает потери груза через щели. При перевозках в холодное время года необходимо проводить профилактику против смерзаемости в соответствии с «Правилами перевозок грузов».
Руды черных металлов
Чтобы получить металл, нужна руда. Неудивительно, что одно из самых древних занятий человека - горнорудное производство, т.е. поиск, разведка, добыча и переработка руд.
К чёрным металлам относят железо, марганец, хром, титан, ванадий. Руду недостаточно добыть, из неё ещё нужно извлечь полезный компонент, чтобы выплавить металл. В результате неизбежно происходит загрязнение окружающей среды. Если в Средние века добыча чёрных металлов была залогом экономического процветания для многих стран, то сегодня, оберегая и охраняя природу, многие государства уже отказываются от добычи руды открытым способом, как на Курской магнитной аномалии, предпочитая закрытый шахтовый метод добычи. Ведь ежегодно из земли извлекается почти миллиард тонн руды. Пустая порода, извлечённая из недр при добыче руды, - это большая экологическая проблема для районов, где идет активная добыча полезных ископаемых - прим.. Металлургические комбинаты тратят огромные средства на установку очистительных фильтров, не позволяющих всем вредным отходам производства попадать в окружающую среду. Однако без добычи руд чёрных металлов не было бы прогресса в развитии цивилизации.
Благородные металлы - золото, серебро, платина ценились всегда благодаря изысканному виду, мягкости и уникальным свойствам (золото, например, очень стойкое; серебро обладает дезинфицирующим свойством).
«Золотая лихорадка»
Едва прослышав о находках золота, тысячи людей теряли покой, заболевали «золотой лихорадкой» и устремлялись в глухие и дикие края в надежде разбогатеть. Одна из самых известных «лихорадок» связана с освоением золотых россыпных месторождений Аляски. Золото в природе может находиться в коренных месторождениях (жилах - прим.) либо в виде россыпей, когда драгоценный металл вместе с речным песком из разрушенной жилы перемещается водой и складируется по берегам рек и ручьёв. Реки впоследствии могут поменять своё русло, уйти от своего прежнего места, а россыпь останется.
Среди золотого песка могут попасться и самородки - достаточно крупные куски металла. В 1896 году Америку облетела весть о богатейших россыпных месторождениях, найденных старателями в долине ручья Клондайк. На поиски золота устремились многочисленные золотоискатели, многие из которых были совершенно не подготовлены к тяготам старательского быта. Об эпопее добычи клондайкских россыпей красочно рассказал Джек Лондон. Но россыпные месторождения быстро истощаются. Самые богатые россыпи были выработаны за несколько десятилетий.
Крупнейшее месторождение золота находится в Южной Африке в провинции Витватерсранд. Отсюда получают до 50% от всего объёма добычи этого металла в мире.
Цветные руды
К рудам цветных металлов относятся известные с древности медь, олово, свинец, ртуть, цинк. Они были востребованы на всем протяжении человеческой истории. Но в последние десятилетия, когда структура экономики стала более прогрессивной, без них просто не обойтись. Цветные металлы - это электротехническая, авиационная, космическая промышленность, производство полупроводников, катализаторов, автомобильных фильтров и др.
Радиоактивность - свойство металлов, о котором стало известно только в XX веке. Оно связано со способностью некоторых элементов - урана, тория, радия, циркония - излучать энергию особого типа - прим.. Это свойство используется в атомной энергетике. Однако выяснилось также, что отходы такого производства обладают смертоносными свойствами. Пока проблема ядерных отходов остаётся нерешённой.
Вторичное использование месторождений
Добыча руды с древности и до недавнего времени не обходилась без отходов - отвалов пустой породы. Современные методы дают возможность извлекать руду и из этих отвалов. Как правило, получают не очень большое количество, но в современном мире, когда недра Земли постепенно истощаются, вторичное использование месторождений приобретает всё большее значение.
Руды черных металлов входят в состав всех как изверженных, так и осадочных горных пород, но под названием черных руд понимают такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо. Железные руды (рис.1) встречаются лишь на ограниченных пространствах и только в известных местностях. По химическому составу представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнитный железняк или магнетит, железный блеск и плотная его разновидность красный железняк, бурый железняк, к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, железняк в его разновидность сферосидерит. Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.
Начало применения железа относится к ІІІ 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. и высококачественные легированные стали путем добавок марганца, хрома, титана, никеля, кобальта, ванадия, вольфрама, молибдена, ниобия, тантала.
Рис.1. Железная руда
Среди железорудных месторождений формации коры выветривания выделяются три типа - россыпные, остаточные (бурожелезняковые и мартитовые руды) и зоны окисления (железные шляпы). Важное промышленное значение имеют лишь остаточные месторождения. Остаточные месторождения образуются главным образом на гипербазитах, габбро, диабазах и базальтах, а также на железистых осадочных и метаморфических породах. При выщелачивании силикатов и выносе из коры выветривания кремнезема, серы и щелочей на месте накапливаются гидроксиды и оксиды железа, алюминия, марганца, хрома, титана, кобальта, никеля и других компонентов. Устойчивые к выветриванию минералы (магнетит, хромшпинелиды, ильменит и др.), содержащиеся в материнских породах, концентрируются в коре выветривания, обогащая железные руды повышенными содержаниями хрома, титана, никеля, ванадия, кобальта.
Бурожелезняковые природно- легированные руды формируются при выветривании ультраосновных и основных пород и руд других формаций (сидеритовых, оолитовых и др.). К такому типу относится месторождение Бильбао в Испании, где лимонитовые и гематито- вые рудные тела мощностью до 30 м образовались по первично сидеритовым и анкеритовым залежам длиной до 3 км и шириной до 1 км. Аналогичные месторождения известны в СРВ (Тхайнгуен), Алжире, Гвинее, Индонезии, в Новой Каледонии, на Кубе и Филиппинах. Содержание железа в рудах достигает 60 %.
Породы железисто-кремнистых (джеспелитовых) формаций в средне- и позднедевонские этапы корообразования подвергались интенсивному выветриванию с разложением щелочных и щелочноземельных силикатов, окислением (мартитизацией) магнетита, выщелачиванием кремнезема и образованием богатых железных руд. Такие руды формируют мощные и глубоко уходящие вниз по разрезу вертикального профиля залежи на некоторых месторождениях KMA.
Все известные в KMA богатые железные руды представлены двумя генетическими типами: остаточными и осадочными. Залежи богатых руд располагаются в верхних (головных) частях железистых кварцитов. Богатые руды, как правило, наследуют текстуру и минеральный состав железистых кварцитов и представляют собой тяжелые (объемная масса 3-3,8), слабомагнитные, мелко- и тонкозернистые породы, сложенные мартитом, магнетитом (редко), железной слюдкой, карбонатом (сидерит и кальцит), тонкочешуйчатыми гематитом и гидрогематитом, гидрогетитом и хлоритом типа шамозита. Контур залежей железных руд определяется контуром выходов железистых кварцитов под осадочные породы. Вследствие этого залежи богатых руд обычно вытянуты по простиранию при относительно небольшой ширине вкрест простирания. Большое значение в формировании морфологии залежей имел также эрозионный размыв богатых железных руд.
На участках высоких абсолютных отметок, обычно на широких полях железистых кварцитов, богатые руды имеют небольшую мощность или вообще отсутствуют. На месторождениях, расположенных в юго-западной части КМА, где зоны железистых кварцитов линейно вытянуты, мощность богатых железных руд огромна, а протяженность залежей по простиранию измеряется десятками километров. К легирующим металлам относятся: марганец, хром, титан, ванадий, никель, кобальт, молибден, вольфрам в основном применяются как легирующие добавки для изготовления легированных сталей.
Марганец
Марганцевые руды использовались с конца XVIII в. для изготовления красок и медицинских препаратов. В связи с развитием черной металлургии марганцевые руды начали широко применяться со второй половины XIX в. В настоящее время металлургия является главным потребителем марганца. Добавка марганца повышает вязкость стали, ее твердость и ковкость, способствует переходу в шлак многих вредных примесей. В небольших количествах марганец используется в электротехнической, химической и керамической промышленности. Основными месторождениями марганцевых руд в на постсоветском пространстве являются Никопольское (Украина) и Чиатурское (Грузия). Никопольское месторождение (Днепропетровская область) является крупнейшим месторождением, запасы его оцениваются в 1 млрд. т (мировые ресурсы этих руд - 3 млрд. т). Из всех запасов руд месторождения 80 % представляют собой пиролюзит, а остальные - карбонатные руды. Содержание марганца в зависимости от пласта, участка и т. д. изменяется от 23 до 31 %, но в среднем по бассейну оно составляет 27-28 %.
Рис.2. Пиролюзитовая руда
Добываемые, в основном пиролюзитовые руды (рис.2) более богаты, чем карбонатные. Пустая порода кремнеземистая. Развитие бассейна, являющегося основной базой черной металлургии страны, идет в направлении расширения добычи открытым способом, магнитного обогащения и окускования концентратов. Южнее г. Запорожье разведано мощное Больше-Токмакское месторождение карбонатных марганцевых руд со средним содержанием марганца 20 %. Руда легко обогащается до содержания 27 % Мn при 0,17 % Р. Пустая порода основная, что повышает ценность этой руды. Это месторождение пока не разрабатывается.
Чиатурское месторождение является вторым после Никопольского по значению и запасам. Запасы его оцениваются в 180 млн. т сравнительно богатой руды двух минералогических типов: смеси пиролюзита с псиломеланом и карбонатных руд. Содержание марганца колеблется от 25 до 47 %, фосфора - 0,18-0,2 %. Низкое содержание железа дает возможность выплавлять богатые сорта ферромарганца. Основная часть руды обогащается промывкой и магнитной сепарацией. Месторождение интенсивно разрабатывается и является поставщиком качественных руд для ферросплавной промышленности. Кроме этих месторождений на Урале, в Казахстане и Западной Сибири есть ряд других, но с гораздо меньшими запасами менее качественных руд. Из зарубежных месторождений наибольшее значение имеют Бразильское (район г. Рио-де-Жанейро, 60 млн. т, 48-51% Mn), Золотого Берега (Гана, 30 млн. т, 46-61% Mn), Южно-Африканское (50 млн. т, 40-50% Mn), индийские и ряд других.
Хром
Хромсодержащие руды были впервые выявлены на Урале в 1799 году. В начале XIX в. они использовались в качестве огнеупорного материала для футеровки металлургических печей, получения красок и дубителей кожи. В конце XIX в. хром начал широко использоваться в качестве легирующего металла. В настоящее время основным потребителем хромо содержащих руд является металлургическая промышленность 65%, остальные используются в огнеупорной и химической промышленности. Хром применяют для производства нержавеющих, жаропрочных, кислотоупорных, инструментальных и других сталей.
Хромиты (хромовые руды) - природные минеральные агрегаты, содержащие хром в концентрациях и количествах, при которых экономически целесообразно извлечение металлического хрома и его соединений. Собственно рудным компонентом являются так называемые хромшпинелиды; по составу среди них выделяют хромит, магнохромит, алюмохромит и хромпикотит. Термин «Хромит» иногда применяется также для обозначения всей минеральной группы хромшпинелидов. В ассоциации с хромшпинелидами в хромитах постоянно встречаются серпентин, оливин, хлориты, иногда хромсодержащие гранаты. Местами с ними парагенетически связаны элементы платиновой группы. По областям применения хромиты делят на металлургические, огнеупорные и химические.
Титан
Титан был открыт в 1791 году, но применяться начал лишь с середины XX в. Свойства титана уникальны: температура плавления 1725 0 . Титан отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Титановые сплавы, отличающиеся высокой прочностью, ковкостью и свариваемостью, применяются в космической технике, авиационной, автомобильной, судостроительной, пищевой и медицинской отраслях промышленности. Карбид титана применяется для изготовления сверхтвердых сплавов, двуокись титана для производства стойких титановых белил, пластмасс и в целлюлозно-бумажной промышленности.
Рис.3. Ильменит
Месторождения титановых руд делятся на магматические, экзогенные и метаморфогенные. Магматические месторождения связаны с ультраосновными, основными и щелочными породами, содержат 7-32% TiO2. Встречаются вкрапленные и сплошные титановые руды, имеющие пластовую или жилообразную форму. Переходы между вкрапленными и сплошными титановыми рудами обычно постепенные. Наряду с ильменитом в них содержатся титаномагнетит и гематит. Крупные магматические месторождения известны в СССР, Канаде, США, Норвегии, ЮАР, Индии. Среди экзогенных месторождений титановых руд выделяются: ильменитовые и рутиловые в корах выветривания (3-30% TiO2); элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи ильменита (0,5-25% TiО2); прибрежно-морские (древние и современные) россыпи ильменита (рис.3), лейкоксена, рутила (0,5- 35% TiO2), а также циркона, монацита и др.
Прибрежно-морские россыпи - основной промышленный тип титановых руд. Для них характерны пластовые и линзообразные залежи, мощность которых достигает нескольких десятков м, а протяжённость нескольких десятков км при ширине до нескольких тысяч м. Крупные россыпи известны в СССР, Австралии, Индии, Бразилии, Новой Зеландии, Малайзии, Шри-Ланке, Сьерра-Леоне. Среди метаморфогенных месторождений выделяются песчаники с лейкоксеном (8- 10% TiO2); ильменит-магнетитовые в амфиболитах (12,2% TiO2); рутиловые в гнейсах, хлоритовых сланцах и др.
Ванадий
Ванадий был открыт в 1801г., используется с начала XX в. для легирования чугуна и стали. Он повышает твердость, упругость, износоустойчивость и сопротивление разрыву. Титано ванадиевые сплавы применяются для изготовления реактивных самолетов и космической техники. Известны также сплавы V с Cu, Ta, Nb, Zr, Ni, Co, Al и Mg. В химической промышленности ванадий применяется в качестве катализатора при крекинге нефти, производстве красок, каучука. Ванадий относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается. Содержание ванадия в земной коре 1,6·10−2% по массе, в воде океанов 3·10−7%. Наиболее высокие средние содержания ванадия в магматических породах отмечаются в габбро и базальтах (230-290 г/т).
Рис.4. Ванадинит
В осадочных породах значительное накопление ванадия происходит в биолитах (асфальтитах, углях, битуминозных фосфатах), битуминозных сланцах, бокситах, а также в оолитовых и кремнистых железных рудах. Близость ионных радиусов ванадия и широко распространённых в магматических породах железа и титана приводит к тому, что ванадий в гипогенных процессах целиком находится в рассеянном состоянии и не образует собственных минералов. Его носителями являются многочисленные минералы титана (титаномагнетит, сфен, рутил, ильменит), слюды, пироксены и гранаты, обладающие повышенной изоморфной ёмкостью по отношению к ванадию. Важнейшие минералы: патронит V(S2)2, ванадинит Pb5(VO4)3Cl (рис.4) и некоторые другие. Основной источник получения ванадия - железные руды, содержащие ванадий как примесь.
Никель
Никель известен с глубокой древности, но промышленное производство началось в первой половине XIX в. Никель используется для покрытия металлических изделий для придания им высокой химической и термической стойкости. Добавка к сталям повышает их вязкость, упругость, антикоррозионные свойства. Применяются также сплавы Ni с Cu, Zn, Al, Cr, монетный сплав содержит 75% Cu + 25% Ni.
Кобальт
Кобальтовые краски использовались в глубокой древности. Металлический кобальт впервые получен в 1735г. Резкое возрастание потребления кобальта относится к началу XX в. В настоящее время свыше 40% Co используется для производства сплавов и супер сплавов, сверхтвердых сплавов Co с Ni, Fe, Cr, W, Mo.
Молибден
Молибден был открыт в 1778г., но широкое применение в промышленности он нашел только в XX в. Свыше 80% всего добываемого молибдена используется в металлургической промышленности в основном для легирования сталей и получения супер сплавов. Молибденовые стали приобретают высокую твердость, вязкость, тугоплавкость, кислотоупорность и ряд других ценных свойств. Металлический молибден используется в производстве электроламп, электровакуумных приборов. Кроме этого он употребляется в химической, нефтеперерабатывающей, керамической, стекольной и других отраслях промышленности.
Вольфрам
Вольфрам в виде соединения WO 3 был открыт в 1781 г, а промышленное использование его для легирования сталей началось с конца XIX в. Вольфрам применяется в производстве специальных сталей, присадка вольфрама к стали повышает ее твердость, прочность, тугоплавкость, это быстрорежущие, инструментальные, броневые стали, используемые в изготовлении оружия и снарядов. Вольфрам в сочетании с Cr, Ni, Co используется для изготовления жаропрочных и сверхтвердых сплавов – победитов, карбидов, боридов.
Железо серебристо – белый вязкий и ковкий металл. Гематит, лимонит, магнетит, шамозит, тюрингит и сидерит главные железосодержащие минералы. Классифицируют месторождения железных руд как промышленные при содержании металла не менее нескольких десятков миллионов тонн и неглубоком залегании рудных тел. Чтобы можно было вести добычу открытым способом. Содержание железа в крупных месторождениях исчисляется сотнями миллионов тонн. Общая мировая добыча железной руды превышает одного млрд. т (1995). Добыча железной руды в значительных масштабах ведется в Канаде, ЮАР, Швеции, Венесуэле, Либерии и Франции. Больше всего руды добывается в Китае 250 млн. т, В Бразилии 185 млн. т, Австралии более 140 млн. т, России 78 млн. т, США и Индии по 60 млн. т. Общие мировые ресурсы сырой (необогащенной) руды превышают одна тысяча четыреста млрд. т, промышленные – более 360 млрд. т. В районе озера Верхнее в США добывается наибольшее количество железной руды. Основная доля, которой поступает из месторождения железистых кварцитов (таконитов) в районе Месаби шт. Миннесота. На втором месте находится шт. Мичиган, где производятся рудные окатыши. Железная руда добывается в штатах Калифорния, Висконсин и Миссури в меньших количествах. Общие запасы железных руд в Росси составляют сто один млрд. т. При этом 59% запасов сосредоточено в Европейской части, а 41% – к востоку от Урала. На Украине в районе Криворожского железорудного бассейна ведётся значительная добыча железной руды. Первое место в мире занимает Австралия (143 млн. т), по объему экспорта товарной железной руды. Там суммарные запасы руды достигают двадцать восемь млрд. т. В районе Хаммерсли округ Пилбара, западная Австралия в основном ведётся добыча – 90 %. Бразилия находится на втором месте- 131 млн. т, располагающая исключительно богатыми месторождениями. Многие из которых сосредоточены в железорудном бассейне Минас-Жерайс. В 1988г. мировым лидером по выплавке нерафинированной стали был СССР (180,4 млн. т). Первое место занимала Япония с 1991г. по 1996г. Затем были США и Китай (по 93 млн. т) и Россия (51 млн. т).