Основными видами сырья для производства черных металлов являются железосодержащие руды, продукты переработки серного колчедана, железорудные концентраты, агломерат и окатыши.
Железосодержащие руды в зависимости от образующего руду минерала делятся на гематитовые, магнетитовые, гетитовые и сидери- товые. Гематитовые руды (красный железняк) имеют наибольшее процентное содержание железа (50-70 %, а в отдельных случаях 75-90 %); отличаются сравнительной химической чистотой, малым содержанием вредных примесей. Магнетитовые руды (50-65 % железа) характеризуются трудной восстановимостью, магнитными свойствами, широкими пределами влажности, плотности и вредных примесей (у отдельных видов руд содержание серы до 5 %). Гетиты (бурые железняки) содержат 25-55 % железа и в большинстве случаев представляют собой очень пористые аморфные соединения, пористость которых 16-44 %. Это дает возможность непосредственного их использования в доменном процессе. Особо ценятся в металлургической промышленности бурые железняки из-за наличия в них повышенного содержания марганца (2-3 %), ванадия (0,07 %). Иногда бурым железнякам могут сопутствовать минералы серного колчедана, цинковой обманки, свинцового блеска, что является причиной появления в руде вредных примесей серы и фосфора. У сидеритов (шпатовых железняков) наиболее низкое содержание железа (30-40 %), плотная структура, относительно небольшая влажность. Шпатовым железнякам часто сопутствуют сернистые соединения железа и цинка.
Все руды черных металлов - смерзающиеся грузы, их перевозят навалом в открытом подвижном составе; хранят на открытых площадках, предварительно спланированных и забетонированных. Высота штабеля может достигать 6-8 м. При хранении не рекомендуется смешение сортов и засорение пылеобразующими материалами и посторонними предметами.
Руды серного колчедана представляют собой сернистые соединения железа желтоватого или зеленовато-серого цвета с металлическим блеском. Различают следующие основные сернистые соединения железа: серный колчедан (пирит), магнитный колчедан (пирротин) и медный колчедан (халькопирит). В природе серный колчедан в 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 пригодным для непосредственной выплавки чугуна. Это сырье применяется главным образом в химической промышленности для производства серной кислоты, а остающиеся после обжига продукты переработки - огарки в виде окиси железа - используют для выплавки чугуна.
В зависимости от предварительной обработки и обогащения к перевозкам по железным дорогам предъявляют рядовой, сортированный, гранулированный и флотационный серный колчедан. Гранулированный серный колчедан получают измельчением рядового, он содержит 35-50 % серы, обладает значительной твердостью и абразивностью, оказывает сильное истирающее действие на металлы. Влажность гранулированного колчедана сохраняется почти без изменений при длительном хранении и транспортировании и составляет 2-4 %. Влажность окружающей среды не оказывает существенного влияния на влагоемкость серного колчедана. Под воздействием атмосферных осадков увлажняется только поверхностный слой, который затем превращается в защитный; образуется белая пленка сульфидов. Флотационный серный колчедан вырабатывается при обогащении медных полиметаллических руд. По химическому составу флотационный колчедан аналогичен рядовому и отличается только размерами фракций. У основной массы частиц (15- 80 %) размеры менее 0,1 мм. Влажность флотационного серного колчедана не более 4,5 %. При влажности менее 0,5 % (сухой колчедан) частицы груза имеют повышенную подвижность, что приводит к пылению. Увеличение влажности до 2-3 % уменьшает подвижность частиц, приводит к слеживаемости при длительном хранении.
Серные колчеданы хранят 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 и распыляться при производстве погрузочно- разгрузочных работ, поэтому число перегрузочных операций должно быть минимальным. При хранении серные колчеданы пожароопасны из-за большого содержания серы. Температура внутри штабеля не должна превышать 60 °С.
Перевозят серные колчеданы навалом в универсальных полувагонах с заделкой щелей кузова или в специальных полувагонах, обеспечивающих сохранность груза от протекания в щели. При перевозках в холодное время года необходимо проводить профилактику против смерзаемости.
Железорудные концентраты являются продуктами глубокого обогащения железосодержащих руд на горно-обогатительных комбинатах. Особая ценность этого вида рудного сырья заключается в большом содержании железа, которое в отдельных случаях достигает 90 %. По гранулометрическому составу концентраты - тон- коизмельченная порошкообразная масса с размерами отдельных частиц 0,6-0,025 мм, причем основную массу концентратов (75 %) составляют частицы размером 0,05 мм и менее. Влажность концентратов составляет 1-15 %. Гранулометрический состав и влажность существенно влияют на объемную массу, а также на условия перевозки и хранения. При небольшой влажности концентраты обладают свойствами сыпучих тел, легко просачиваются в неплотности и щели кузова вагона, выдуваются встречными потоками воздуха. При увеличении влажности концентраты в теплое время года прилипают к стенкам и днищу вагонов, а в холодное сильно смерзаются. Силы адгезии начинают проявляться при влажности 7 % и достигают максимума при 14 %. Допускаемая влажность концентратов должна составлять зимой 1-2 %, летом 6-10 %. Перевозка осуществляется в специально приспособленных вагонах.
Железорудные концентраты хранят на открытых площадках. Атмосферная влага в период продолжительных дождей проникает только на глубину 20-30 см и не изменяет заводской влажности концентрата. Воздействие минусовых температур на штабель носит также поверхностный характер: промерзает слой в 40-50 см, а на глубине 1 м от поверхности сохраняется плюсовая температура (1-2°С).
Агломерат и окатыши - продукты специальной термической обработки мелкого рудного сырья и концентратов. Непосредственная загрузка доменной печи рудной мелочью и рудными концентратами не рекомендуется вследствие того, что восходящий поток газов в доменной печи выносит частицы размерами менее 3-4 мм, а работа на пылевидных рудах значительно увеличивает расход топлива. Для поддержания оптимальных режимов работы доменной печи необходимо производить окускование или окомкование рудной мелочи и рудных концентратов. Широко распространены два способа получения рудного сырья нужного гранулометрического и химического составов: процесс агломерации (спекания рудной мелочи и концентратов в куски) и процесс производства из железорудного концентрата окатышей - шариков определенного диаметра.
Процесс агломерации является непрерывным процессом. В начале технологической линии на агломерационную ленту укладывают специально подготовленную шихту, в состав которой, кроме рудной мелочи и железорудного концентрата, входят также колошниковая пыль, марганцевая пылевидная руда, флюсы и коксовая мелочь. Коксовая мелочь под действием высокой температуры горящего газа выгорает, а остальные компоненты спекаются. Готовый агломерат выдается с технологической линии большими блоками с температурой около 800°С. Затем производится дробление, грохочение и охлаждение до температуры 100 °С. Агломерат должен иметь высокую прочность, кусковатость, пористость и хорошую восстановимость при заданном химическом составе. Пористость агломерата изменяется от 20 до 50 %, причем сквозные поры обеспечивают оптимальные условия доменного процесса. Однако такая пористость снижает прочность агломерата. В процессе перегрузочных работ и транспортирования происходит его измельчение и ухудшение качества. В связи с этим агломерационные фабрики, как правило, строят на территории металлургических заводов. Внешние перевозки осуществляются по железной дороге на небольшие расстояния (300-400 км) в специализированных металлических хопперах (агловозах) в горячем состоянии (до 700 °С).
Наиболее ценное металлургическое сырье - окатыши. Процесс получения окатышей имеет две основные фазы: получение сырых шариков определенного диаметра (2-30 мм) и химического состава на специальных устройствах - окомкователях и последующий высокотемпературный обжиг. Окатыванию целесообразно подвергать тонкие концентраты с основной массой частиц (75-90 %) размерами менее 0,044 мм. Для повышения прочности сырых окатышей в подготовленную к окомкованию шихту добавляют связующие присадки. Если в шихту добавить коксовую мелочь, то при последующем обжиге часть железа восстановится до металла, и готовые окатыши могут содержать до 40 % металла, что значительно повышает ценность этого вида сырья.
Окатыши имеют значительно булыиую холодную прочность (прочность в холодном состоянии) и пониженную в сравнении с агломератом истираемость. Как физические, так и химические свойства окатышей достаточно стабильны и незначительно меняются в процессе длительного хранения, при перегрузочных и транспортных операциях.
Железные руды, занимая по объему производства в материальном секторе России второе место после топливно-энергетических ресурсов и первое среди металлических , являются основой экономики страны. Доля железа и его сплавов в настоящее время составляет более 90 % общего количества металлов, используемых в технике.
Железорудная база России - крупнейшая в мире, однако по содержанию железа в добытой руде она уступает основным странам-производителям.
Во России железные руды играют значительную роль. В 2004 г. было экспортировано 17,0 млн т товарных железных руд и концентратов; импорт составил 4,0 млн т (в основном из на металлургические заводы и Западной Сибири).
Железорудный потенциал страны на начало ХХ в. оценивается в 206,2 млрд т и обеспечивает потребность российской экономики и экспортные поставки.
На государственном балансе России находятся 193 месторождения железных руд, из них 174 с запасами 101,0 млрд т, в том числе по категориям А+В+C1 - 56,8 млрд т со средним содержанием железа 35,87 % и по категории C2 - 44,2 млрд т с содержанием железа 46,5 %; остальные 19 - месторождения с забалансовыми запасами. Прогнозные ресурсы оцениваются в 105 млрд т, в том числе по категории P1 - 90 млрд т. Размещаются запасы и прогнозные ресурсы на территории страны неравномерно.
Особенностью железорудной базы России является концентрация ресурсов железных руд в уникальных и весьма крупных по масштабу месторождениях. Так, от общих запасов железных руд категорий A+B+C1+C2 запасы 19 уникальных (более 3 млрд т) и весьма крупных (1–3 млрд т) составляют 82,7 %, 22 крупных (от 300 тыс. т до 1 млрд т) - 10,4 %, 42 средних (50–300 млн т) - 5,8 %, 91 мелких (до 50 млн т) - 1,1 %. При этом среднее содержание железа в рудах соответственно составляет 39,45 %; 32,83%; 34,79% и 36,93 %. Повышенное содержание железа в рудах весьма крупных и уникальных месторождений связано со значительными запасами богатых (содержание железо - до 60,0 %) гематит-мартитовых руд в Белгородском рудном районе Курской магнитной аномалии.
В 2004 г. в стране было добыто 97,1 млн т товарной железной руды. На долю приходилось 54,5 % всей добычи железных руд страны, в то время как в 1991 г. - 39,6 %, что свидетельствует о перемещении центра добычи железных руд на Курскую магнитную аномалию.
Высоко обеспечены разведанными пролицензированными запасами крупнейшие действующие предприятия Курской магнитной аномалии - Михайловский, Лебединский, Стойленский, Коробковский горно-обогатительные комбинаты и строящийся Яковлевский рудник, в Республике - Костомукшский горно-обогатительный комбинат, на Урале - Качканарский.
При удовлетворительной общей обеспеченности черной металлургии России разведанными и освоенными запасами железных руд и при достаточном производстве товарных железных руд в стране из-за неравномерного распределения ресурсов железных руд по острый дефицит в местных товарных рудах испытывают металлургические заводы и Западной Сибири, где сосредоточено две трети их мощностей, а добывается третья часть железных руд. Этот дефицит покрывается и будет покрываться путем завоза руд из Европейской части России и импорта из Казахстана, по крайней мере до 2015 г.
Урок №10 Дата «_____»______
Тема урока: Полезные ископаемые. Руды черных металлов.
Цель урока : Формировать у детей целостный взгляд на мир, определять в нём место человека.
Задачи урока:
1. Дать учащимся не только теоретические знания о человеке, обществе и природе, но и развивать их творческое мышление, умение самостоятельно раскрывать смысл вещей и явлений, делать определённые выводы.
2. Ознакомить с разнообразием полезных ископаемых и некоторыми их свойствами, способами их добычи. Объяснить, что относится к рудам черных металлов и как их используют в быту. Сформировать понятия о рудах черных металлов, наиболее распространенных среди полезных ископаемых рудного происхождения.
3. Воспитывать любовь к знаниям.
Оборудование, наглядность, ТСО: Учебник «Познание мира», тетрадь, иллюстрации, коллекция полезных ископаемых, схемы, карта полезных ископаемых Казахстана, контурная карта полезных ископаемых Казахстана.
Тип урока: Урок усвоения новых знаний.
Методы преподавания: Информационно-сообщающий, объяснительный, инструктивный, стимулирующий, побуждающий.
Методы учения: Исполнительский, репродуктивный, практический, частично-поисковый, поисковый.
Этапы и структура урока.
Базовые знания: Понятия о руде. Руды черных и цветных металлов. Руды черных металлов: магнитный железняк, красный и коричневый железняк. Группа черных металлов - железо и его сплавы: сталь и чугун. Основные месторождения железной руды в Казахстане.
Опорные знания: Общие понятия о полезных ископаемых, полученные учениками в 3-м классе.
I. Организационный момент.
Эмоциональный настрой. Сообщение темы и цели урока.
Как вы понимаете значение слов «польза», «копать»?
Польза - хорошие, положительные последствия, выгода.
Копать - 1) разрыхлять, отваливать, отделяя и приподнимая;
2) отваливая землю, делать углубления;
3) отваливая землю, доставать, извлекать.
Теперь примените свои знания для пояснения смысла темы нашего урока.
(открывается написанное на доске название «Полезные ископаемые»)
Для человека в мире существует множество полезных предметов. Например, дерево
Можем ли его назвать полезным ископаемым? Почему?
Что вы предлагаете отнести к полезным ископаемым?
Всегда ли их надо « выкапывать» из недр земли?
Назовите полезные ископаемые, которые лежат прямо у нас под ногами (глина, песок).
Сформулируйте понятие «полезные ископаемые».
II. Практическая работа.
А) Возьмите в руки изделия из чугуна, стали, алюминия, свинца, олова, серебра и т.д. К каждому из них поднесите магнит. Некоторые из них притягиваются магнитом, некоторые нет.
Притягивающиеся магнитом – это черные металлы, не притягивающиеся – цветные металлы.
Б) - Назовите известные вам полезные ископаемые.
Учитель показывает коллекцию полезных ископаемых и предлагает детям назвать, какие из них узнали.
Расскажите, как можно использовать знакомые вам полезные ископаемые в экономике страны.
Далее учащиеся выполняют практическую работу по учебнику. Изученные свойства полезных ископаемых заносятся учащимися в таблицу самостоятельно по мере их определения. Практическую работу лучше организовать в группах.
Свойства полезных ископаемых.
Рассмотрите внимательно таблицу. Какими свойствами могут обладать разные полезные ископаемые?
III. Знакомство с новым материалом.
А) Понятие о полезных ископаемых.
Вся поверхность Земли состоит из горных пород. Камушки на берегу реки, мел, которым мы пишем в классе, уголь – все это горные породы. Все горные породы, полезные для человека, так и называют полезные ископаемые. Почему ископаемые?
Потому что многие из них находятся под землей, закрыты от нашего взгляда, их надо извлечь («ископать», говорили в старину) из-под земли.
Полезные ископаемые - это природные богатства, которые люди добывают из глубин земли или с её поверхности и используют в хозяйстве.
Например:
- В строительстве (песок, глина, гранит, известняк).
- Как топливо (нефть, газ, каменный уголь, торф).
- Для приготовления пищи (каменная соль).
Б) Добыча полезных ископаемых.
Рассмотрите карту Казахстана. Многочисленные значки различной конфигурации и цвета означают места добычи разных полезных ископаемых.
Места, где находятся полезные ископаемые в количествах, достаточных для разработки, называют месторождениями полезных ископаемых.
В) Знакомство с железной рудой.
Железная руда - это полезное ископаемое, из которого получают железо.
К железным рудам относятся красный железняк, магнитный железняк, бурый железняк.
Красный железняк (гематит) содержит 70% железа. Он красного цвета, имеет полуметаллический блеск, оставляет на керамической плитке вишнево-красную черту, твердый (оставляет царапину на стекле), тяжелее воды. Это основная руда для получения железа.
Магнитный железняк (магнетит) содержит до 73% железа. Он черного цвета, имеет металлический блеск, тверже стекла, оставляет на керамической плитке черту черного цвета, тяжелее воды. Эта руда имеет очень большое значение для народного хозяйства.
Бурый железняк (лимонит) содержит до 60 % железа. Цвет бурого железняка различный - бурый, желтый, черный; он мягче стекла, на керамической плитке оставляет черту бурого цвета, тяжелее воды. Эта руда наиболее распространена на поверхности Земли.
Из железной руды выплавляют чугун, сталь, железо. А из них в свою очередь изготавливают предметы быта: ножи, ножницы, детали машин, вагонов, тракторов, железнодорожные рельсы.
В некоторых местах железная руда залегает неглубоко, в таких месторождениях ее добывают открытым способом. Сначала пласт взрывают, а потом в образовавшемся карьере огромные экскаваторы черпают руду и грузят ее в машины или железнодорожные вагоны.
В других местах руда залегает глубоко, тогда для ее добычи роют глубокие шахты.
На физической карте месторождения железной руды обозначают черным треугольником.
По запасам железной руды Казахстан занимает среди других стран мира одно из первых мест. Более 85 % всего запаса железной руды республики сосредоточено в Костанайской области.
Самое крупное Соколовско-Сарбайское месторождение было открыто с помощью самолета (что повлияло на магнитную стрелку прибора самолета?). Другие месторождения железной руды имеются в Сарыарке, на севере Арала.
Учитель рассказывает, как добывают железную руду в рудниках и в карьерах открытым способом.
В нашей стране добывают железную руду в основном открытым способом, так как этот способ добычи является выгодным.
Показывает наиболее крупные месторождения железных руд на карте.
Из железной руды получают чугун и сталь. Они не встречаются в природе в чистом виде. Металл находится в смеси с другими веществами. Сначала в доменных печах выплавляют из руды чугун. В настоящее время доменные печи полностью механизированы. Высота печей превышает 10-этажный дом, снаружи они покрыты стальным каркасом.
Небольшие вагонетки беспрерывно доставляют в домну руду и кокс. Из нижнего отверстия домны постоянно вдувают горячий воздух. В домне происходит восстановление железа из окислов.
Температура внутри печи достигает 20 000 С. Металл, находящийся в составе руды, плавится и стекает вниз, накапливается на дне печи. Собравшийся металл понемногу вытекает из нижнего отверстия печи в огромный ковш, расположенный на движущейся по железным рельсам вагонетке. Далее подвижный ковш разливает чугун в формы.
Доменная печь Доменная печь
Остыв, затвердевший чугун, отправляют в плавильные печи. Здесь выплавляют из чугуна сталь.
В Казахстане самый крупный завод, где выплавляют сталь, находится в городе Темиртау. На этом заводе начинал свой трудовой путь в качестве сталевара первый Президент нашей Республики Нурсултан Назарбаев.
IV. Работа с учебником.
с. 38-40 Чтение текста, ответы на послетекстовые вопросы и выполнение заданий.
Что относится к черным металлам?
Назовите виды черных металлов.
Как из железной руды получают сталь и чугун?
Какие изделия изготавливают из чугуна и стали?
Назовите места, где добывают железную руду.
V. Итог урока.
VI. Задание на дом.
Б) Описать предметы из чугуна и стали, встречающиеся в повседневной жизни.
В) Обозначить на контурной карте месторождения железной руды.
VII. Рефлексия.
Урок:
Привлек меня тем...
Показался интересным...
Взволновал...
Заставил задуматься...
Навел меня на размышления...
В основным рудам тяжелой промышленности относятся следующие руды:
- железная;
- хромовая;
- ванадиевая;
- марганцевая.
В мире распространены следующие железосодержащие
минералы – гематит, магнетит, лимонит, шамозит, тюрингит и сидерит.
Рейтинг стран по количеству добываемой железной руды в год (в млн т) : Китай (250), Бразилия (185), Австралия (140), Россия (78), США и Индия (по 60), Украина (45). Характерным критерием извлечения железа из руды (как и в случаях с любым другим типом руд) является предел целесообразного извлечения железа. По такой классификации железные руды подразделяются на богатые (>57 % железа) и бедные (больше 26% но меньше 57% железа). В состав железной руды обычно входят: кремнезем (не больше 10%), сера и фосфор(не больше 0.15%). К основным месторождениям железной руды относятся бассейны Курской магнитной аномалии(КМА, Россия), Криворожский бассейн (Украина), район озера Верхнего (США и Канада), железорудная провинция Хамерсли (Австралия), район Минас-Жерайс (Бразилия).
К основным марганцевым рудам относятся: оксидные, карбонатные и оксидно-карбонатные марганцевые руды. Однако основное промышленное распространение получили оксидные марганцевые руды, которые в свою очередь представлены такими минералами как: пиролюзит, псиломелан, криптомелан, мангантом, гаусамнит, браунит и др. Рассмотрим классификацию мировых марганцевых месторождений.
Метаморфические месторождения – образуются за счет изменения осадочных пород в недрах Земли под действием высоких температур и давлений, это такие месторождения как Усинское в Западной Сибири, месторождения Атасуйского района в Центральном Казахстане). Данные месторождения представлены плотными разновидностями руд с содержанием марганца не более 10%.
Месторождения выветривания – представлены древними и современными корами выветривания с вторичной концентрацией в них марганца. Это характерные марганцевые месторождения Индии, Бразилии, Ганы и ЮАР). Руды в данных месторождений – окисленные, так называемые марганцевые шляпы, сложенные пиролюзитом, псиломеланом и другими гидроокислами марганца и железа. Так же огромные залежи марганцевых (и не только марганцевых) руд содержаться на дне современных океанов. Это так называемые железомарганцевые конкреции.
Ванадий является одним из самых редких представителей черных металлов, ключевое применение ванадия – использование его в производстве марочных чугунов и сталей. Так же ванадий используется в качестве компонента для легирования сплавов, в том числе для аэрокосмической промышленности. В природе ванадий встречается в составе титано-магнетитовых руд. Ванадийсодержащие титаномагнетитовые руды содержат различное содержание титана, ванадия и железа в зависимости от расположения и условий формирования данных месторождений. То есть, руды могут быть существенно титановыми, либо существенно железными, однако, не смотря на это, содержания ванадия в них значительно повышает «ценность» руды и целесообразность разработки месторождений. Страны располагающие наличием месторождений данных руд: Китай, Россия, Канада, Нрвегия, ЮАР, США, Финляндия и Бразилия. В Австралии и Индии обнаружены песчаные типы месторождений данных руд. Так же ванадий встречается в других полиметаллических руд, но в очень малых концентрациях, хотя, это обычно не препятствует извлечению ванадия в качестве вторичного продукта обогащения.
В природе известно множество соединений хрома . Промышленное значение имеют только хромшпинелид, люмохромит и хромпикотит. К основным хромовым месторождениям относятся: раннемагматические (месторождения Южной Африки), позднемагматические (месторождения России и стран СНГ, Греции, Албании, бывшей Югославии и Турции); и россыпные (бывш СССР, Куба, Филиппины, Новая Каледония). Наиболее ценными металлургическими хромовыми рудами, являются руды содержащие не менее 40% Cr 2 O 3 , а отношение Cr:Fe должно быть не менее 2:5. В России хром добывает в основном на месторождениях Кемпирсайского массива (Урал).
Общая характеристика полезных ископаемых
Прежде всего, полезными ископаемыми называются горные породы и минералы, которые используются в хозяйстве стран.
По своему физическому состоянию они могут быть:
- твердые – уголь, соль, руда, мрамор и др.;
- жидкие – нефть, минеральные воды;
- газообразные – горючий газ, гелий, метан.
Когда за основу берут их использование, тогда выделяют:
- горючие – уголь, нефть, торф;
- рудные – руды горных пород, включающие металл;
- нерудные – гравий, глина, песок и др.
Отдельную группу представляют драгоценные и поделочные камни.
Полезные ископаемые образовались разными способами и по происхождению бывают магматические, осадочные, метаморфические, размещение которых по земным недрам подчиняется определенным закономерностям.
Для складчатых областей обычно характерны магматические, т.е. рудные полезные ископаемые. Данное обстоятельство связано с тем, что они образуются из магмы и выделяющихся их неё горячих водных растворов.
Магма поднимается из земных недр по трещинам в земной коре и в них застывает на различной глубине.
Также рудные полезные ископаемые могут образоваться и из излившейся магмы-лавы, которая относительно быстро остывает. Магма внедряется, как правило, в период активных тектонических движений, поэтому рудные полезные ископаемые связаны со складчатыми областями планеты.
Руды могут образоваться и на платформенных равнинах, но, в этом случае они приурочены к нижнему ярусу платформы. На платформах рудные полезные ископаемые связаны со щитами, т.е. с выходами фундамента платформы на поверхность или в тех местах, где осадочный чехол не отличается мощностью, и фундамент близко подходит к поверхности.
Примером такого месторождения является Курская магнитная аномалия в России и Криворожский бассейн на Украине.
Замечание 1
Вообще руда представляет собой минеральный агрегат, из которого технологическим путем можно извлечь металл либо соединения металлов.
Руды металлов связаны с районами активного горообразования, но наличие гор ещё не означает наличия богатых месторождений. Третья часть Европы, например, занята горами, но, крупных рудных месторождений совсем немного.
Исходя из области применения, рудные полезные ископаемые делятся на группы – руды черных металлов, руды цветных металлов, руды благородных металлов и радиоактивные металлы.
Такое рудное полезное ископаемое, как железная руда является основой для производства черных металлов – чугуна, стали, проката. Крупнейшие запасы железных руд сосредоточены в США, Индии, Китае, Бразилии, Канаде.
Есть отдельные крупные месторождения в Казахстане, Франции, Швеции, Украине, Венесуэле, Перу, Чили, Австралии, Либерии, Малайзии, В странах Северной Африки.
В России крупные запасы железных руд, кроме КМА, есть на Урале, Кольском полуострове, в Карелии, В Сибири.
Руды черных металлов
Среди руд черных металлов наиболее востребованными и используемыми в промышленности являются железные руды.
Такие минералы, как гематит, магнетит, лимонит, сидерит, шамозит и тюрингит являются главными железосодержащими породами.
Добыча железной руды в мире превышает 1 млрд. тонн. Самым крупным производителем железной руды является Китай, добывающий 250 млн. тонн, в то время как Россия добывает 78 млн. тонн. По 60 млн. тонн добывают США и Индия, Украина – 45 млн. тонн.
Добыча железной руды в США ведется в районе озера Верхнее и в штате Мичиган.
В России крупнейшим железорудным бассейном является КМА, залежи которой оцениваются в 200-210 млрд. тонн или 50% планетарных запасов. Месторождение охватывает Курскую, Белгородскую, Орловскую области.
Для производства легированной стали и чугуна используется марганец в качестве легирующей добавки для придания им прочности и твердости.
Мировые промышленные запасы марганцевых руд сосредоточены на Украине – 42,2%. Есть марганцевые руды в Казахстане, ЮАР, Габоне, Австралии, Китае, в России.
Большое количество марганца производится также в Бразилии и Индии.
Для того чтобы сталь не ржавела, была жаропрочной и кислотоупорной необходим хром, один из основных компонентов руд черных металлов.
Специалисты предполагают, что из мировых запасов этой руды 15,3 млрд. тонн хромитовая руда высокого сорта приходится на ЮАР – 79%. В небольших количествах хром есть в Казахстане, Индии, Турции, довольно крупное месторождение этой руды находится в Армении. Небольшое месторождение разрабатывается в России на Урале.
Замечание 2
Самым редким из черных металлов является ванадий. Он используется для производства марочного чугуна и марочной стали. Ванадий очень важен для аэрокосмической промышленности, потому что его добавка обеспечивает высокие характеристики титановых сплавов.
При получении серной кислоты ванадий используется в качестве катализатора. В чистом виде его нет, и встречается ванадий в составе титаномагнетитовых руд, иногда встречается в фосфоритах, урансодержащих песчаниках и алевролитах. Правда, его концентрация не более 2%.
Иногда даже значительные количества ванадия могут быть в бокситах, бурых углях, битуминозных сланцах и песках. При извлечении главных компонентов из минерального сырья, ванадий получают как побочный продукт.
По учтенным запасам этой руды лидерами являются ЮАР, Австралия и Россия, а основные его производители ЮАР, США, Россия, Финляндия.
Руды цветных металлов
Цветные металлы представлены двумя группами:
- легкие, к ним относятся алюминий, магний, титан;
- тяжелые – это медь, цинк, свинец, никель, кобальт.
Из всех цветных металлов алюминий является самым распространенным в земной коре.
Среди его физических свойств такие, как малая плотность, высокая теплопроводность, пластичность, электрическая проводимость, коррозионная стойкость. Этот металл хорошо поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению. Его легко можно сварить.
Исходное сырье для металлического алюминия – глинозем, который получают при переработке бокситов и нефелиновых руд.
Запасы бокситов есть в Гвинее, Бразилии, Австралии, а Россия занимает по ним 9-е место.
Российские запасы бокситов сосредоточены в Белгородской и в Свердловской области, а также в Республике Коми. Российские бокситы невысокого качества. Нефелиновые руды залегают на Кольском полуострове. По производству глинозема Россия занимает 6-е место в мире. Весь глинозем производится из отечественного сырья.
Титан, открыли в 1791 г. Его отличительные характеристики – это высокая прочность и коррозионная стойкость. Для промышленности основным типом титановых руд являются прибрежно-морские россыпи. Такие крупные россыпи известны в России, Австралии, Индии, Бразилии, Новой Зеландии, Малайзии, Шри-Ланке.
Россыпные месторождения титана являются комплексными и содержат цирконий.
К легким цветным металлам относится магний, который в промышленности применяется сравнительно недавно. В военные годы основная его часть шла для производства зажигательных снарядов, бомб, осветительных ракет.
Сырье для получения магния приурочено ко многим районам планеты. Магний содержится в доломите, карналлите, бишофите, каините и других породах, имеющих широкое распространение в природе.
На долю США приходится около 41% мирового производства металлического магния и 12% его соединений.
Кроме США крупными производителями металлического магния являются Турция и КНДР. Производителями соединений магния – Россия, Китай, КНДР, Австрия, Греция, Турция.
Среди тяжелых цветных металлов выделяется медь, которая представляет собой пластичный элемент золотисто-розового оттенка, на открытом воздухе покрывающийся кислородной пленкой.
Отличительной особенностью меди являются её высокие антибактериальные свойства. В сплавах с никелем, оловом, золотом, цинком она используется в промышленности.
После Чили и США, по запасам меди Россия стоит на третьем месте в мире.
Кроме самородной меди, сырьем для её получения является халькопирит и борнит. Распространяются месторождения меди в США – Скалистые горы, В Канадском щите и провинции Квебек, Онтарио в Канаде, в Чили и Перу, в медном поясе Замбии, ДРК, в России, Казахстане, Узбекистане, Армении.
Основными и крупными производителями этого металла являются Чили и США, а также Канада, Индонезия, Перу, Австралия, Польша, Замбия, Россия.
Цинк впервые получили из каламина, по существу это карбонат цинка ZnCO2. Сегодня получают цинк из сульфидных руд, наиболее важной из которых является цинковая обманка и марматит.
Добыча цинковых руд идет в Канаде, США, в России, Австралии, Мексике, в центральной Африке, Казахстане, Японии и других странах.
Крупные производители цинковой руды – Япония и США они же её крупные импортеры.
Известный с древности никель при добавке к стали повышает её вязкость, упругость, антикоррозионные свойства.
Впервые металлический кобальт был получен в 1735 г. Сегодня он используется для производства сверхтвердых сплавов.
Сырьем для свинца является его главный рудный минерал галенит. Свинцовые руды добываются во многих странах, а ведущие его производители Австралия, Китай, Перу, Канада.
Добыча свинца ведется в Казахстане, России, Мексике, Швеции, ЮАР, Марокко. Крупные месторождения свинца есть в Узбекистане, Таджикистане, Азербайджане.
В России свинцовые месторождения сосредоточены на Алтае, в Забайкалье, Якутии, Приморье, Северном Кавказе.
Загрузка...
