Unde sunt extrase minereurile? Ce sunt mineralele minerale? Elemente naturale nemetalice
Caracteristicile generale ale mineralelor
În primul rând, mineralele sunt roci și minerale care sunt folosite în economia țărilor.
În funcție de starea lor fizică, pot fi:
- solid - cărbune, sare, minereu, marmură etc.;
- lichid – ulei, ape minerale;
- gazos - gaz inflamabil, heliu, metan.
Când utilizarea lor este luată ca bază, atunci ei disting:
- combustibili - cărbune, petrol, turbă;
- minereu – minereuri de rocă, inclusiv metale;
- nemetalice – pietriș, argilă, nisip etc.
Un grup separat este reprezentat de pietre prețioase și ornamentale.
Mineralele s-au format în moduri diferite și sunt de origine magmatică, sedimentară și metamorfică, a căror distribuție în interiorul pământului urmează anumite modele.
Zonele pliate sunt de obicei caracterizate de magmatice, de ex. minerale de minereu. Această împrejurare se datorează faptului că se formează din magmă și soluții apoase fierbinți eliberate din aceasta.
Magma se ridică din intestinele pământului prin crăpăturile din scoarța terestră și îngheață în ele la diferite adâncimi.
De asemenea, mineralele de minereu pot fi formate din magma-lava erupta, care se raceste relativ repede. Magma este introdusă, de regulă, în timpul unei perioade de mișcări tectonice active, astfel încât minereurile sunt asociate cu zonele pliate ale planetei.
Minereurile se pot forma și pe câmpiile platformei, dar în acest caz sunt limitate la nivelul inferior al platformei. Pe platforme, minereurile sunt asociate cu scuturi, de exemplu. cu fundația platformei ajungând la suprafață sau în acele locuri în care învelișul sedimentar nu este foarte gros și fundația se apropie de suprafață.
Un exemplu de astfel de depozit este anomalia magnetică Kursk din Rusia și bazinul Krivoy Rog din Ucraina.
Nota 1
În general, minereul este un agregat mineral din care metal sau compuși metalici pot fi extrași tehnologic.
Minereurile metalice sunt asociate cu zone de formare activă a munților, dar prezența munților nu înseamnă prezența unor zăcăminte bogate. O treime din Europa, de exemplu, este ocupată de munți, dar există foarte puține zăcăminte mari de minereu.
Pe baza domeniului de aplicare, mineralele sunt împărțite în grupuri - minereuri de metale feroase, minereuri de metale neferoase, minereuri de metale prețioase și metale radioactive.
Un mineral de minereu, cum ar fi minereul de fier, este baza pentru producția de metale feroase - fontă, oțel, produse laminate. Cele mai mari rezerve de minereu de fier sunt concentrate în SUA, India, China, Brazilia și Canada.
Există depozite mari separate în Kazahstan, Franța, Suedia, Ucraina, Venezuela, Peru, Chile, Australia, Liberia, Malaezia și țările nord-africane.
În Rusia, rezerve mari de minereu de fier, pe lângă KMA, se află în Urali, Peninsula Kola, Karelia și Siberia.
Minereuri de metale feroase
Dintre minereurile metalice feroase, cele mai populare și utilizate în industrie sunt minereurile de fier.
Minerale precum hematitul, magnetitul, limonitul, siderita, chamositul și turingita sunt principalele roci care conțin fier.
Producția de minereu de fier în lume depășește 1 miliard de tone. Cel mai mare producător de minereu de fier este China, producând 250 de milioane de tone, în timp ce Rusia produce 78 de milioane de tone. SUA și India produc 60 de milioane de tone fiecare, Ucraina – 45 de milioane de tone.
Exploatarea minereului de fier în Statele Unite se desfășoară în regiunea Lacului Superior și în statul Michigan.
În Rusia, cel mai mare bazin de minereu de fier este KMA, ale cărui zăcăminte sunt estimate la 200-210 miliarde de tone sau 50% din rezervele planetare. Depozitul acoperă regiunile Kursk, Belgorod și Oryol.
Pentru producția de oțel aliat și fontă, manganul este folosit ca aditiv de aliaj pentru a le conferi rezistență și duritate.
Rezervele industriale mondiale de minereuri de mangan sunt concentrate în Ucraina - 42,2%. Există minereuri de mangan în Kazahstan, Africa de Sud, Gabon, Australia, China și Rusia.
Cantități mari de mangan sunt produse și în Brazilia și India.
Pentru ca oțelul să nu ruginească, să fie rezistent la căldură și la acizi, este nevoie de crom, una dintre componentele principale ale minereurilor de metale feroase.
Experții sugerează că din rezervele mondiale ale acestui minereu, 15,3 miliarde de tone de minereu de cromit de calitate superioară se află în Africa de Sud - 79%. Cromul se găsește în cantități mici în Kazahstan, India, Turcia, iar un zăcământ destul de mare din acest minereu se află în Armenia. Un mic depozit este în curs de dezvoltare în Rusia în Urali.
Nota 2
Cel mai rar dintre metalele feroase este vanadiul. Este folosit pentru a produce fier și oțel de calitate. Vanadiul este foarte important pentru industria aerospațială deoarece adăugarea lui asigură performanța ridicată a aliajelor de titan.
La producerea acidului sulfuric, vanadiul este folosit ca catalizator. Nu se găsește în forma sa pură, iar vanadiul se găsește în minereurile de titanomagnetit și se găsește uneori în fosforite, gresii purtătoare de uraniu și siltstones. Adevărat, concentrația sa nu este mai mare de 2%.
Uneori, chiar și cantități semnificative de vanadiu pot fi găsite în bauxită, cărbune brun, șisturi bituminoase și nisip. La extragerea componentelor principale din materii prime minerale, se obține vanadiul ca produs secundar.
Conform rezervelor înregistrate ale acestui minereu, liderii sunt Africa de Sud, Australia și Rusia, iar principalii săi producători sunt Africa de Sud, SUA, Rusia și Finlanda.
Minereuri de metale neferoase
Metalele neferoase sunt reprezentate de două grupe:
- ușoare, acestea includ aluminiu, magneziu, titan;
- cele grele sunt cuprul, zincul, plumbul, nichelul, cobaltul.
Dintre toate metalele neferoase, aluminiul este cel mai abundent în scoarța terestră.
Printre proprietățile sale fizice se numără densitatea scăzută, conductivitate termică ridicată, plasticitate, conductivitate electrică și rezistență la coroziune. Acest metal se pretează bine la forjare, ștanțare, laminare și desen. Se poate găti ușor.
Materialul de pornire pentru aluminiul metalic este alumina, care se obține prin prelucrarea minereurilor de bauxită și nefelină.
Există rezerve de bauxită în Guineea, Brazilia, Australia, iar Rusia ocupă locul 9 în acestea.
Rezervele rusești de bauxită sunt concentrate în regiunile Belgorod și Sverdlovsk, precum și în Republica Komi. Bauxita rusească este de calitate scăzută. Minereurile nefeline apar în Peninsula Kola. Rusia ocupă locul 6 în lume la producția de alumină. Toată alumina este produsă din materii prime interne.
Titanul a fost descoperit în 1791. Caracteristicile sale distinctive sunt rezistența ridicată și rezistența la coroziune. Pentru industrie, principalul tip de minereuri de titan sunt plasamentele de coastă. Astfel de placeri mari sunt cunoscuți în Rusia, Australia, India, Brazilia, Noua Zeelandă, Malaezia și Sri Lanka.
Depozitele de placer de titan sunt complexe și conțin zirconiu.
Metalele neferoase ușoare includ magneziul, care a fost folosit relativ recent în industrie. În anii de război, cea mai mare parte a fost folosită pentru producția de obuze incendiare, bombe și rachete de rachetă.
Materiile prime pentru producerea magneziului sunt limitate în multe zone ale planetei. Magneziul se găsește în dolomit, carnalit, bischofit, kainit și în alte roci care sunt răspândite în natură.
Statele Unite ale Americii reprezintă aproximativ 41% din producția mondială de magneziu metal și 12% din compușii săi.
Pe lângă Statele Unite, Türkiye și RPDC sunt producători importanți de magneziu metalic. Producătorii de compuși de magneziu sunt Rusia, China, Coreea de Nord, Austria, Grecia, Turcia.
Dintre metalele grele neferoase se remarcă cuprul, care este un element plastic de nuanță auriu-roz, care în aer liber este acoperit cu o peliculă de oxigen.
O caracteristică distinctivă a cuprului este proprietățile sale antibacteriene ridicate. În aliaje cu nichel, staniu, aur, zinc este utilizat în industrie.
După Chile și Statele Unite, Rusia ocupă locul trei în lume în ceea ce privește rezervele de cupru.
Pe lângă cuprul nativ, materiile prime pentru producerea acestuia sunt calcopirita și bornitul. Zăcămintele de cupru sunt larg răspândite în SUA - Munții Stâncoși, în Scutul Canadian și provinciile Quebec, Ontario în Canada, în Chile și Peru, în centura de cupru din Zambia, RDC, în Rusia, Kazahstan, Uzbekistan, Armenia.
Principalii și cei mai mari producători ai acestui metal sunt Chile și SUA, precum și Canada, Indonezia, Peru, Australia, Polonia, Zambia și Rusia.
Zincul a fost obținut mai întâi din calamină, în esență carbonat de zinc ZnCO2. Astăzi, zincul este obținut din minereurile sulfurate, dintre care cele mai importante sunt blenda de zinc și marmatita.
Minereurile de zinc sunt extrase în Canada, SUA, Rusia, Australia, Mexic, Africa centrală, Kazahstan, Japonia și alte țări.
Marii producători de minereu de zinc sunt Japonia și SUA și sunt, de asemenea, importatorii săi importanți.
Nichelul, cunoscut din cele mai vechi timpuri, atunci când este adăugat la oțel, îi crește rezistența, elasticitatea și proprietățile anticorozive.
Cobaltul metal a fost obținut pentru prima dată în 1735. Astăzi este folosit pentru a produce aliaje superdure.
Materia primă pentru plumb este principala sa galena minerală. Minereurile de plumb sunt extrase în multe țări, iar producătorii săi principali sunt Australia, China, Peru și Canada.
Exploatarea plumbului se desfășoară în Kazahstan, Rusia, Mexic, Suedia, Africa de Sud și Maroc. Există zăcăminte mari de plumb în Uzbekistan, Tadjikistan și Azerbaidjan.
În Rusia, zăcămintele de plumb sunt concentrate în Altai, Transbaikalia, Yakutia, Primorye și Caucazul de Nord.
Pentru a obține metal, aveți nevoie de minereu. Nu este de mirare că una dintre cele mai vechi activități umane este mineritul, adică. prospectarea, explorarea, exploatarea și prelucrarea minereurilor.
Metalele feroase includ fier, mangan, crom, titan și vanadiu. Nu este suficient să extragi minereu; trebuie totuși să extragi o componentă utilă din el pentru a topi metalul. Ca urmare, poluarea mediului are loc inevitabil. Dacă în Evul Mediu extracția metalelor feroase era cheia prosperității economice pentru multe țări, astăzi, pentru a proteja și proteja natura, multe țări abandonează deja exploatarea minereului în cariere, ca la anomalia magnetică de la Kursk, preferând metoda minelor închise. La urma urmei, aproape un miliard de tone de minereu sunt extrase din pământ în fiecare an. Roca sterilă extrasă din subsol în timpul exploatării minereului reprezintă o problemă majoră de mediu pentru zonele în care are loc exploatarea activă. Instalațiile metalurgice cheltuiesc sume uriașe pentru instalarea de filtre de curățare care împiedică toate deșeurile de producție dăunătoare să pătrundă în mediu. Cu toate acestea, fără extracția minereurilor de metale feroase nu ar exista niciun progres în dezvoltarea civilizației.
Metalele nobile - aurul, argintul, platina au fost întotdeauna apreciate datorită aspectului lor rafinat, moliciunii și proprietăților unice (aurul, de exemplu, este foarte rezistent; argintul are o proprietate dezinfectantă).
„Febra de aur”
De îndată ce au auzit despre descoperirile aurului, mii de oameni și-au pierdut liniștea, s-au îmbolnăvit de „febra aurului” și s-au repezit pe țări îndepărtate și sălbatice în speranța de a se îmbogăți. Una dintre cele mai faimoase „febre” este asociată cu dezvoltarea zăcămintelor de placeri de aur în Alaska. Aurul în natură poate fi găsit în zăcăminte primare (filoane) sau sub formă de placeri, atunci când metalul prețios, împreună cu nisipul de râu dintr-un filon distrus, este transportat de apă și depozitat de-a lungul malurilor râurilor și pâraielor. Râurile își pot schimba ulterior cursul, se pot îndepărta de locul lor anterior, dar plasatorul rămâne.
Printre nisipul auriu, puteți găsi și pepite - bucăți de metal destul de mari. În 1896, știrile s-au răspândit în America despre cele mai bogate zăcăminte de placer găsite de prospectori în valea Klondike Creek. Numeroși mineri de aur s-au grăbit în căutarea aurului, mulți dintre aceștia fiind complet nepregătiți pentru greutățile vieții unui miner. Jack London a vorbit plin de culoare despre epopeea exploatării exploatării plaserilor din Klondike. Dar depozitele aluviale se epuizează rapid. Cei mai bogați placeri au fost extrași de-a lungul mai multor decenii.
Cel mai mare zăcământ de aur este situat în Africa de Sud, în provincia Witwatersrand. De aici se obține până la 50% din producția totală a acestui metal din lume.
Minereuri neferoase
Minereurile de metale neferoase includ cuprul, staniul, plumbul, mercurul și zincul, cunoscute din cele mai vechi timpuri. Au fost solicitate de-a lungul istoriei omenirii. Dar în ultimele decenii, când structura economiei a devenit mai progresivă, este pur și simplu imposibil să se facă fără ele. Metalele neferoase sunt utilizate în industria electrică, aviație, spațială, producția de semiconductori, catalizatori, filtre pentru automobile etc.
Radioactivitatea este o proprietate a metalelor care a devenit cunoscută abia în secolul al XX-lea. Este asociat cu capacitatea anumitor elemente - uraniu, toriu, radiu, zirconiu - de a emite un tip special de energie. Această proprietate este folosită în energia nucleară. Cu toate acestea, s-a dovedit, de asemenea, că deșeurile de la o astfel de producție au proprietăți letale. Deocamdată, problema deșeurilor nucleare rămâne nerezolvată.
Mineralele sunt formațiuni ale scoarței terestre, formate din minerale, ale căror proprietăți chimice și fizice le permit să fie utilizate în sfera industrială și casnică. Fără varietatea de substanțe în care este bogat Pământul, lumea noastră nu ar fi atât de diversă și dezvoltată. Progresul tehnologic ar fi de neatins și prohibitiv de dificil. Să luăm în considerare conceptul, tipurile de minerale și caracteristicile acestora.
Concepte și termeni legați de subiect
Înainte de a examina tipurile de minerale, este necesar să se cunoască definițiile specifice legate de acest subiect. Acest lucru va face din ce în ce mai ușor să înțelegeți totul. Așadar, mineralele sunt materii prime minerale sau formațiuni ale scoarței terestre, care pot fi de origine organică sau anorganică și utilizate în producția de obiecte materiale.
Un zăcământ mineral este acumularea unei anumite cantități de materie minerală la suprafața sau în interiorul Pământului, care se împarte în categorii în funcție de domeniul de aplicare în industrie.
Minereul este o formațiune minerală care a apărut în condiții naturale și este formată din astfel de componente și într-un asemenea raport încât utilizarea sa este posibilă și recomandabilă pentru sfera industrială și tehnică.
Când a început mineritul?
Nu se știe cu siguranță când a avut loc exact prima exploatare. Potrivit istoricilor, egiptenii antici au deschis vălul. Expediția a fost trimisă în Peninsula Sinai în anul 2600 î.Hr. Se presupunea că vor mine mica. Cu toate acestea, a existat o descoperire în cunoștințele vechilor locuitori despre materiile prime: s-a găsit cupru. Exploatarea și prelucrarea argintului este cunoscută din istoria Greciei. Romanii au învățat despre metale precum zincul, fierul, staniul și plumbul. După ce a stabilit mine din Africa până în Marea Britanie, Imperiul Roman le-a exploatat și apoi le-a folosit pentru a face unelte.
În secolul al XVIII-lea, după Revoluția Industrială, mineralele au devenit urgent necesare. În legătură cu aceasta, producția lor s-a dezvoltat într-un ritm rapid. Tehnologiile moderne se bazează pe descoperirile din acea perioadă. În secolul al XIX-lea, a avut loc celebra „goana aurului”, în timpul căreia a fost extrasă o cantitate imensă de metal prețios – aurul. Mai multe zăcăminte de diamante au fost descoperite în aceleași locuri (Africa de Sud).
Caracteristicile mineralelor după starea fizică
Din lecțiile de fizică știm că substanțele pot fi în una din cele patru stări de agregare: lichidă, solidă, gazoasă și plasmatică. În viața obișnuită, toată lumea le poate observa cu ușurință pe primele trei. Mineralele, ca orice alți compuși chimici, pot fi găsite pe suprafața Pământului sau în interiorul acestuia în una din cele trei stări. Astfel, tipurile de minerale sunt împărțite în principal în:
- lichid (ape minerale, ulei);
- solide (metale, cărbuni, minereuri);
- gazos (gaz natural, gaz inert).
Fiecare dintre grupuri este o parte importantă și integrantă a vieții industriale. Diversitatea resurselor permite țărilor să se dezvolte în sfera tehnică și economică. Numărul zăcămintelor minerale este un indicator al bogăției și bunăstării unei țări.
Tipuri industriale, clasificarea mineralelor
După descoperirea primelor roci minerale, omul a început să se gândească serios la beneficiile pe care acestea le-ar putea aduce vieții sale. Odată cu apariția și dezvoltarea industriei, s-a format o clasificare a zăcămintelor minerale pe baza utilizării lor în domeniul tehnic. Să ne uităm la aceste tipuri de minerale. Tabelul conține informații complete despre caracteristicile acestora:
Tipul depozitului de fosile | Grupuri din cadrul acestuia | Tipuri de fosile |
Combustibil (combustibil) | Stare solidă | Turbă, cărbune |
Stare lichidă/gazoasă | Gaz, petrol | |
Metal | Metale feroase | Mangan, crom, titan, fier |
Metale neferoase | Plumb, cupru, cobalt, aluminiu, nichel | |
Metale nobile | Platină, aur, argint | |
Metale rare | Staniu, tantal, wolfram, niobiu, molibden | |
Compuși radioactivi | Toriu, radiu, uraniu | |
Nemetalice | Materii prime miniere | Mica, magnezit, talc, calcar, grafit, argile, nisipuri |
Materii prime chimice | Fluorit, fosforit, barit, săruri minerale | |
Materiale de construcție | Marmură, gips, pietriș și nisip, argile, pietre de față, materii prime de ciment | |
Pietre prețioase | Pietre prețioase și ornamentale |
Tipurile de minerale considerate, împreună cu rezervele de apă dulce, reprezintă principala caracteristică a bogăției pământului sau a unei țări individuale. Aceasta este o gradație tipică a resurselor minerale, cu ajutorul căreia toate substanțele naturale utilizate în sfera industrială și casnică sunt grupate în funcție de proprietățile lor fizice și chimice. Să facem cunoștință cu fiecare categorie separat.
Combustibili fosili
Ce tip de mineral este uleiul? Ce zici de gaz? Un mineral pare adesea a fi un metal solid, mai degrabă decât un lichid sau un gaz obscur. Oamenii sunt familiarizați cu metalul încă din copilărie, în timp ce înțelegerea ce este petrolul sau chiar gazul de uz casnic vine puțin mai târziu. Deci, în ce tip, conform clasificărilor deja studiate, ar trebui clasificate petrolul și gazele? Uleiul aparține grupului de substanțe lichide, gaz - substanțelor gazoase. Pe baza aplicării lor, în mod clar, la minerale combustibile sau, cu alte cuvinte, combustibile. La urma urmei, petrolul și gazul sunt folosite în primul rând ca sursă de energie și căldură: ele alimentează motoarele de mașini, încălzesc spațiile de locuit și gătesc alimente cu ajutorul lor. Energia în sine este eliberată prin arderea combustibilului. Și dacă te uiți și mai adânc, acest lucru este facilitat de carbonul, care este inclus în toți combustibilii fosili. Ne-am dat seama ce tip de ulei de resurse minerale este.
Ce alte substanțe sunt incluse aici? Aceștia sunt compuși de combustibil solizi formați în natură: cărbune tare și brun, turbă, antracit, șisturi bituminoase. Să ne uităm la caracteristicile lor scurte. Tipuri de minerale (combustibile):
- Cărbunele este primul combustibil pe care omul a început să-l folosească. Principala sursă de energie folosită pe scară largă în producție, datorită acestei fosile a avut loc revoluția industrială. Este format din reziduuri vegetale fără acces la aer. În funcție de greutatea specifică a carbonului din cărbune, se disting soiurile acestuia: antracit, cărbune brun și tare, grafit;
- Șisturile bituminoase s-au format pe fundul mării în urmă cu aproximativ 450 de milioane de ani din resturi de vegetație și animale. Constă din părți minerale și organice. Când este distilat uscat, formează o rășină care este aproape de petrol;
- turba este o acumulare de resturi de plante incomplet descompuse în condiții de mlaștină, mai mult de jumătate din compoziția sa este carbon. Folosit ca combustibil, îngrășământ, izolație termică.
Substanțele naturale combustibile sunt cele mai importante tipuri de minerale. Datorită lor, omenirea a învățat să producă și să folosească energie și, de asemenea, a creat multe industrii. În prezent, nevoia de combustibili fosili este foarte acută pentru majoritatea țărilor. Acesta este un segment mare al economiei mondiale, de care depinde bunăstarea țărilor din întreaga lume.
Minerale metalice: tipuri, caracteristici
Cunoaștem tipurile de minerale: combustibil, minereu, nemetalice. Primul grup a fost studiat cu succes. Să mergem mai departe – minereu, sau metal, minerale – pentru asta s-a născut și s-a dezvoltat industria. Din cele mai vechi timpuri, oamenii au realizat că metalul oferă mult mai multe oportunități în viața de zi cu zi decât absența lui. În lumea modernă nu se mai poate imagina viața fără metal. În aparatele de uz casnic și electronice, în case, în baie, chiar și într-un bec mic - este peste tot.
Cum îl obțin? Numai metalele nobile, care datorită proprietăților lor chimice nu reacţionează cu alte substanţe simple şi complexe, pot fi găsite în forma lor pură. Restul interacționează activ unul cu celălalt, transformându-se în minereu. Amestecul de metale este separat dacă este necesar sau lăsat neschimbat. Aliajele formate de natură au „prins rădăcini” datorită proprietăților lor mixte. Fierul, de exemplu, poate fi întărit prin adăugarea de carbon în metal pentru a crea oțel, un compus puternic care poate rezista la sarcini grele.
În funcție de caracteristicile individuale, precum și de domeniul de aplicare, mineralele sunt împărțite în grupuri: metale feroase, neferoase, nobile, rare și radioactive.
Metale negre
Metalele feroase sunt fierul și diferitele sale aliaje: oțel, fontă și alte feroaliaje. Este folosit într-o varietate de industrii: militară, construcții navale, aeronave, inginerie mecanică.
Multe produse din fier sunt folosite în viața de zi cu zi: ustensilele de bucătărie sunt fabricate din oțel și multe articole de instalații sanitare sunt acoperite cu acesta.
Metale neferoase
Grupul metalelor neferoase include un număr mare de minerale. Denumirea grupului vine de la faptul că multe metale au o culoare specifică. De exemplu, cuprul este roșu, aluminiul este argintiu. Celelalte 3 tipuri de minerale (nobile, rare, radioactive) sunt în esență un subtip de metale neferoase. Multe dintre ele sunt amestecate în aliaje, deoarece în această formă au proprietăți mai bune.
Metalele neferoase sunt clasificate în:
- grele – foarte toxice cu greutate atomică mare: plumb, staniu, cupru, zinc;
- uşoare, având densitate şi greutate reduse: magneziu, titan, aluminiu, calciu, litiu, sodiu, rubidiu, stronţiu, cesiu, beriliu, bariu, potasiu;
- cele nobile, datorită rezistenței lor ridicate, practic nu intră în reacții chimice, sunt frumoase la vedere: platină, argint, aur, rodiu, paladiu, ruteniu, osmiu;
- mic (rar) – antimoniu, mercur, cobalt, cadmiu, arsenic, bismut;
- refractare au un punct de topire ridicat și rezistență la uzură: molibden, tantal, vanadiu, wolfram, mangan, crom, zirconiu, niobiu;
- pământ rar - grupul este format din 17 elemente: samariu, neodim, lantan, ceriu, europiu, terbiu, gadoliniu, disproziu, erbiu, holmiu, iterbiu, lutețiu, scandiu, ytriu, tuliu, prometiu, terbiu;
- cele împrăștiate se găsesc în natură doar sub formă de impurități: teluriu, taliu, indiu, germaniu, reniu, hafniu, seleniu;
- cele radioactive emit în mod independent un flux de particule radioactive: radiu, plutoniu, uraniu, protactiniu, californiu, fermiu, americiu și altele.
Aluminiul, nichelul și cuprul sunt de o importanță deosebită pentru umanitate. Țările dezvoltate se străduiesc să-și mărească producția, deoarece cantitatea acestor metale neferoase afectează direct progresul tehnic în construcția de avioane, astronautică, dispozitive atomice și microscopice și inginerie electrică.
Elemente naturale nemetalice
Să rezumam. Au fost studiate principalele categorii din tabelul „Tipuri de minerale” (combustibil, minereu, nemetalice). Ce elemente sunt clasificate ca nemetalice, adică nemetalice? Este un grup de minerale dure sau moi care apar ca minerale sau roci individuale. Știința modernă cunoaște mai mult de o sută de astfel de compuși chimici, care nu sunt altceva decât un produs al proceselor naturale.
În ceea ce privește amploarea extracției și utilizării lor, mineralele nemetalice sunt înaintea doar tipurilor de minerale combustibile. Tabelul de mai jos conține principalele roci și minerale care alcătuiesc grupul nemetalic de resurse naturale și scurtele caracteristici ale acestora.
Grup de minerale/roci nemetalice | Tip de rocă/mineral | Caracteristică |
Materii prime miniere | Azbest | Stâncă ignifugă. Folosit pentru fabricarea materialelor rezistente la foc, acoperișuri, țesături rezistente la foc. |
Calcar | Roca sedimentară utilizată pe scară largă în construcții. Când este ars, se obține var neted. | |
Mica | Mineral care formează roci. În funcție de compoziția chimică, este împărțit în aluminiu, magneziu-fier litiu mica. Folosit în tehnologia modernă. | |
Materii prime chimice | Săruri de potasiu | Roci sedimentare care conțin potasiu. Este folosit ca materie primă pentru industria chimică și în producția de îngrășăminte cu potasiu. |
Apatit | Minerale care conțin cantități mari de săruri de fosfor. Folosit pentru fabricarea îngrășămintelor, precum și în producția de ceramică. | |
Sulf | Apare sub formă de minereu de sulf nativ și în compuși. Este utilizat în principal pentru producerea de acid sulfuric în vulcanizarea cauciucului. | |
Materiale de construcție | Gips | Sulfat mineral. Este utilizat în diverse domenii ale activității umane. |
Marmură | O rocă pe bază de calcit. Folosit în electrotehnică, pentru fabricarea tencuielii și mozaicurilor, monumentelor. | |
Pietre prețioase | Prețios | Au un model sau o culoare frumoasă, strălucesc și sunt ușor de lustruit și tăiat. Folosit pentru realizarea de bijuterii și alte decoruri. |
Semi pretios | ||
Ornamental |
Mineralele nemetalice sunt foarte importante pentru diverse industrii, construcții și sunt, de asemenea, necesare în viața de zi cu zi.
Clasificarea resurselor după epuizare
Pe lângă gradarea mineralelor în funcție de starea fizică și de caracteristicile lor, se iau în considerare indicatorii de epuizare și reînnoire a acestora. Principalele tipuri de minerale sunt împărțite în:
- epuizabil, care la un moment dat se poate epuiza și va fi indisponibil pentru producție;
- inepuizabil – surse relativ inepuizabile de resurse naturale, de exemplu, energia solară și eoliană, oceane, mări;
- regenerabile - fosile care, la un anumit nivel de epuizare, pot fi restaurate parțial sau complet, de exemplu, pădurile, solul, apa;
- neregenerabile - dacă resursele au fost complet epuizate, de obicei nu este posibilă reînnoirea lor;
- înlocuibile – fosile care pot fi înlocuite dacă este necesar, de exemplu, tipuri de combustibil.
- de neînlocuit – cele fără de care viața ar fi imposibilă (aerul).
Resursele naturale necesită un tratament atent și o utilizare rațională, deoarece majoritatea au o limită epuizabilă, iar dacă sunt regenerabile, nu va fi foarte curând.
Mineralele joacă un rol important în viața umană. Fără ele, nu ar exista descoperiri tehnice și științifice și nici măcar viața normală în general. Rezultatele extragerii și prelucrării lor ne înconjoară peste tot: clădiri, transport, bunuri de uz casnic, medicamente.
Minereu de fier este principala materie primă pentru industria metalurgică globală. Economiile diferitelor țări depind în mare măsură de piața acestui mineral, motiv pentru care dezvoltarea minelor primește o atenție sporită în întreaga lume.
Minereu: definiție și caracteristici
Minereurile sunt roci care sunt folosite pentru prelucrarea și extragerea metalelor pe care le conțin. Tipurile acestor minerale diferă ca origine, conținut chimic, concentrație de metale și impurități. Compoziția chimică a minereului conține diferiți oxizi, hidroxizi și săruri de dioxid de carbon ale fierului.
Interesant! Minereul a fost căutat în fermă încă din cele mai vechi timpuri. Arheologii au putut afla că fabricarea primelor obiecte de fier datează din secolul al II-lea. î.Hr. Acest material a fost folosit pentru prima dată de locuitorii Mesopotamiei.
Fier- un element chimic comun în natură. Conținutul său în scoarța terestră este de aproximativ 4,2%. Dar în forma sa pură nu se găsește aproape niciodată, cel mai adesea sub formă de compuși - în oxizi, carbonați de fier, săruri etc. Minereul de fier este o combinație de minerale cu o cantitate semnificativă de fier. În economia națională, utilizarea minereurilor care conțin mai mult de 55% din acest element este considerată fezabilă din punct de vedere economic.
Ce se face din minereu
Industria minereului de fier este o industrie metalurgică specializată în extracția și prelucrarea minereului de fier. Scopul principal al acestui material astăzi este producția de fontă și oțel.
Toate produsele fabricate din fier pot fi împărțite în grupuri:
- Fonta bruta cu concentratie mare de carbon (peste 2%).
- Fontă.
- Lingouri de oțel pentru producția de produse laminate, beton armat și țevi de oțel.
- Feroaliaje pentru topirea oțelului.
Pentru ce este nevoie de minereu?
Materialul este folosit pentru topirea fierului și a oțelului. Astăzi practic nu există niciun sector industrial care să se poată face fără aceste materiale.
Fontă este un aliaj de carbon și fier cu mangan, sulf, siliciu și fosfor. Fonta brută este produsă în furnalele înalte, unde minereul este separat de oxizii de fier la temperaturi ridicate. Aproape 90% din fonta rezultată este marginală și este utilizată în topirea oțelului.
Sunt utilizate diverse tehnologii:
- topirea fasciculului de electroni pentru a obține material pur de înaltă calitate;
- prelucrare în vid;
- retopire electro-zgură;
- rafinarea oțelului (îndepărtarea impurităților dăunătoare).
Diferența dintre oțel și fontă este concentrația minimă de impurități. Topirea oxidativă în cuptoarele cu vatră deschisă este utilizată pentru purificare.
Oțelul de cea mai înaltă calitate este topit în cuptoare electrice cu inducție la temperaturi extrem de ridicate.
Minereu diferă prin concentrația elementului pe care îl conține. Poate fi îmbogățit (cu o concentrație de 55%) și sărac (de la 26%). Este recomandabil să folosiți minereuri de calitate scăzută în producție numai după îmbogățire.
Pe baza originii lor, se disting următoarele tipuri de minereuri:
- Magmatogen (endogen) - format sub influența temperaturii ridicate;
- Suprafață - resturi așezate ale elementului pe fundul bazinelor marine;
- Metamorfogen – obtinut sub influenta unei presiuni extrem de mari.
Principalii compuși minerali care conțin fier:
- Hematit (minereu de fier roșu). Cea mai valoroasă sursă de fier cu un conținut de elemente de 70% și o concentrație minimă de impurități nocive.
- Magnetit. Un element chimic cu un conținut de metal de 72% se distinge prin proprietăți magnetice ridicate și este extras din minereuri de fier magnetice.
- Siderita (carbonat de fier). Există un conținut ridicat de rocă sterilă, fierul în sine este de aproximativ 45-48%.
- Minereuri brune de fier. Un grup de oxizi apoși cu un procent scăzut de fier, cu amestecuri de mangan și fosfor. Un element cu astfel de proprietăți se caracterizează printr-o bună recuperare și o structură poroasă.
Tipul de material depinde de compoziția sa și de conținutul de impurități suplimentare. Cel mai comun minereu de fier roșu cu un procent mare de fier poate fi găsit în diferite stări - de la foarte dens la praf.
Minereurile de fier brun au o structură liberă, ușor poroasă, de culoare maro sau gălbui. Un astfel de element necesită adesea îmbogățire, dar este ușor de prelucrat în minereu (din el se obține fontă de înaltă calitate).
Minereurile de fier magnetice au o structură densă și granulară, arătând ca niște cristale încorporate în rocă. Culoarea minereului este caracteristică negru-albastru.
Cum se extrage minereul
Exploatarea minereului de fier este un proces tehnic complex care implică scufundarea în adâncurile pământului pentru a căuta minerale. Astăzi, există două metode de extragere a minereului: deschisă și închisă.
Deschis (metoda carierei) este o opțiune comună și cea mai sigură în comparație cu tehnologia închisă. Metoda este relevantă pentru cazurile în care nu există roci dure în zona de lucru și nu există zone populate sau sisteme de utilități în apropiere.
Mai întâi, este săpată o carieră de până la 350 de metri adâncime, după care fierul este colectat și îndepărtat de pe fund de mașini mari. După extracție, materialul este trimis pe locomotive diesel către fabricile de oțel și fier.
Carierele sunt săpate folosind excavatoare, dar acest proces durează mult. De îndată ce mașina ajunge la primul strat al minei, materialul este supus examinării pentru a determina procentul de conținut de fier și fezabilitatea lucrărilor ulterioare (dacă procentul este peste 55%, lucrările în acest domeniu continuă).
Interesant! În comparație cu metoda închisă, exploatarea în cariere costă jumătate mai mult. Această tehnologie nu necesită construcția de mine sau crearea de tuneluri. În același timp, eficiența muncii în cariere este de câteva ori mai mare, iar pierderea de material este de cinci ori mai mică.
Metoda de exploatare închisă
Exploatarea minereului minier (închis) este utilizată numai dacă este planificată pentru a menține integritatea peisajului în zona în care sunt exploatate zăcămintele de minereu. Această metodă este relevantă și pentru lucrul în zonele muntoase. În acest caz, se creează o rețea de tuneluri în subteran, ceea ce duce la costuri suplimentare - construcția minei în sine și transportul complex al metalului la suprafață. Principalul dezavantaj este riscul ridicat pentru viața lucrătorilor; mina se poate prăbuși și bloca accesul la suprafață.
Unde se extrage minereul?
Exploatarea minereului de fier este una dintre principalele zone ale complexului economic al Federației Ruse. Dar, în ciuda acestui fapt, ponderea Rusiei în producția mondială de minereu este de doar 5,6%. Rezervele mondiale se ridică la aproximativ 160 de miliarde de tone. Volumul de fier pur ajunge la 80 de miliarde de tone.
Țări bogate în minereuri
Distribuția mineralelor pe țări este următoarea:
- Rusia - 18%;
- Brazilia - 18%;
- Australia - 13%;
- Ucraina - 11%;
- China - 9%;
- Canada - 8%;
- SUA - 7%;
- alte țări - 15%.
S-au observat zăcăminte semnificative de minereu de fier în Suedia (orașele Falun și Gellivar). În America, o mare cantitate de minereu a fost descoperită în statul Pennsylvania. În Norvegia, metalul este extras în Persberg și Arendali.
Minereuri din Rusia
Anomalia magnetică Kursk este un mare zăcământ de minereu de fier din Federația Rusă și din lume, în care volumul de metal nerafinat ajunge la 30.000 de milioane de tone.
Interesant! Analiștii notează că amploarea producției de minerale la minele KMA va continua până în 2020 și va exista un declin în viitor.
Suprafața minelor din Peninsula Kola este de 115.000 km pătrați. Aici se exploatează fier, nichel, minereuri de cupru, cobalt și apatite.
Munții Urali sunt, de asemenea, printre cele mai mari zăcăminte de minereu din Federația Rusă. Principala zonă de dezvoltare este Kachkanar. Volumul de minereu este de 7000 milioane de tone.
Metalul este extras în cantități mai mici în bazinul Siberiei de Vest, Khakassia, bazinul Kerci, Zabaikalsk și regiunea Irkutsk.
Amintiți-vă ce minerale sunt clasificate drept minerale de minereu? Care este originea mineralelor de minereu?
DISTRIBUȚIA MINEREURILOR FOSILE. În adâncurile Ucrainei se află minerale și roci care conțin diferite metale - de la aluminiu și fier, care sunt cele mai comune în scoarța terestră, până la elemente rare care se găsesc doar ocazional sau dispersate în cantități mici ca impurități în alte minerale. Rezervele de minereuri în sine nu au importanță industrială. Și în ceea ce privește rezervele de minereuri de fier, mangan, titan și uraniu, Ucraina se află pe primul loc în rândul țărilor europene. Aceste minereuri sunt extrase în cantități mari. Statul nostru asigură propriile nevoi și vinde resurse minerale de minereu altor țări. Ucraina are și rezerve semnificative de minereuri de mercur (locul 2 în Europa).
Majoritatea zăcămintelor de minereu sunt asociate cu roci din scutul ucrainean, precum și cu regiunile vechi (Donețk) și tinere (carpatice) pliate (Fig. 77).
MEREURI DE METALE FEROSE. Ucraina este o țară unică în lume în ceea ce privește rezervele și amplasarea zăcămintelor de minereuri de fier și mangan, din care se topesc metale feroase (fontă, oțel). Cele mai mari zăcăminte ale acestor minerale sunt situate în apropiere - în Dnepropetrovsk și regiunile învecinate.
Rezervele totale de minereu de fier se ridică la peste 27 de miliarde de tone. Bazinul de minereu de fier Krivoy Rog (Krivbass) este principala zonă minieră din Ucraina și una dintre cele mai mari din lume (Fig. 76). Include o serie de câmpuri care se întind pe o fâșie de peste 100 km prin regiunile Dnepropetrovsk, Kirovograd și Nikolaev. Dezvoltarea industrială a bazinului a început în secolul al XIX-lea. De cea mai mare importanță pentru economie sunt bogate (cu un conținut de fier de peste 46%) și minereurile de înaltă calitate - minereurile roșii de fier (hematite), care nu conțin aproape deloc impurități dăunătoare.
Sunt exploatate folosind metoda minei. Minereurile cu grad scăzut (cuarțite feruginoase), în care conținutul de fier este mai mic (de la 20%), sunt extrase în cariere deschise (în cariere). Minereurile de fier cu un conținut ridicat de metale apar și în regiunile de minereu de fier Kremenchug (regiunea Poltava) și Belozersk (regiunea Zaporozhye). Acestea sunt exploatate folosind atât metodele de carieră, cât și cele de mină. În viitor, regiunea de minereu de fier Azov (regiunea Zaporozhye) poate deveni promițătoare. Dar în bazinul de minereu de fier Kerci (Crimeea) nu se mai extragea minereu.
Minereurile de mangan sunt folosite ca materii prime pentru producerea de oțel de înaltă calitate. Rezervele lor din Ucraina se ridică la peste 2,5 miliarde de tone. Ele sunt concentrate în
Bazinul de minereu de mangan al Niprului este unul dintre cele mai mari din lume ca rezerve și producție. De la sfârşitul secolului al XIX-lea. Minereul este exploatat prin metode în cariera deschisă și mină în partea de vest a bazinului - zăcământul Nikopol (regiunea Dnepropetrovsk) (Fig. 78).
În același timp, în zăcământul Velikotokmak (regiunea Zaporozhye) au fost explorate de două ori mai multe rezerve de minereu.
Minereurile de metale feroase includ și minereurile de cromit, dintre care mici depozite au fost găsite în Pobuzhye (regiunea Kirovograd).
MEREURI DE METALE NEFEROSE. Titanul și aliajele sale sunt metale ușoare și durabile și, prin urmare, sunt materiale necesare în avioane, rachete și construcții navale și în producția de reactoare chimice. Depozitele de minereuri de titan sunt concentrate în scutul ucrainean. Cele mai mari zăcăminte explorate sunt Irshanskoye (regiunea Zhytomyr) și Samotkanskoye (regiunea Dnepropetrovsk).
De la sfârşitul secolului al XIX-lea. În Ucraina, minereurile de mercur au fost extrase într-unul dintre cele mai mari zăcăminte din Europa, zăcământul Nikitovsky (regiunea Donețk), dar dezvoltarea lor a fost oprită. În regiunea de minereu de nichel Po-Buzhsky (regiunea Kirovograd), minereurile de nichel sunt extrase și au fost explorate minereuri de cobalt. În Ucraina există multe zăcăminte de minereuri de metale neferoase care nu au fost încă dezvoltate. Unele dintre ele au fost descoperite relativ recent, iar rezervele de metal de acolo sunt în curs de clarificare, altele sunt bine explorate și pregătite pentru exploatare. Acestea includ zăcăminte de minereuri polimetalice și de aluminiu, aur, molibden și multe metale rare. Dintre zăcămintele de minereuri polimetalice (plumb-zinc), cel mai mare este Beregovskoe (regiunea transcarpatică). În Transcarpatia, regiunea Nipru și regiunea Azov au fost găsite zăcăminte de minereuri de aluminiu. Cu toate acestea, rezervele totale ale acestor tipuri de materii prime sunt nesemnificative, deci nu sunt exploatate.
Lucrările de explorare geologică efectuate în ultimii ani indică faptul că în adâncurile Ucrainei
Există rezerve industriale de aur, argint, cupru și multe metale rare și pământuri rare. Astfel, aurul a fost găsit în regiunile Carpați și Donețk, pe versanții sudici ai scutului ucrainean. În Transcarpatia a fost exploatat în zăcământul Muzhievskoe. Rezerve mari de cupru nativ au fost descoperite și sunt explorate în Volyn.
MINEREURI DE URANIU. Minereurile de uraniu ocupă un loc special printre minereurile. Acesta este o resursă importantă de combustibil și energie. Trei zăcăminte de uraniu sunt exploatate în Ucraina, dar au fost explorate mult mai multe. Majoritatea zăcămintelor se află în regiunea Kirovograd, printre care Novokonstantinovskoye. Este una dintre cele mai importante rezerve din lume. Rezervele totale de minereuri de uraniu, pentru care Ucraina este printre primele zece țări din lume, fac posibilă satisfacerea nevoilor centralelor nucleare interne existente timp de 100 de ani.
TINE MINTE
În ceea ce privește rezervele de minereuri de fier și mangan, Ucraina este una dintre cele mai importante țări din lume. Minereul de fier este extras în bazinul Krivoy Rog și regiunea Kremenchug, minereul de mangan este extras în bazinul Niprului.
Dintre minereurile de metale neferoase, Ucraina are rezerve semnificative de minereuri de titan și mercur; rezervele de alte minereuri sunt limitate sau nu au semnificație industrială.
Ucraina are rezerve mari de minereuri de uraniu, pe care le poate asigura pe termen lung.
ÎNTREBĂRI ȘI SARCINI
1. Numiți minereurile, ale căror rezerve Ucraina ocupă un loc de frunte în Europa și în lume.
2. Ce structuri tectonice sunt asociate în principal cu zăcămintele de minerale?
3. Unde se extrage minereul de fier în Ucraina? Care minereuri sunt considerate bogate în conținut de fier și care sunt considerate sărace?
5. Ce minereuri de metale neferoase sunt extrase în Ucraina? Unde se află depozitele lor?
6. Există minereuri în zona (regiunea) dumneavoastră? Daca da, de unde sunt obtinute?
7* Descrieți perspectivele Ucrainei pentru extracția resurselor sale tradiționale de minereu și dezvoltarea zăcămintelor de noi minerale.
Acesta este material de manual