Какие полезные ископаемые используют для получения металлов

Металлы применяются практически во всех сферах. Сейчас известно большое количество однородных материалов и сплавов, которые обладают разными техническими характеристиками. Получение металлов — особый процесс, от правильности проведения, которого зависит качество готового материала.

Какие полезные ископаемые используют для получения металловЗагрузка руды

Металлы — группа элементов, которые являются простыми веществами и обладают рядом характерных металлических свойств:

  • электро- и теплопроводностью;
  • высокой прочностью;
  • большой удельной массой;
  • высоким температурным коэффициентом сопротивления;
  • ковкостью;
  • характерным металлическим блеском;
  • высокой пластичностью.

Для изменения свойств материала при производстве к его составу добавляются сторонние компоненты, которые называют легирующими добавками. С помощью этого способа можно получить материал с нужными техническими характеристиками.

Виды

Серьезной разницы между металлами, сплавами нет. Абсолютно чистых материалов не существует. Каждый из них содержит несколько компонентов. Металлы с наименьшим содержанием сторонних включений редко применяются в промышленных масштабах, поскольку не имеют требуемых технических характеристик.

Виды:

  • железо, титан, уран;
  • золото, серебро, платина;
  • медь, алюминий, цинк;
  • вольфрам, кобальт, никель;
  • магний, бериллий, палладий;
  • свинец, олово.
  • Металлы можно разделить на благородные, цветные, черные.
  • Какие полезные ископаемые используют для получения металлов
  • Медное украшение

Способы получения и добычи

Добыча и обработка проводится на природных рудниках. Потом расходное сырье доставляется до литейного предприятия, где происходит его переработка в конечный материал. Способы получения:

  1. Порошковый. При изготовлении сплавов используются порошки — смесь основных компонентов сплава по ГОСТу. С помощью специального оборудования порошок спрессовывается, ему придают определенную форму. После этого расходный материал спекают в промышленной печи.
  2. Литейный способ. Все компоненты будущего сплава сначала расплавляются, а потом перемешиваются. Смесь должна застыть.

Природные источники

Самое большое количество металлов содержится в земной коре. Их соединения можно найти в разных продуктах питания, воде, воздухе, химических веществах.

Природные соединения

Природные соединения:

  • сульфиды — киноварь, цинковая обманка, серный колчедан;
  • хлориды — каменная соль, сильвинит;
  • сульфаты — гипс, глауберова соль;
  • карбонаты — магнезит, доломит, известняк, мрамор, мел;
  • оксиды — красный, магнитный, бурый железняк;
  • нитраты — чилийская селитра.

Основные природные соединения — руды, которые встречаются в разных областях земного шара.

Какие полезные ископаемые используют для получения металлов

Добыча руды

Способы добычи

Существует два способа добычи металлических руд:

  1. Открытый. Подразумевает разработку огромного карьера, который углубляется к центру. С его глубины на карьерных самосвалах руда вывозится наверх, где проходит дальнейшую переработку. Средняя глубина карьеров — 300 метров. Для разработки применяются крупные экскаваторы, земснаряды, карьерная техника. Карьерный метод добычи металлической руды применяется только, если после проверки почвы в ней было обнаружено более 57% руды. Главный недостаток карьера — малая глубина разработки.
  2. Закрытый. Подразумевает разработку шахт, которые могут уходить вниз на глубину нескольких сотен метров. Применяется, когда на поверхности после проверки было обнаружено менее 57% полезных руд. Внешне шахта напоминает колодец, который разветвляется в стороны на большой глубине. Главный недостаток — опасность для рабочих (частые обвалы, взрывы газов, большая вредность для здоровья).

Один из современных способов добычи металлической руды — СГД. Представляет собой гидромеханических метод добычи руды, который подразумевает создание глубокой шахты, снабженной трубопроводом с гидромонитором.

Струя воды под большим напором подается в трубопровод. С ее помощью откалываются горные породы, которые всплывают наверх шахты. Эффективность данного способа небольшая, но он полностью безопасен для людей.

Железные руды: классификация, ценность, способы добычи и применение

Железные руды классифицируются по целому ряду признаков.

Прежде всего, наиболее важным фактором в экономическом отношении является процентное содержание железа. Поэтому руды подразделяются на ряд типов:

  • Богатые – содержание полезного минерала превышает 50%.
  • Обычные руды имеют в своём составе 25 — 50% железа.
  • Небогатое железом сырьё не располагает значительным количеством железа. Его в них не более 25%. Именно поэтому такие руды и носят название бедных.

Что касается химического состава, то в основном это – разнообразные соединения железа с кислородом, водой и углеродом, встречающиеся в природе в виде:

  • бурых железняков – лимонитов,
  • магнитных железняков – магнетитов,
  • красных железняков – гематитов,
  • шпатовых железняков – сидеритов.

Железосодержащие месторождения обычно располагают следующими видами руд:

  • Апатит-магнетитовыми, содержащиеся в карбонатитах.
  • Гётит-гидрогётитовыми, размещающиеся в корах выветривания.
  • Магнетитовыми и магмо-магнетитовыми в среде скарнов.
  • Магнетит-гематитовыми, находящиеся среди железных кварцитов.
  • Мартитовыми и мартит-гидрогематитовыми – особо богатые минералом руды в железных кварцитах.
  • Титано-магнетитовыми, а также ильменит-титаномагнетитовыми, размещающееся в базитах и ультра-базитах.

Для полноты картины необходимо также отметить, что залежи этого вида полезных ископаемых образуются в результате:

  • высокотемпературного воздействия – магматогенные месторождения;
  • выветривания пород гор и осадочных отложений – экзогенные;
  • осадочной деятельности, подвергшейся в дальнейшем значительному воздействию давления и температуры.

Факторы, определяющие ценность руд

Рентабельность разработки каждого конкретного месторождения объясняется целым набором условий:

  • Количественный и качественный состав основного минерала, то есть опять же концентрация железа в руде. Понятно, что чем она выше, тем лучше. Этот фактор оказывает решающее влияние на выход конечного продукта и сам процесс плавки. Именно он повышает производительность оборудования и не требует дополнительных затрат на обогащение.

Что касается запасов месторождения, то необходимый минимум для окупаемости вложенных средств, по расчётам экономистов, составляет 600 млн. тонн. Меньшие размеры не покрывают затрат на создание необходимой инфраструктуры: производственных мощностей, инженерных сетей, дорог, жилья, общественных сооружения.

  • Также, большое значение имеет остальной состав руды – то есть пустая порода, способная в зависимости от своих качеств увеличивать или уменьшать выход шлака.
  • Очень важную роль играет наличие примесей. Если полезные из них улучшают качество выплавленного металла, то от вредных компонентов нужно избавляться сложными технологическими методами или нейтрализовать их неблагоприятное воздействие.
  • Физико-металлургические свойства руды, тоже необходимо учитывать. Обогатимость, прочность, размягчаемость, размеры кусков, влажность – всё это факторы, определяющие потенциальную ценность месторождений железных руд.
  • Кроме того, имеет значение и способность исходного материала восстанавливаться – отдавать кислород, что существенно ускоряет процесс выплавки.
  • Одним из условий, определяющих экономическую целесообразность разработки, является глубина залегания рудного тела и место его расположения в зависимости от удалённости от развитых экономических районов. Преодоление этих проблем требует прокладки дорог, обеспечения месторождения людскими и энергетическими ресурсами.

Способы добычи

Способ добычи определяется в зависимости от индивидуального характера залегания рудного дела. Решающим обстоятельством конечно же выступает глубина.

Открытый

Как обычно, если полезные ископаемые расположены не далеко от поверхности земли (порядка 300 метров) и есть возможности для проведения большого объёма работ по вскрытию и перемещению грунта, то прибегают к созданию карьера. Мощными экскаваторами перемещают породы в отвалы, а дойдя до нижних слоев залежей, проводят окончательный анализ месторождения на процент содержания железа.

Окончательное решение принимает экспертная комиссия. В случае положительного результата, массы изъятой породы направляются на металлургические предприятия для дальнейшей переработки.

Закрытый

Хотя значительная масса железной руды добывается карьерным способом, но иногда приходится прибегать к строительству глубоких шахт. Происходит это в том случае, если искомые слои полезного ископаемого находятся на глубине порядка одного километра. Сам процесс заключается в прокладке вертикального ствола, от которого в дальнейшем ответвляются горизонтальные штреки.

При всех своих недостатках (дороговизна строительства и опасность эксплуатации), данный способ наиболее эффективен.

Также кроме этих двух способов в последнее время находит применение метод скважинной гидродобычи. Суть его заключается в том, что внутрь пробуренной скважины подаётся под значительным давлением вода. В результате чего, размытая струёй порода перемещается наверх.

Какие полезные ископаемые используют для получения металлов

Технология обогащения

Подготовительный процесс

Предварительным этапом обогащения железных руд является дробление и измельчение. Цель этих операций – получить массу нужной величины кусков и частиц, а также отделить пустую породу. Обычно для этого применяется грохочение (просеивание) и классификация (разделение водным потоком частиц по крупности) исходного материала.

Основной процесс

Непосредственно процесс обогащения может включать в себя один из следующих методов:

  • Сухая, мокрая или комбинированная магнитная сепарация. В основу процесса заложена различная магнитная проницаемость химических веществ. В случае мокрой сепарации специальные электромагнитные барабаны забирают минералы, насыщенные ферромагнитами из пульпы. Сухой метод заключается в снятии магнитной фракции из подаваемой шихты, вращающейся лентой.
  • Использование суспензий средней плотности между железом и пустой породой, даёт возможность применять гравитационную сепарацию.
  • Флотационный метод основан на использовании специального реагента, позволяющего формировать воздушно-жидкостную металлическую пену, которая затем снимается и направляется на дальнейшую переработку.
  • Самым простым способам обогащения является промывка. Сама по себе она малоэффективна, поэтому применяется совместно с другими методами. Но в случае загрязнённости исходной породы глиной или песком, без неё не обойтись.
Читайте также:  Запорожец вес на металлолом

После процесса обогащения концентрат подвергают агломерации и отправляют на доменную, а затем при необходимости, и кислородно-конверторную плавку. Отходы производства могут быть использованы для извлечения редких или цветных металлов, иногда их употребляют при изготовлении песка и щебня.

Вспомогательный процесс

В ходе технологии обогащения часто приходится прибегать к вспомогательным процессам, обеспечивающим удаление ненужных фракций: пыли, шлама, влаги. Сгущение, спекание, фильтрование, сушка дают возможность получить концентрат необходимой готовности для последующего использования.

Продукты переработки

Основная цель добычи железной руды заключается в производстве из неё чёрных металлов, получаемых в процессе выплавки.

Сталь

Всем известная сталь – это соединение железа (до 45%), углерода (до 2,14%) и целого ряда других химических элементов. Марганца, кремния, азота, серы, кислорода, фосфора. При необходимости в её состав добавляют хром для повышения жаростойкости, или никель – для вязкости и улучшения антикоррозийных свойств.

В зависимости от содержания углерода C и легирующих добавок, стали подразделяются:

  • на низко-, средне- и высокоуглеродистые;
  • на низко-, средне- и высоколегированные.
  • По своему назначению стали бывают: жаропрочные, инструментальные, конструкционные, криогенные и нержавеющие.
  • Возникает вполне резонный вопрос, каким же образом получают столь широкий ассортимент продукции?
  • Прежде всего, из агломерата под воздействием воздуха в доменных печах выплавляется чугун (более подробно речь об этом пойдёт в следующем разделе статьи).

А уж потом из чугуна путём переработки, заключающейся в уменьшении содержания углерода, и кроме него – серы и фосфора (значительное количество которых ухудшает механические свойства стали, повышая её ломкость и хрупкость), производят конечную продукцию – сталь.

Осуществляются эти процессы производства стали конверторным (Бессмеровским или Томасовским), Мартеновским или электротермическим методами.

В зависимости от теплофизического состояния исходного материала (расплавленное или твёрдое) и потребности выплавки некоторых сортов стали, способы производства могут варьироваться, иногда дополняя друг друга.

Чугун

Чугун представляет собой высокоуглеродистый (выше 2,14%) сплав железа. Именно благодаря этому он отличается повышенной хрупкостью. Производят его путём плавки переработанной руды в доменных печах при температуре порядка 12000C.

В зависимости от своего состава и технологии получения, различают светлый (белый), серый, ковкий, высокопрочный и передельный чугун. Впрочем, последний используется лишь как промежуточный материал для производства стали.

Какие полезные ископаемые используют для получения металлов

Ферросплав

Одно из направлений современной металлургии заключается в получении ферросплавов – соединений железа с хромом, никелем, марганцем, титаном и некоторыми другими материалами, содержащими железо в незначительных количествах. Ценность данных материалов заключается в упрощении и дешевизне легирования, проводимого с их помощью, а также употреблении в качестве средств раскисления (удаления кислорода) при выплавке металлов.

Современная металлургия располагает тремя способами получения ферросплавов:

  • Алюминотермический.
  • Силикотермический.
  • Углевосстановительный.

Реализуются они с помощью плавильных горнов или электропечей.

Месторождения в России и мире

Российская Федерация располагает значительными залежами железных руд. Крупнейшими месторождениями на территории нашей страны являются:

  • Курская магнитная аномалия. По утверждениям экспертов – это четверть мировых запасов железной руды, оцениваемой в 200 млрд. тонн, из которых 30 млрд. уже имеют высокую степень обогащения.
  • Бакчарское месторождение в Томской области – второе по величине в России, обладающее наличием в составе руды ванадия и кобальта.
  • Также имеются значительные запасы железных руд в виде красного железняка на территории Мурманской области. Это – Оленигорское и Ковдорское месторождения.
  • Керченский полуостров Крыма богат бурыми железняками, которые требуют дальнейшего освоения.
  • Значительные залежи железа в Сибири находятся в районе города Кемерово и на Алтае.
  • Дальневосточный регион располагает месторождениями в Амурской области, республике Саха (Якутия) и на территории Хабаровского края.

Из крупнейших зарубежных месторождений можно выделить:

  • Кирунавара – Швеция.
  • Область Лотарингии – Франция.
  • Криворожский бассейн на Украине.
  • Нижняя Саксония в Германии.
  • Ньюфаундленское и Лабрадорское месторождения в Канаде.
  • Прибрежный район озера Верхнее в США.
  • Порт Маяри – Куба.
  • Эль-Пао и Серро-Боливар – Венесуэлла.
  • Итабира, Итабирита, Каражас в Бразилии.
  • Город Конакри (Гвинея) является местом крупнейших залежей железной руды в Африке.
  • Так называемый «железный пояс» Индии. Штаты: Бихар и Орисса.
  • Айрон-Монарк, Айрон-Ноб, Маунт-Голдсуэрти, Маунт-Том-Прайс, Маунт-Нырмен, Кокату и Хамерсли в Австралии.

Мировые запасы

Топ мировых лидеров по запасам железных руд возглавляют:

  • Россия – 18%.
  • Бразилия – 17%.
  • Австралия – 14%.
  • Украина – 11%.
  • Китай – 9%.

Общемировые запасы этого вида природного сырья оцениваются в 800 млрд. тонн, причём четыре пятых в его составе – руда низкого и среднего качества.

Страны, добывающие железные руды

  • Сегодняшнее положение дел в мировой экономике определяется сильнейшей деловой активностью Китая, который занимает верхнюю строчку лидеров мировой добычи железной руды. 900 млн. тонн в год извлекает он ежегодно.
  • На втором месте располагается Австралия – 420 млн. тонн в год.
  • Бразилия вырабатывает каждый год 350 млн. тонн руды.
  • На четвёртом месте находится Индия, поставившая на рынок в 2019 году 245 млн. тонн железа.
  • Россия, располагающая самыми крупными запасами, производящая 100 млн. тонн в год, держит пятую строчку. Что, как обычно, говорит о наших огромных нереализованных возможностях.

Что такое руда? Какие виды руды бывают? Как добывают? Страны-лидеры по добыче руды

Автомобиль, телефон, даже холодильник – вся эта техника сделана из железа, производство которого очень сложный процесс. Основное сырье для получения этого ценного материала – это минералы, в которых есть частицы необходимого металла.

Простыми словами, это порода, содержащая сплавы. В мире встречается огромное количество этого ресурса, способы ее обработки и получения из нее полезных ископаемых могут быть очень разнообразны, но начинается все на рудниках.

Что такое горная руда, как происходит ее добыча и переработка, будет рассказано в этой статье.

Руда: определение и особенности

Рудами называют горные породы, которые применяются для переработки и извлечения содержащихся в них металлов. Виды этих полезных ископаемых различаются по происхождению, химическому содержанию, концентрации металлов и примесей. В химическом составе руды присутствуют различные его оксиды, гидроксиды и углекислые соли железа.

Интересно! Руда востребована в хозяйстве с древних времен. Археологам удалось выяснить, что изготовление первых предметов из железа датируется II вв. до нашей эры. Впервые этот материал использовали жители Месопотамии.

Свойства руды

Железо – распространенный в природе химический элемент. Его содержание в коре земли составляет около 4,2%.

Но в чистом виде он почти не встречается, чаще всего в виде соединений – в окислах, карбонатах железа, солях и т.д. Железная руда – это соединение минералов со значительным количеством железа.

В народном хозяйстве экономически обоснованным считается применение руд, содержащих более 55% этого элемента.

Что делают из руды

Железорудная промышленность – металлургическая отрасль, которая специализируется на добыче и обработке железной руды. Основное предназначение этого материала на сегодняшний день – производство чугуна и стали.

Всю продукцию, которую делают из железа, можно разделить на группы:

  • Передельный чугун с повышенной концентрацией углерода (выше 2%).
  • Литейный чугун.
  • Сталь в слитках для изготовления проката, железобетона и стальных труб.
  • Ферросплавы для выплавки стали.

Для чего нужна руда

Материал используется для выплавки чугуна и стали. Сегодня нет практически ни одной промышленной сферы, которая обходится без этих материалов.

Всё о добыче золота. Где и как добывается золото?

Чугун – это сплав углерода и железа с марганцем, серой, кремнием и фосфором. Чугун производится в доменных печах, где при высоких температурах руду выделяют из оксидов железа. Практически 90% полученного чугуна является предельным и используется при выплавке стали.

Применяются различные технологии:

  • электронно-лучевая выплавка для получения чистого высококачественного материала;
  • вакуумная обработка;
  • электро-шлаковый переплав;
  • рафинирование стали (устранение вредных примесей).

Отличие стали от чугуна – минимальная концентрация примесей. Для очистки применяется окислительная выплавка в мартеновских печах.

Сталь самого высокого качества выплавляется в индукционных электрических печах с экстремально высокой температурой.

Отрасли применения

Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.

Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.

Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:

  1. Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
  2. Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
  3. Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
  4. Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
  5. Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
  6. Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.
Читайте также:  Особенности создания самодельного электрического измельчителя веток

Какие бывают руды

Руда отличается по концентрации содержащегося в ней элемента. Она бывает обогащенной (с концентрацией от 55%) и бедной (от 26%). Бедные руды целесообразно применять в производстве только после обогащения.

По происхождению выделяют следующие виды руд:

  • Магматогенная (эндогенная) – образовавшаяся под воздействием высокой температуры;
  • Поверхностная – осевшие остатки элемента на дне морских бассейнов;
  • Метаморфогенная – полученная под воздействием экстремально высокого давления.

Основные соединения минералов с содержанием железа:

  • Гематит (красный железняк). Самый ценный источник железа с содержанием элемента от 70% и с минимальной концентрацией вредных примесей.
  • Магнетит. Химический элемент с содержанием металла от 72% отличается высокими магнитными свойствами и добывается на магнитных железняках.
  • Сидерит (карбонат железа). Отмечается большое содержание пустой породы, самого железа в нем около 45-48%.
  • Бурые железняки. Группа водных окислов с низким процентом железа, с примесями марганца и фосфора. Элемент с такими свойствами отличается хорошей восстанавливаемостью и пористой структурой.

Факторы размещения алюминиевой промышленности

1) Сырьевой

  Силикон своими руками. «Реанимация» часть 1.

  • Предприятия располагают вблизи источников сырья — бокситов или глинозема.
  • При производстве вторичного алюминия предприятия расположены вблизи крупных потребителей аллюминия.

2) Энергетический

  • Для производства алюминия необходимо много энергии, поэтому предприятия располагают вблизи источников дешевой электроэнергии (например в Бразилии это гидроэнергетика, в странах персидского залива дешевая энергия вырабатывается на ТЭС).

3) Водный

  • Для производства алюминия необходимо большое количество воды, поэтому предприятия чаще всего располагают вблизи крупных рек.
  • Пример:
  • Какие факторы способствовали размещению крупного завода по производству первичного алюминия Красноярске.
  • 1) В Красноярском крае протекает крупная река — Енисей, а производство аллюминия водоемкое производство
  • 2) Красноярский край обеспечен дешевой электроэнергией, за счет мощных ГЭС.

Как выглядит руда

Как выглядит железная руда

Вид материала зависит от его состава и содержания дополнительных примесей. Самый распространенный красный железняк с высоким процентом железа может встречаться в разном состоянии – от очень плотного до пылевого.

Бурые железняки имеют рыхлую, слегка пористую структуру бурого или желтоватого цвета. Такой элемент часто нуждается в обогащении, при этом легко перерабатывается в руду (из него получается высококачественный чугун).

Магнитные железняки плотные и зернистые по своей структуре, выглядят как кристаллы, вкрапленные в породу. Оттенок руды – характерный черно-синий.

Химический состав

Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:

  • очень богатые, когда содержание железа в рудах превышает 65%;
  • богатые, процент железа в которой варьируется в диапазоне от 60% до 65%;
  • средние, от 45% и выше;
  • бедные, в которых процент полезных элементов не превышает 45%.

Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.

Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.

Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку. Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.

Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.

Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.

  ГОСТ 6507-90: «Микрометры. Технические условия»

Как добывают руду

Добыча железной руды – это сложный технический процесс, при котором происходит погружение в земные недра с целью поиска минералов. На сегодняшний день существует два способа добычи руды: открытая и закрытая.

Добыча руды открытым способом

Добыча руды открытым способом

Открытый (карьерный способ) – распространенный и наиболее безопасный вариант по сравнению с закрытой техникой. Метод актуален для тех случаев, когда в рабочей зоне отсутствуют твердые породы, а рядом нет населенных пунктов или инженерных систем.

Сначала вырывается карьер до 350 метров глубиной, после чего со дна большими машинами собирается и вывозится железо. После добычи материал на тепловозах отправляется на заводы по изготовлению стали и чугуна.

Добыча природного газа в России: прошлое, настоящее, будущее

Карьеры роются экскаваторами, но такой процесс занимает много времени. Как только машина доберется до первого пласта рудника, материал сдается на экспертизу, чтобы определить процент содержания железа и целесообразность дальнейших работ (если процент выше 55%, работы в этой местности продолжаются).

Интересно! По сравнению с закрытым способом добыча полезных ископаемых в карьерах стоит вдвое дешевле. Такая технология не требует обустройства шахт или создания тоннелей. При этом эффективность работы в открытых карьерах выше в несколько раза, а потери материала в пять раз меньше.

Закрытый способ добычи

Добыча руды закрытым способом

Шахтная (закрытая) добыча руды применяется только в том случае, если планируется сохранить целостность ландшафта в той области, где ведется разработка рудных залежей. Также этот способ актуален для работ в горной местности.

В этом случае создается сеть тоннелей под землей, что приводит к дополнительным расходам – строительство самой шахты и сложная транспортировка металла на поверхность.

Самый главный недостаток – высокий риск для жизни рабочих, шахта может обрушиться и перекрыть доступ на поверхность.

Алюминиевая промышленность

Алюминий — самый распространенный цветной металл в земной коре.

Производство алюминия можно разделить на три части:

  1. Добыча сырья для алюминиевой промышленности — бокситов
  2. Бокситы перерабатываются на глинозем
  3. Из расплава глинозема получают алюминий
  • Первичный алюминий — алюминий, который производят из сырья — бокситов
  • Вторичный алюминий — переплавленный алюминий (Промышленность развитых стран нацелена на производства вторичного алюминия)

Рейтинг стран по добыче бокситов:

  1. Гвинея
  2. Австралия
  3. Бразилия
  4. Ямайка
  5. Камерун
  6. Индия

Преимущественно бокситы распространены во влажных тропиках и субтропиках.

Карта, показывает какие страны лидирует по добыче бокситов

Где добывают руду

Добыча железной руды – одна из ведущих сфер хозяйственного комплекса РФ. Но несмотря на это, доля России в мировой добыче руды составляет всего 5,6%. Мировые запасы составляют около 160 млрд. тонн. Объем чистого железа достигает 80 млрд. тонн.

Страны, богатые рудами

Распределение ископаемых по странам выглядит следующим образом:

  • Россия – 18%;
  • Бразилия – 18%;
  • Австралия – 13%;
  • Украина – 11%;
  • Китай – 9%;
  • Канада – 8%;
  • США – 7%;
  • остальные страны – 15%.

Существенные залежи железной руды отмечены в Швеции (города Фалуня и Гелливар). В Америке обнаружено большое количество руды в штате Пенсильвания. В Норвегии металл добывается в Персберге и Арендали.

Руды России

Курская магнитная аномалия – крупное месторождение железной руды в РФ и в мире, в которой объем неочищенного металла достигает 30000 млн. тонн.

Курская магнитная аномалия — фото с места добычи

Интересно! Аналитики отмечают, что масштабы добычи ископаемых на рудниках КМА сохранятся вплоть до 2021 года, в дальнейшем будет наблюдаться спад.

Площадь рудников Кольского полуострова составляет 115000 кв.км. Здесь добывается железная, никелевая, медная руды, кобальт и апатиты.

Горы Урала также входят в число самых крупных месторождений руды в РФ. Основной район разработок – Качканар. Объем рудных ископаемых составляет 7000 млн. тонн.

Российская разработка, позволяющая добывать золото из каменного угля

В меньшем объеме металл добывается в Западно-Сибирском бассейне, в Хакасии, Керченском бассейне, в Забайкальске и Иркутской области.

( 2 оценки, среднее 4 из 5 )

МЕТАЛЛИ́ЧЕСКИЕ ПОЛЕ́ЗНЫЕ ИСКОПА́ЕМЫЕ

Авторы: Н. И. Ерёмин

МЕТАЛЛИ́ЧЕСКИЕ ПОЛЕ́ЗНЫЕ ИСКОПА́ЕМЫЕ (руды металлов) – группа твёрдых полезных ископаемых, содержащих металлы в количестве и формах, пригодных для рентабельного промышленного извлечения.

Являются основным исходным сырьём преимущественно горно-металлургического производства. В большинстве случаев это природные, обычно полиминеральные образования земной коры, представленные агрегатом рудных (ценных) и сопровождающих их других минералов.

Читайте также:  Индукционные печи для нагрева металлов

К металлическим полезным ископаемым также относят многие техногенные образования – складированные отвалы горных выработок, отходы (хвосты) обогатительного, металлургического, химического и других производств, золу теплоэлектростанций и т. п., технологически доступные, экономически и экологически целесообразные для извлечения из них металлов.

Ценные (полезные) компоненты руд – металлы или их соединения – образуют собственные минералы либо находятся в качестве примесей в составе других минеральных образований.

Качество металлических полезных ископаемых определяется содержанием в них металла или его соединений [выделяют руды богатые, рядовые, бедные, убогие (забалансовые)], степенью и технологией его извлечения в конечный продукт с учётом потерь при добыче, обогащении (руды легко-, труднообогатимые, упорные) и металлургическом переделе, что связано с их минеральным и гранулометрическим составами, текстурно-структурными особенностями, физическими, химическими и техническими свойствами (твёрдость, прочность, трещиноватость, объёмная масса, температура плавления, магнитность, электропроводность, радиоактивность, растворимость, сорбционная способность и др.). Качество руд снижается при содержании в них вредных примесей. Металлические полезные ископаемые, содержащие несколько промышленных металлов, извлечение и раздельное использование которых экономически целесообразно и технологически возможно, относят к комплексным рудам. Их подразделяют на полиминеральные, состоящие из нескольких минералов (например, медно-молибденовая руда, содержащая халькопирит – $ce{CuFeS2}$ и молибденит – $ce{MoS2}$) и полиэлементные, в которых несколько металлов входят в состав одного минерала [например, золотосеребряная руда, содержащая электрум – AuAg; церийсодержащая титан-ниобиевая руда с лопаритом – $ce{(Ce,Na,Ca)2(Ti,Nb)2O6}$]. Разновидностью комплексных руд являются природно-легированные руды, обогащённые легирующими металлами, используемые как сырьё для выплавки специальных сортов чугунов, сталей и другой металлопродукции (например, ванадистый чугун, получаемый при металлургическом переделе ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд Качканарского железорудного района).

По химическому составу преобладающих минералов различают руды металлов – силикатные, кремнистые, оксидные, сульфидные, карбонатные и смешанные; по текстуре руд – массивные, полосчатые, пятнистые, прожилковые, вкрапленные и др.

; по структуре руд – равномерно- и неравномерно-зернистые, крупно-, средне- и мелкозернистые, оолитовые, радиально-лучистые и др.

Часто рудам дают названия, указывающие на минералы – концентраторы основных металлов; например, касситерит-сфалерит-галенитовая руда (оловянно-полиметаллическая), колумбит-танталитовая руда (ниобий-танталовая) и т. п.

В России по промышленному использованию выделяют руды чёрных ($ce{Fe, Mn, Cr}$), цветных ($ce{Al, Cu, Pb, Zn, Sn, Ni, Co, W, Mo, Ti, V, Bi, Hg, Sb}$), редких ($ce{Li, Rb, Cs, Be, Zr, Hf, Nb, Ta}$), в т. ч. редкоземельных ($ce{Y, Sc, La}$ и группа лантаноидов), благородных ($ce{Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru}$) и радиоактивных ($ce{U, Ra, Th}$) металлов.

Рассеянные металлы ($ce{Ge, Re, Tl, Cd, In, Ga, Se, Te}$), не имеющие собственных руд, извлекаются из отходов и продуктов передела руд цветных металлов. Нередко чёрные металлы объединяют с $ce{Ni, Co, W, Mo}$ под общим названием «чёрные и легирующие металлы», а среди цветных металлов выделяют $ce{Cu, Pb, Zn, Sn}$ под названием «базовые».

В зарубежной литературе редкие, в т. ч. редкоземельные, и рассеянные металлы рассматриваются совместно как «малые металлы и неметаллы»; их промышленное использование началось во 2-й пол. 20 в.

Последними стали утилизировать редкоземельные элементы: они всё более широко используются в металлургии, оптике, микроэлектронике и других отраслях промышленности, включая оборонную.

В производственной деятельности выделяют сырую (добытую из недр) и товарную (подготовленную к металлургическому переделу) руду. Т. н. рудоподготовка включает дробление, сортировку, усреднение, обогащение и окускование руды.

Переработка руд с получением конечных продуктов – металлов и их соединений – осуществляется на предприятиях чёрной и цветной металлургии, горно-химических комбинатах атомной промышленности и других производствах.

Предметами торговли являются товарные руды и концентраты (например, железорудные окатыши), промежуточные продукты, или полупродукты (ферромарганец, силикомарганец и др.), металлы (например, черновая медь, рафинированная медь).

В сводной генетической классификации полезных ископаемых В. И.

Смирнова металлические полезные ископаемые фиксируются во всех группах эндогенной, экзогенной и метаморфогенной серий: магматической, пегматитовой, карбонатитовой, скарновой, альбитит-грейзеновой, гидротермальной, колчеданной, выветривания, россыпной, осадочной, метаморфизованной и метаморфической (Смирнов, 1982).

Руды одних металлов ($ce{Fe, Mn, Al, Cu, Sn, U}$ и др.) широко представлены в этой классификации, отражая разнообразные условия их формирования, руды других ($ce{Cr, Ni}$, металлы платиновой группы и др.) – фиксируются лишь в единичных группах и классах определённых обстановок рудогенеза.

Примером первых являются железные руды: магматические – титаномагнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые; карбонатитовые – апатит-магнетитовые и перовскит-титаномагнетитовые; скарновые – магнетитовые, гематитовые и магномагнетитовые; гидротермальные – сидеритовые и гематитовые; выветривания – гётит-гидрогётитовые и мартит-гидрогётитовые; осадочные оолитовые – гидрогётитового, гётитового, лептохлоритового или сидеритового состава; метаморфогенные железистые кварциты – магнетитовые, магнетит-гематитовые, мартитовые и др. Примером вторых являются магматические хромовые руды (хромиты), связанные с массивами ультрабазитовых и ультрабазит-базитовых пород.

Особая значимость металлических полезных ископаемых определяется получением из них металлов и их сплавов – одних из главных конструкционных, электротехнических, инструментальных и других материалов. В сплавах используют практически все известные металлы.

Намечается тенденция к снижению роли железа и возрастанию роли алюминия, магния, титана, циркония, металлов платиновой группы, редкоземельных элементов и др. Велика роль руд радиоактивных металлов – урана и тория – как энергетического сырья.

Многие виды металлических полезных ископаемых являются стратегическим сырьём, добыча, переработка и поставка (экспорт) которых контролируются правительствами ряда стран.

Гигантскими запасами руд ряда металлов обладают Австралия ($ce{Fe, Al, Zn, Pb, Ni, U}$), Китай ($ce{Sn, W, Mo, Sb}$, редкоземельные элементы), ЮАР ($ce{Mn, Cr, Au}$, металлы платиновой группы), США ($ce{Cu, Pb, Zn, Mo}$), Канада ($ce{Zn, U}$), Бразилия ($ce{Sn, Nb}$), Казахстан ($ce{Cr, U}$), Куба ($ce{Ni, Co}$), Украина ($ce{Mn}$), Гвинея ($ce{Al}$), Чили ($ce{Cu}$), Новая Каледония ($ce{Ni}$), Демократическая Республика Конго ($ce{Co}$). Россия, располагая крупными запасами руд $ce{Fe, Cu, Ni, Pb, Zn, W}$, редкоземельных элементов и многих других металлов, вынуждена импортировать бокситы и глинозём ($ce{Al2O3}$), товарные руды $ce{Mn, Cr}$ и др.

Общие сведения о металлических полезных ископаемых

Из руд месторождений металлических полезных ископаемых извлекают различные металлы, обладающие многими ценными свойствами, определяющими области их применения. Важнейшие из них — ковкость, прочности, электропроводность, химическая стойкость, жаропрочность и др. Для получения веществ требуемого качества используют сплавы металлов, а у некоторых металлов — их свойства.

Например, радиоактивность урана позволяет применять его как исключительно высококалорийное топливо; приятная окраска, повышенная химическая стойкость и легкость обработки—свойства золота. Многие металлы и их соединения в большом количестве используются отраслями народного хозяйства.

Например, руды железа широко применяются в производстве минеральных красок, корректирующих добавок при производстве цемента, получении тяжелых суспензий и др.

; соединения марганца — в медицинской промышленности, сельском хозяйстве (как добавки к удобрениям); руды хрома или их концентраты — при получении огнеупорных изделий, а также при производстве красок и химических препаратов; соединения кобальта — для производства красок, в керамической и стекольной отраслях промышленности и др.

В некоторых случаях соединения того или иного металла используются чаще, чем собственно металл. Так, двуокись титана имеет большее применение, чем металлический титан.

Ограниченно используются металлические натрий, калий, стронций, в то время как их соединения имеют большое значение. В связи с этим последние элементы рассматриваются в разделе неметаллических полезных ископаемых.

Ведущие отрасли народного хозяйства, осуществляющие добычу и переработку руд металлов, — черная и цветная металлургия. В цветной металлургии кроме руд цветных металлов используются также благородные и многие виды редких и рассеянных элементов.

При получении алюминия из нефелина производят попутно существенное количество цемента и некоторых других продуктов. Например, в Красноярском крае производство цемента предприятиями цветной металлургии превышает производство цемента предприятиями промышленности строительных материалов.

В черной металлургии производится добыча и перерабатываются не только руды черных металлов, но и ряд «припасов», необходимых для их переработки, — магнезита, огнеупорных глин, песчаников и кварцитов для производства огнеупоров (т. е. динасового сырья) и т. д.

На некоторых рудниках с комплексными рудами попутно получают продукцию, характерную для других отраслей, например на Ковдорском железном руднике — апатитовый: концентрат, на рудниках Цветной металлургии — барит и соединения: серы.

Наоборот, на некоторых предприятиях других отраслей промышленности попутно получают сырье для извлечения металлов (например, нефелин на Хибинских апатитовых рудниках, который затем используется для производства алюминия).

По мере развития, техники и технологии повышается комплексное использование сырья, производство начинает работать без отходов.

Примером могут служить медноколчеданные руды Урала, из которых получают до- 17 отдельных видов продукции, включая медь, серу, цинк, свинец, ряд редких и рассеянных элементов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector