Современная классификация металлов и руд, способы получения металлов, тренды современной металлургии и металлургии будущего.

Все металлы состоят из частиц и делятся на черные и цветные. Они различаются не только по цвету, но и по составу частиц, которые определяют их химические свойства. Например, черные металлы являются более прочными и твердыми, цветные, напротив, более пластичны и податливы. Отличаются металлы и по тому, как их добывают и обрабатывают, и как их в дальнейшем используют.

Черные и цветные

Черные металлы - это железо и его сплавы. Черные металлы используются в промышленности гораздо больше, чем цветные. Из них изготавливают чугун и сталь, причем, для производства используются различные составы сплавов железа и углерода.
Цветные металлы - медь, алюминий, никель, свинец, и др., то есть все нежелезные металлы. Они более трудоемки по добыче, их меньше в целом в природе, используются они также более точечно. К примеру, добавляются к некоторым железным сплавам, для повышения стойкости производимой из них продукции.

Цветные металлы, в свою очередь, делятся на легкие и тяжелые. При этом производство тяжелых металлов требует больше затрат энергии, чем легких.

Легкие металлы - это, например, титан, алюминий, магний. Металлы очень ценные, к примеру, легкий алюминий - один из ключевых материалов для проводников, а из тугоплавких титановых сплавов производят детали и двигатели самых современных самолетов и химическое оборудование. Тяжелые металлы - медь, олово, никель, свинец, цинк. Стойкий к действию воздуха и воды никель позволяет увеличить прочность, износостойкость, коррозионную стойкость, повышает тепло- и электропроводность, улучшает магнитные и каталитические свойства, его используют практически во всех отраслях промышленности. А, скажем, из долговечного и прочного свинца изготавливают батареи и аккумуляторы. Есть также так называемые малые тяжелые металлы - ртуть, кадмий, кобальт - и легирующие - молибден, вольфрам, кремний. Легирование - это их введение в состав сталей и сплавов для придания сплавам необходимых физических, химических или механических свойств. Например, молибден повышает прокаливаемость стали.

Добыча руды

Россия является лидером по запасам железной руды, в нашей стране огромное количество месторождений руды - например, Курская аномалия, Карельское и Костомукшское месторождения, гора Магнитная (Челябинская область), Кузбасс, Красноярский край, и др. На этих территориях, в основном, добывают ископаемые для развития черной металлургии, в данных регионах базируются металлургические предприятия черных металлургов.

Ископаемые для цветной металлургии добывают преимущественно на Урале, Северном Кавказе, в Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке. Базы по переработке «цветных» ископаемых находятся чаще всего рядом с каждым месторождением.
Ранее руды добывались исключительно путем проведения подземных горных работ, сегодня для того, чтобы их найти, используются несколько способов добычи, в том числе, шахтовый, его еще называют подземным, и открытый, или так называемый карьерный. Некоторые предприятия используют комбинированный подход.

Карьерные работы ведутся прямо на поверхности земли - с помощью экскаваторов, то есть под открытым небом. Сначала горные породы готовят к выемке - проводят вскрышные работы, отделяют эти породы от массивов, рыхлят, затем происходит непосредственно процесс добычи. Если руды надо получить из скал, производят бурильно-взрывные работы. После того, как руда получена, ее транспортируют, а «отработанную» землю рекультивируют.

Подземные работы проводятся в недрах земли, в шахтах. При применении подземного подхода месторождение сначала вскрывают, затем готовят ископаемые к выемке, затем добывают их - валовым или селективным методом (когда ископаемые сразу отделяют друг от друга).

Безусловно, сегодня, помимо людских ресурсов и тяжелой бурильной техники, для добычи руд используется современное оборудование и компьютерные технологии, которые позволяют максимально эффективно планировать и проектировать все работы по добыче ископаемых.

Как получается металл

Чтобы получился тот или иной металл, нужен различный тип руды. Можно выделить, например, руды:

Медная. Руда, позволяющая произвести черновую и рафинированную медь, а также редкие металлы, если в руде есть их примеси, серную кислоту, и др.;
. оловянная;
. медно-никелевая;
. железная. Из это руды сегодня добывается не только железо, но и другие металлы, так как в ней могут содержатся их примеси;
. свинцово-цинковая;
. вольфрамо-молибденовая - очень ценная руда, дающая возможность создавать вольфрамовые и молибденовые концентраты;
. сурьмяно-ртутная;
. золотосодержащая. Из такой руды можно получать редкие металлов и полупроводниковые материалы, а также интерметаллические соединения из них.

Это далеко не все виды руд в природе.

При этом, цветные металлы получают из обогащенной руды - так называемого рудного концентрата. В цветной металлургии есть термин «обогащение», который означает искусственное повышение содержания металлов в сырье. По сути, это способ разделения образований на металлы и минералы. Именно обогащение и позволяет повысить содержание нужного, ценного металла в разы! Для этого используются различные технологии - руду дробят, измельчают, сортируют, перерабатывают путем обезвоживания, и др. Когда металл получен из руды, далее он обрабатывается и шлифуется.

Все процессы с ископаемыми и металлами производятся на металлургических комбинатах, как правило, в различных по специализации цехах. Например, есть основные заводы, а также филиалы, которые непосредственно занимаются обработкой металлов или их прессованием. Есть также цеха, которые проверяют металл на прочность, испытывают его характеристики - растяжение, пластичность, и др.

После всех этих действий и проверок металл отправляется в другие цеха или на другие предприятия для того, чтобы из него изготавливалась продукция - трубы, станки, машины, и многое другое.

Прошлое vs настоящее

Несмотря на то, что сегодня технологии шагнули вперед, шахтовый способ руды по-прежнему остается ключевым способом нахождения ископаемых. В то же время, на металлургических предприятиях все большее распространение получают ИТ-решения, позволяющие спроектировать процесс перед тем, как провести непосредственно добывающую работу.

Карьерный способ чаще всего применяется при разработке золотых, платиновых, оловянных, вольфрамовых и других месторождений, а подземный используют для добычи глубоко залегающих руд - вплоть до глубины 1700 м. Причем для разработки небольших месторождения иногда достаточно одной шахты, в крупных же функционирует целая система шахт (до 100-150).

При этом сегодня признано, что открытый способ имеет преимущества - лучшие санитарно-гигиенические условия труда, применение более технологичного оборудования, а в результате - более эффективный бизнес-результат. По подсчетам экспертов, при открытом способе добычи ископаемых производительность труда рабочих в 5 раз выше, чем в шахте, а себестоимость добытой руды в 3 раза ниже.

Также российские предприятия часто применяют смешанный способ, в котором проводятся и подземные (шахтовые) работы, и карьерные. ИТ-технологии позволяют просчитать, где лучше применить то или иное оборудование, что позволяет металлургам экономить там, где можно обойтись без шахтовой добычи ископаемых.

Главное сырье алюминиевой промышленности это бокситы. Бокситы перерабатываются на глинозем. Затем из криолит-глиноземного расплава получают алюминий. Преимущественно бокситы распространены во влажных тропиках и субтропиках. Где протекают процессы глубокого химического выветривания горных пород. Сорок два процента мирового запаса бокситов располагает Гвинея. Затем идёт Австралия – 18,5%, Бразилия – 6,3%, Ямайка – 4,7%, Камерун -3,8% и Индия – 2,8%. Первое место занимает Австралия по масштабам добычи – 42,6 млн. т в 1995г. Основные добывающие районы – Западная Австралия, север Квинсленда и Северная территория. В России бокситы добываются в Ленинградской области, на Урале, Тиммане. Добыча бокситов, в США в ведется открытым способом в Алабаме, Арканзасе и Джорджии. Суммарный объем составляет 35 тыс.т в год.

Магний.

Сравнительно недавно в промышленности стал применяться магний. Значительная часть получаемого магния во время второй мировой войны шла на изготовление зажигательных снарядов, бомб, осветительных ракет и других боеприпасов. Главная область его применения в мирное время – производство легких сплавов на основе магния и алюминия (магналин, дуралюмин). По своим физическим свойствам магнийалюминиевые сплавы – литейные (4-13% магния) и деформируемые (1-7% магния) прекрасно подходят для получения кованых деталей и фасонных отливок в разных отраслях машиностроения и приборостроения. В 1935г. мировое производство магния составило 1,8 тыс.т. В 1943 – 238 тыс.т, в 1988 – 364 тыс.т. . Кроме того, в 1995г. было произведено около пяти млн.т соединений магния. Практически неограниченны и приурочены ко многим районам земного шара запасы сырья, пригодного для получения магния и его многочисленных соединений. Широко распространены в природе содержащие магний доломит и эвапориты (карналлит, бишофит, каинит и др.). Установленные мировые запасы магнезита оцениваются в двенадцать миллиардов тонн. Брусита – в несколько миллионов тонн. Соединения магния в природных рассолах могут содержать миллиарды тонн этого металла. В 1995 г. около сорока одного процента мирового производства металлического магния и двенадцати процентов его соединений приходится на долю США. Турция и КНДР крупные производители металлического магния. Крупные производители соединений магния – Россия, Китай, КНДР, Австрия, Турция и Греция. В США металлический магний производится в штатах Техас, Юта и Вашингтон. Оксид магния и другие его соединения получают из морской воды в Калифорнии, Флориде, Делавэре, и Техасе. Из подземных рассолов в Мичигане. Также путем переработки оливина в Северной Каролине и Вашингтоне. Неисчерпаемые запасы магнезиальных солей заключены в рапе залива Кара-Богаз-Гол.

Медь

Один из самых распространенных и наиболее ценный цветных металлов и наиболее ценный это медь. Электротехническая промышленность является крупнейшим потребителем меди. Она использует медь для силовых кабелей, телеграфных и телефонных и проводов, а также в генераторах, электродвигателях и коммутаторах. Применяется медь ещё в автомобилестроении и строительстве. Она расходуется на производство бронзы, латуни и медно-никелевых сплавов. Для получения меди наиболее важным сырьем является халькопирит и борнит (сульфиды меди и железа), халькозин (сульфид меди). Также самородная медь. В первую очередь окисленные медные руды состоят из малахита (карбоната меди). Часто обогащается на месте добытая медная руда. Затем рудный концентрат направляется на медеплавильный завод. Далее – на рафинирование для получения чистой красной меди. Распространенный и дешевый способ переработки многих медных руд – гидрометаллургический: жидкостная экстракция и электролитическое рафинирование черновой меди. В пяти регионах мира преимущественно распространены медные месторождения. Они находятся: в Скалистых горах США; докембрийском (Канадском) щите в пределах штата Мичиган (США) и провинций, Онтарио, Квебек и Манитоба (Канада); на западных склонах Анд, особенно в Перу и; Чили на Центрально-Африканском плато – в медном поясе Замбии и Демократической Республики Конго. Также в России, Узбекистане, Казахстане и Армении. В 1995г основные производители меди: Чили – 2,5 млн. т, США – 1,89 млн. т, Канада -730 тыс. т, Индонезия -460 тыс. т, Перу 405 тыс. т, Австралия 394 тыс. т, Польша – 384 тыс. т, Замбия – 342 тыс. т, Россия – 330 тыс. т. Медные руды в США добываются в основном в Аризоне, Нью-Мексико, Мичигане, Юте и Монтане. Добывается и перерабатывается 77 тыс. т медной руды в сутки на крупнейшем руднике Бингем-Каньон штата Юта. Главная отрасль горнодобывающей промышленности Чили это добыча меди. Там сосредоточено примерно двадцать два процента ее мировых запасов. На месторождении Чукикамата добывают больше всего медной руды. В пустыне Атакама на севере страны открыто в 1981г самое крупное в мире неразрабатываемое меднорудное тело Эскондида (с запасами руды 1,8 млрд. т при содержании меди 1,59%).

Свинец

При изготовлении автомобильных аккумуляторов и присадок тетраэтилата свинца к бензину главным образом используется свинец. В последнее время применение токсичных свинцовых присадок сокращается. В связи с ограничениями на использование этилированного бензина. Около четверти добываемого свинца расходуется на нужды связи, строительства, электронной и электротехнической промышленности, на изготовление боеприпасов, красителей (свинцовых белил, сурика и др.), хрусталя и свинцового стекла и керамических глазурей. Свинец применяется в антифрикционных сплавах, в качестве балластных грузов или гирь, в керамическом производстве, для изготовления типографских шрифтов. Из него делают трубы и контейнеры для радиоактивных материалов. Для защиты от ионизирующего излучения свинец является основным материалом. Повторному использованию подлежит большая часть свинца. Исключение составляют стеклянные и керамические изделия, химикаты и пигменты. Могут покрываться в значительной степени за счет переработки металлолома потребности в свинце. Галенит (свинцовый блеск), представляющий собой сульфид свинца – главный рудный минерал свинца. Он часто содержит также примесь серебра, которое извлекается попутно. Образуя полиметаллические руды галенит обычно ассоциирует со сфалеритом – рудным минералом цинка и нередко с халькопиритом – рудным минералом меди. В сорока восьми странах ведётся добыча свинца. В 1995г ведущие производители мировой добычи являются Австралия – 16% , Китай – 16%, США – 15%, Перу – 9% и Канада 8%. Добыча ведется в значительных объёмах также в Казахстане, России, Швеции, Мексике, ЮАР и Марокко. В США, в 1995г, основной производитель свинцовой руды – штат Миссури. Где в долине реки Миссисипи восемь рудников дают 89% общей добычи свинца в стране. Другие районы добычи – штаты Колорадо, Монтана и Айдахо. Запасы свинца на Аляске связаны с серебряными, цинковыми и медными рудами. В Канаде большая часть разрабатываемых месторождений свинца находится в провинции Британская Колумбия. Свинец всегда ассоциирует с цинком в Австралии. Основные месторождения находятся – Брокен-Хилл (Новый Южный Уэльс) и Маунт-Айза (Квинсленд). В Казахстане имеются крупные свинцово-цинковые месторождения. Это Рудный Алтай, Казахский мелкосопочник. Также имеются в Узбекистане, Таджикистане, Азербайджане. Основные месторождения свинца в России сосредоточены на Алтае, в Забайкалье, Якутии, Приморье, на Северном Кавказе и Енисее.

Цинк

Цинк известен с древности, синевато – белый металл. Он широко применяется для производства латуни и других сплавов. Также цинк применяется для цинкования – нанесения гальванических покрытий, предохраняющих от ржавления поверхности стальных и железных листов, труб, проводов, металлических сеток, фасонных соединительных деталей трубопроводов. Его соединения служат пигментами, люминофорами и т.д. Основной минерал цинковых руд является сфалерит (сульфид цинка). Он часто ассоциирует с галенитом или халькопиритом. Канада занимает первое место в мире по добычи и запасам цинка. В 1995г это составило 16,5% мировой добычи, 1113 тыс. т. Значительные запасы цинка сосредоточены: в Китае – 13,5%, Австралии – 13%, США- 10%, Перу -10% и Ирландии около трёх процентов. В пятидесяти странах ведётся добыча цинка. Цинк извлекается в России из медноколчеданных месторождений Урала. Также из полиметаллических месторождений в горах Южной Сибири и Приморья. Крупные запасы цинка сосредоточены в Рудном Алтае (Восточный Казахстан – Лениногорск и др.), на долю которого приходится более пятидесяти процентов добычи цинка в странах СНГ. Также в Азербайджане, Узбекистане (месторождение Алмалык) и Таджикистане добывают цинк. В США штат Теннеси занимает ведущее место по добычи цинка – 55%. За ним следуют штаты Нью-Йорк и Миссури. Другие значительные производители цинка являются Монтана, Колорадо, Айдахо и Аляска. Важнейшие цинковые рудники в Канаде находятся в Британской Колумбии, Квебеке, Онтарио, Манитобе и Северо-Западных Территориях.

Никель

Для получения никелевой стали используется около 64% всего производимого в мире никеля. Из никелевой стали станки, инструменты, броневые листы и плиты, посуду из нержавеющей стали и другие изделия. Шестнадцать процентов никеля расходуется на гальванические покрытия (никелирование) стали, латуни, меди и цинка. Девять процентов – на суперсплавы для турбин, авиационных креплений, турбокомпрессоров и т.п. Никель применяется при чеканке монет. Например, американская пятицентовая монета содержит двадцать пять процента никеля и семьдесят пять меди. В соединениях с серой и мышьяком никель присутствует в первичных рудах. Во вторичных месторождениях (корах выветривания, латеритах) образует рассеянную вкрапленность водных никелевых силикатов. На долю России и Канады приходится половина мировой добычи никеля. Крупномасштабная добыча ведется также в Австралии, Новой Каледонии, Индонезии, ЮАР, в Китае, на Кубе, Доминиканской Республике и Колумбии. Занимающей первое место по добыче никелевых руд (22% мировой добычи) в России, основная часть руды извлекается из медно-никелевых сульфидных месторождений района Норильска (Таймыр)и отчасти района Печенги (Кольский п-ов). Также на Урале разрабатывается силикатно-никелевое месторождение. Канада, прежде производившая восемьдесят процентов никеля в мире за счет одного крупнейшего медно-никелевого месторождения Садбери (пров.Онтарио). Ныне уступает России по объему добычи. Никелевые месторождения в Канаде также разрабатываются в Манитобе, Британской Колумбии и других районах. Месторождения никелевых руд в США отсутствуют. Никель извлекают в качестве побочного продукта на единственном заводе по рафинированию меди. Также вырабатывают из скрапа (металлолома).

Кобальт

Для промышленных и авиационных газотурбинных двигателей кобальт составляет основу сплавов исключительно высокой прочности (суперсплавы). Также для изготовления мощных постоянных магнитов. Оцениваются примерно в 10,3 млн. т. мировые запасы кобальта. Добывается большая часть в Конго (ДРК) и Замбии. Значительно меньше в Канаде, Австралии, России (на Урале), Казахстане, на Украине. Кобальт не производится, хотя его непромышленные запасы (1,4 млн. т) имеются в Миннесоте (0,9 млн. т), Айдахо, Калифорнии, Миссури, Монтане, на Аляске и Орегоне.

Олово

Для изготовления белой (луженой) жести используется олово. Эта жесть (сталь, покрытая тонкой пленкой олова) идеально подходит для хранения пищевых продуктов из-за нетоксичности. В США двадцать пять процентов олова расходуется на изготовление консервных банок. Есть ещё другие аспекты применения олова – припай, изготовление шпатлевок, бронзы, баббитов, оловянной фольги и других сплавов. Главный, до недавнего времени – единственный, рудный минерал олова – касситерит (оловянный камень). Он встречающийся главным образом в кварцевых жилах, связанных с гранитами. Также в аллювиальных россыпях. На россыпные месторождения Юго-Восточной Азии приходится почти половина мировой добычи олова. Пояс протяженностью 1600 км и шириной до 190 км от о.Банка (Индонезия) до крайнего юго-востока Китая. Одним из крупнейших мировых производителей олова является Китай. В 1995 г составило 61 тыс. т. Далее идут Индонезия – 44 тыс. т, Малайзия -39 тыс. т, Боливия – 20 тыс. т, Бразилия – 15 тыс. т и Россия – 12 тыс. т. Добыча ведется в значительных масштабах также в Австралии, Канаде, Конго (ДРК) и Великобритании.

Молибден

В производстве легированных сталей для станкостроения, нефтегазовой, химической и электротехнической промышленности и транспортного машиностроения применяется молибден. Он также применяется для производства броневых плит и бронебойных снарядов. Молибденит (сульфид молибдена) главный рудный минерал молибдена. Он мягкий черного цвета с ярким металлическим блеском. Этот минерал часто ассоциирует с сульфидами меди (халькопирит и др.) или вольфрамитом, реже – касситеритом. По выпуску молибдена занимают США, занимает первое место в мире. Добыча в 1995г выросла до 59 тыс. т (1992 – 49 тыс. т). В Колорадо (на крупнейшем в мире руднике Хендерсон) и Айдахо добывают первичный молибден. Молибден в качестве побочного извлекают продукта в Аризоне, Монтане, Калифорнии, и Юте. По добыче делят второе место Чили и Китай – по 18 тыс. т. На третьем месте Канада – 11 тыс.т. На эти три страны приходится восемьдесят восемь процентов мирового производства молибдена. В Забайкалье, Кузнецком Алатау и на Северном Кавказе добываются в России молибденовые руды. Небольшие месторождения медно-молибденовые имеются в Армении и Казахстане.

Вольфрам

В состав сверхтвердых износостойких инструментальных сплавов, в основном в форме карбида входит вольфрам. В нитях накаливания электроламп он используется. Вольфрамит и шеелит – главные рудные металлы. В Китае сосредоточено сорок два процента мировых запасов вольфрама (в основном вольфрамит). Россия занимает второе место по производству вольфрама (в форме шеелита). В 1995г составило 4,4 тыс. т. На Кавказе, в Забайкалье и на Чукотке находятся основные месторождения. В Канаде, США, Германии, Турции, Казахстане, Узбекистане, Таджикистане. В США имеются крупные месторождения. Также действует один вольфрамовый рудник в Калифорнии.

Висмут

Для производства легкоплавких сплавов используется висмут. В ядерных реакторах жидкий висмут служит теплоносителем. В медицине, оптике, электротехнике, текстильной и других отраслях промышленности применяются соединения висмута. В основном попутно при выплавке свинца получают висмут. Минералы висмута являются сульфид висмутин, самородный висмут, висмутовые сульфосоли. Они присутствуют в рудах меди, молибдена, серебра, никеля и кобальта, в некоторых месторождениях урана. Непосредственно из висмутовой руды добывают висмут только в Боливии. Мировые лидеры в 1995г по производству висмута являются Перу – 1000 т, Мексика – 900 т, Китай – 700 т, Япония – 175 т, Канада – 126 т. Значительные запасы висмутовой руды обнаружены в Таджикистане и Узбекистане. В значительных количествах висмут извлекают из полиметаллических руд в Австралии. Висмут в США получают только на одном заводе по рафинированию свинца в Омахе штат Небраска.

Сурьма

Сурьма блестящий серебристый хрупкий металл. Сурьма используется в полупроводниках, в химической промышленности, при изготовлении керамики и стекла. Она применяется в качестве отвердителя свинца в автомобильных аккумуляторах. Основная область применения сурьмы – антипирены (антивоспламенители) – составы (преимущественно в форме оксида Sb2O3), понижающие горючесть древесины, тканей и других материалов. Антимонит (стибнит), сульфид сурьмы главный рудный минерал очень часто ассоциирующий с киноварью (сульфидом ртути), иногда с вольфрамитом (ферберитом). Мировые запасы сурьмы, оцениваемые в шесть миллионов тон. Они сосредоточены главным образом в Китае (52% мировых запасов). Ттакже в Боливии, Киргизии и Таиланде (по 4,5%), ЮАР и Мексике Залежи сурьмы в США встречаются в Айдахо, Неваде, Монтане и на Аляске. Промышленные месторождения сурьмы в России известны в Республике Саха (Якутия), Красноярском крае и Забайкалье.

Ртуть

Единственный металл и минерал жидкий при обычной температуре. Он затвердевает при температуре 38,9 C. Термометры, барометры, манометры и другие приборы в которых используется ртуть. Она используют в электротехнической аппаратуре – ртутных газоразрядных источниках света: люминесцентных светильниках, ртутных лампах. Также для изготовления красителей, в стоматологии и прочее. Киноварь, сульфид ртути ярко-красного цвета, единственный рудный минерал ртути. После ее окислительного обжига в дистилляционной установке происходит конденсация паров ртути. Очень токсичны ртуть и особенно ее пары. Гидрометаллургический способ, менее вредный, применяется для получения ртути. Киноварь переводится в раствор сульфида натрия, после чего ртуть восстанавливается до металла алюминием. Мировое производство ртути составило 3049 т в 1995г. Выявленные ресурсы ртути оценивались в 675 тыс. т. Главным образом – в Испании, Италии, Югославии, Киргизии, на Украине и в России. Крупнейший производитель ртути это Испания -1497 т. Далее Китай -550 т, Алжир -290 т и Мексика – 280 т. Получения ртути главный источник служит месторождение Альмаден на юге Испании. Оно известное уже почти две тысячи лет. Некоторое количество ртути извлекают в качестве побочного продукта при добыче золота в Юте и Неваде. В США киноварь добывается на одном руднике в Неваде. Небольшие месторождения на Чукотке, Камчатке и Алтае имеются в России. Издавна разрабатываются месторождения Хайдаркан и Чаувай в Киргизии.

Россия располагает крупными запасами руд цветных металлов. Отличительной их особенностью является чрезвычайно низкий процент содержащегося в них металла. Поэтому руды почти всех цветных металлов подвергаются обогащению. Основные запасы размещаются на территории Урала, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока и других районов страны.

Месторождения медных руд. Медь является важнейшим цветным металлом. Она отличается малым содержанием металла в руде (1-2%) и залегает часто в сочетании с цинком, свинцом, золотом, серебром. Крупные месторождения медных руд разведаны на Урале, Восточной Сибири, Северном Кавказе.

На Урале наиболее крупные месторождения - Дегтярское, Красноуральскос, Кировоградское, Ревдинское - расположены в Свердловской области. В Челябинской области находится Карабашское месторождение, в Оренбургской - Гайское, Блявинское.

Месторождения меди имеются в Восточной Сибири в Красноярском крае: Норильское, Талнахское, Октябрьское. В Читинской области расположено уникальное Удоканское месторождение, на Северном Кавказе - Урупское и Худесское месторождения (Ставропольский край).

Месторождения полиметаллических руд. Полиметаллические свинцово-цинковые руды России сосредоточены в Западной Сибири (Салаирская группа), Восточной Сибири (Нерчинская группа, Горев-ское месторождение в Красноярском крае, в Республике Тыва), на Дальнем Востоке (Тетюхинская группа).

Месторождения никеля и кобальта. Главные месторождения руд никеля размещены на территории Мурманской (Каула), Оренбургской (Буруктальское) и Челябинской (Черемшанское) областей, Красноярского края (Норильское, Талнахское).

Основная масса производимого в стране кобальта осуществляется переработкой комплексных руд.

Месторождения олова. Главный район размещения - Дальний Восток. Наиболее крупные месторождения - в районах хребтов Малый Хинган и Сихотэ-Алинь, Южном Приморье и бассейне р.Яны.

Месторождения легких металлов. Ведущая роль в промышленном производстве принадлежит алюминию. Для его получения используются три основные вида исходного сырья - бокситы, нефелины и алуниты.

Бокситы представляют собой осадочную породу, которая содержит глинозем, кремний и закись железа. Содержание глинозема в бокситах колеблется в пределах 40-70%. Месторождения бокситов разведаны на Урале (в Свердловской области - Североуральское, в Челябинской области - Южно-Уральское), на Северо-Западе (в Ленинградской области - Тихвинское), на Севере (в Архангельской области - Се-веро-Онежское), а также в Западной Сибири (в Кемеровской области), Восточной Сибири (в Красноярском крае и Республике Бурятия).

Месторождения благородных металлов. Основные месторождения золота встречаются в коренных породах в виде кварцево-золотоносных жил 1 и в россыпях. Они расположены на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке. Добыча серебра производится из свинцово-цинковых руд преимущественно в районах Сибири.

Месторождения нерудных полезных ископаемых

Нерудные полезные ископаемые представлены месторождениями фосфоритов, апатитов, калийных и каменных солей, известняками мергелями, глинами, песчаниками, серой, а также графитом, асбестом, слюдой, мрамором, кварцем, плавиковым шпатом и др.

Фосфориты и апатиты являются исходным сырьем, из которого вырабатываются фосфорные удобрения. Крупнейшее месторождение апатитов - Хибинское - расположено на Кольском полуострове в районе г.Кировска. Балансовые запасы этого месторождения оцениваются в 2,7 млрд.т. Добываемые здесь апатитовые руды поставляются как сырье основным суперфосфатным заводам страны, а также служат сырьевой базой для получения глинозема, так как содержат большое количество нефелина.

Основные месторождения фосфоритов расположены в европейской части страны. Наиболее крупное из них расположено в Кировской области (Вятско-Камское месторождение), в Московской (Егорьевское), в Курской (Курско-Щигровское), в Брянской (Полпинское), в Ленинградской области (Кингисеппское месторождение). Отдельные месторождения фосфоритов имеются также в Башкортостане и в Чувашии.

Калийные соли служат исходным сырьем для производства калийных удобрений. Крупнейшее месторождение калийных солей - Верхнекамское, расположено на Урале в Пермской области, где содержится основная часть всех запасов калийных солей России. Балансовые запасы его оцениваются в 21,7 млрд.т.

Для получения серной кислоты используются сера и серный колчедан. Значительные запасы серы и самородной серы расположены в Самарской области, а также на Северном Кавказе (Республика Дагестан) и на Дальнем Востоке (Хабаровский край). Основным районом залежей и добычи серного колчедана является Урал.

Запасы поваренной соли выявлены на Урале (месторождения Верхнекамское в Пермской области, Илецкое в Оренбургской области), в Нижнем Поволжье (Баскунчакскос и Эльтонское), в Восточной Сибири (Усольское в Иркутской области), на Дальнем Востоке (Олскмин-ское в Республике Саха).

Месторождения слюды имеются на севере в Республике Карелия и в Мурманской области, на Урале, в северных районах Сибири, а также на Дальнем Востоке (Республика Саха).

Алмазы - это минерал, состоящий из чистого кристаллического углерода, образуются в изверженных породах, кимберлитах. Крупнейшие месторождения алмазов сосредоточены в Республике Саха (Якутия) в средней части бассейна рек Лены и Вилюй, по верхнему течению р.Алдан и бассейнах р.Алдан и Оленек. Имеются запасы алмазов в бассейне р.Вишеры в Пермской области. Наибольшее промышленное значение имеют кимберлитовые трубки "Мир", "Айхал", "Удачная", расположенные в среднем течении р.Вилюй. Крупные месторождения алмазов разведаны и подготовлены для открытой разработки в Архангельской области. Выявленные месторождения расположены в 90 км севернее Архангельска и включают пять алмазных кимберлитовых трубок.

К основным цветным металлам относятся – медь, цинк, алюминий, титан, магний, олово, свинец, никель. Добыча цветных металлов обусловлена широким использованием этих элементов в различных отраслях деятельности человека. Сегодняшнюю жизнь невозможно представить без алюминия широко использующегося в авиастроении, меди – главного элемента для производства электрических кабелей, цинка – использующегося в качестве коррозионностойкого слоя в производстве стали, свинца – пластины из которого используются для защиты от проникающего излучения, а химические соединения применяются для производства мощных взрывчатых веществ (нитрат свинца) и детонаторов (азид свинца). Это лишь малая часть отраслей существование которых требует добычи цветных металлов и их обработки. Поэтому цветная металлургическая промышленность так широко развита сегодня в мире.

Рассмотрим месторождения самых распространенных в промышленности цветных металлов:

1) Медь. Медные руды, отличаются очень малым содержанием меди в руде (от 0.3 до 3%), обычно залегают вместе с цинком, свинцом, реже – золотом, серебром. К основным медным месторождениям России относятся:

Дегтярское, Красноуральское, Кировоградское, Ревдинское – расположены в свердловской области (Урал); Удоканское месторождение – в Челябинской области; Урупское и Худесскре месторождения – на Северном Кавказе (Ставропольский край). Из них наибольшее содержание меди приходится на Удоканское месторождение (14 млн. т).

Крупнейшим медным месторождением в мире, является месторождение Чукикамата (26 млн т) и Эскондида (23.6 млн т), расположенные в Чили. Интересно, что месторождение Чукикамата начали обрабатывать более 100 лет назад. Так же крупными месторождениями считаются: Грасерг (27.1 млн т) в Индонезии, Кольяуаси (17 млн т) в Чили, Антамина в Перу, Салобу и Сосегу в Бразилии, Нурказган в Казахстане и др.

2) Цинк. В отличии от меди, которая была основным из первых металлов освоенных человеком (Медный век), в природе, как самородный металл не встречается. Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих 1-4% Zn в виде сульфида. То есть классификация цинковых месторождений как таковых, по сути, бессмысленна – так как цинк извлекается из руды, как вторичный продукт, следовательно может быть отнесет ко всем выше перечисленным месторождениям.

3) Свинец. Свинец так же не подлежит классификации по отдельным месторождениям. Так как извлекается, как и цинк в качестве вторичного продукта из полиметаллических руд. Особого внимания заслуживают свинцово-цинковые руды, для которых характерно большее содержание свинца и цинка, однако, эти руды так же содержат в себе медь, серебро, золото, висмут и др.

4) Алюминий. Al – высокоактивный химический элемент, поэтому нахождение его в природе в чистом виде исключено. Боксит – является основным промышленным сырьем для алюминиевой промышленности, его запасы распределены очень неравномерно и ограничены. В мире существует семь бокситоносных районов:

Западная и Центральная Африка (основные залежи в Гвинее);

Южная Америка: Бразилия, Венесуэла, Суринам, Гайана;

Карибский регион: Ямайка;

Океания и юг Азии: Австралия, Индия;

Китай;

Средиземноморье: Греция и Турция;

Урал (Россия);

По данным геологической службы США мировые ресурсы бокситов оцениваются в 55-76 млрд. т, которые распределяются между отдельными регионами следующим образом: Африка – 32%, Южная Америка и страны Карибского бассейна – 21%, Азия – 18%, прочие регионы – 6%.

5) Никель. Обычно разрабатываются месторождения сульфидных и силикатных никелевых руд, содержащих 1-2% Ni. По своим спецификациям никелевые месторождения подразделяются:

Медно-никелевые сульфидные месторождения: Норильское (в т. ч. Талнахское и Октябрьское), Мончегорское, Каула и др.

Никелевые силикатные и кобальт-никелевые силикатные, приемущественно пластообразные месторождения Южного Урала и Побужья, а так же месторожденья Кубы, Индонезии, Новой Каледонии и Австралии.

3. Руды цветных металлов

Руды цветных металлов делятся на две основные группы: легкие алюминий, магний и тяжелые медь, цинк, свинец, олово. Среди легких цветных металлов по объемам производства и потребления резко преобладает алюминий.

Алюминий - руда алюминия были открыт в 1865 г. В 1886 году был изобретен способ получения алюминия путем электролиза криолита глиноземных расплавов. Алюминий благодаря своей легкости плотность 2,7 г/см3, высокой электропроводности, большой коррозионной устойчивости и достаточной механической прочности особенно в сплавах с Cu, Si, Mg, Mn, Zn, Ni и другими металлами нашел применение в авиационной его называют крылатым металлом, автомобильной и электротехнической отраслях промышленности, на транспорте, в строительстве, а также при изготовлении упаковочных материалов. Некоторые сорта бокситов используют для производства абразивов и огнеупоров.

В эндогенных условиях алюминий концентрируется в щелочных нефелин и лейцит содержащих породах и анортозитах. Он накапливается также при процессах алунитизации, связанных с гидротермальной переработкой кислых вулканических образований.

В экзогенных условиях алюминий в форме коллоидных соединений мигрирует и осаждается в прибрежной зоне водоемов.

Алюминий входит в состав около 250 минералов, но промышленное значение из них в настоящее время имеют бемит и диаспор AlO(OH), гиббсит гидраргиллит Al(OH)3, нефелин Na34, лейцит K и алунит KAl3(OH)62. Перспективны для извлечения алюминия кианит, силлиманит, андалузит и каолинит.

Бокситы - важнейшая алюминиевая руда. Это горная порода, состоящая из гидроксилов алюминия, оксидов и гидроксидов железа, глинистых минералов и кварца. В промышленных бокситах содержание Al2O3 больше 28%, соотношение Al2O3SiO2 не меньше 2,6, содержание железа должно быть меньше 7,5%. Все бокситовые месторождения относятся к экзогенным образованиям.

Бокситы характеризуются высоким содержанием глинозема 51-62%, низким содержанием кремнезема 1-2%, оксидов железа 2-6%.

Магний - один из самых распространенных металлов в земной коре. Он входит в состав многих минералов: карбонатов, силикатов и др.

К числу важнейших из таких минералов относятся, в частности, углекислые карбонатные породы, образующие огромные массивы на суше и даже целые горные хребты - магнезит MgCO3 и доломит MgCO3ћCaCO3. Под слоями различных наносных пород совместно с залежами каменной соли известны колоссальные залежи и другого легкорастворимого магнийсодержащего минерала - карналлита MgCl2ћKClћ6H2O. На поверхности Земли магний легко образует водные силикаты тальк, асбест, примером которых может служить серпентин 3MgOћ2SiO2ћ2H2O. Однако природные соединения магния широко встречаются и в растворенном виде. Кроме различных минералов и горных пород, 0,13% магния в виде MgCl2 постоянно содержатся в водах океана и в соленых озерах и источниках. Металлический магний был впервые получен в 1828 г. Основной способ получения магния - электролиз расплавленного карналлита или MgCl2. Металлический магний имеет важное значение для народного хозяйства. Он используется при изготовлении сверхлегких сплавов для авиационной и ракетной техники, как легирующий компонент в алюминиевых сплавах, как восстановитель при магния термическом получении металлов титана, циркония, в производстве высокопрочного “магниевого” чугуна с включенным графитом.

Медь - обладает комплексом замечательных свойств - высокой электропроводностью, химической устойчивостью, пластичностью, способностью образовывать сплавы с различными металлами. Наиболее широко применяются сплавы меди с оловом бронза и цинком латунь, с никелем мельхиор и алюминием алюминиевые бронзы. Сплавы используются в электротехнике, средствах связи, транспорте, машиностроении, пищевой и химической отраслях промышленности. По объему производства и потребления медь занимает третье место после железа и алюминия.

Медь извлекается из сульфидных руд до 80%. Остальная добыча приходится на карбонаты, оксиды, силикаты и самородную медь. Минимальное промышленное содержание - 1%, при больших запасах комплексных руд допускается как приемлемое для промышленной отработки содержание 0,5%.

Месторождения меди весьма разнообразны. Среди промышленных месторождений выделяют: магматические, карбонатитовые, скарновые, гидротермальные плутоногенные медно порфировые, колчеданные, стратиформные медистые песчаники и сланцы.

Медные руды образуют зону протяженностью свыше 3 км. На месторождении насчитывается около 200 рудных тел, большая часть их сложена медно сульфидными, титаномагнетитовыми и апатитовыми рудами. Главные минералы - борнит, халькопирит, немного халькозина, ванадийсодержащий титаномагнетит, апатит. Медно сульфидное соединение имеет вкрапленный характер. Среднее содержание Cu 0,65%. Главным промышленным компонентом является медь, существенное значение имеют Fe, V, Ti и P. Отмечены примеси Au, Ag, Pd, Pt, Se и Te.

Свинец и цинк известен с древнейших времен. В Месопотамии и Египте он использовался за 6-7 тысяч лет до н. э. В настоящее время большая часть свинца используется для изготовления аккумуляторных батарей (63%), остальное применяется в производстве красителей и химикатов, оболочек кабеля, сплавов, боеприпасов и прочих изделий. Цинк применяется в производстве оцинкованной стали (47%), латуни, бронзы и других сплавов (19%), литья под давлением (14%) и прочей продукции.

Оба элемента характеризуются отчетливо выраженными халькофильными свойствами. Они выносятся гидротермальными растворами в виде комплексных соединений и осаждаются в форме сульфидов при температуре ниже 3000C.

Главные минералы свинца - галенит PbS, обычно содержит примеси Ag, Bi, Sb, джемсонит Pb4FeSb6S14, буланжерит Pb5Sb4S11; в зоне окисления церуссит PbCO3 и англезит PbSO4. Основные минералы цинка - сфалерит ZnS, содержащий примеси Cd, In, Ga, Ge; в зоне окисления смитсонит ZnCO3 и каламин Zn4 (OH)2 H2O.

Главные промышленные минералы свинцово-цинковых руд - галенит и сфалерит.

Простые по составу свинцово-цинковые руды. Полиметаллические руды являются комплексными. Помимо двух главных металлов в том или ином количестве могут присутствовать Cu, Sb, Bi, Sn. Попутные компоненты руд Cd, Au, Ag, Se, Te, Ge, Ga, Ta, In. В полиметаллических рудах сосредоточено более 80% мировых запасов Cd, около 50% Tl, 25-30% Ge, 20-25 Se, Te, In, 15-20% Ga и Bi. Эти руды дают 50% мировой продукции Ag. Свинцово-цинковые руды относятся к богатым при содержании Pb более 4% или Pb и Zn более 7%. Бедные руды характеризуются содержанием Pb 1,2-2% или суммы Pb и Zn не ниже 4%.

Свинец и цинк извлекают в основном из комплексных руд, содержащих Cu, Au, Ag и другие металлы. Среди промышленных месторождений Pb и Zn выделяются: скарновые, плутоногенные гидротермальные, колчеданные, стратиформные. Свинцово - цинковые месторождения связаны с вулканоплутоническими ассоциациями. Рудные тела ассоциируют с известковыми скарнами, они располагаются на удалении от контактов с интрузиями, характеризуются сложной морфологией. Состав скарнов определяется преобладанием геденбергита, в меньших количествах присутствуют гранат, волластонит. Руды обычно богатые сплошные и вкрапленные. Содержание Pb 6-12%, Zn 6-14%, Ag 30-300 г/т. Соотношения Pb и Zn близко 1:1. Типичные элементы-примеси Cd, Sn, Cu, In, Bi, Ag, Sb.

Олово - один из первых металлов, освоенных человеком.

Химическая устойчивость Sn, нетоксичность его солей и сплавов обусловили широкое применение его в виде белой жести в консервной отрасли промышленности 32% добычи. Кроме того, олово используется для получения бронз, латуни, баббитов 22%, припоев 29%, типографских шрифтов и химической промышленности 15%, в производстве красителей, в стекольной и текстильной отраслях промышленности. Олово - подвижный элемент, выносится из магматического очага гидротермальными растворами. В экзогенных условиях касситерит устойчив и образует россыпи. Всего известно 20 минералов олова, из них промышленное значение имеет касситерит SnO2, в меньшей степени используется станин Cu2FeSnS4 и некоторые другие более редкие минералы.

Богатые руды коренных месторождений содержат более 1% олова, рядовые - 0,4%, бедные - 0,1-0,4%. Россыпи разрабатываются при содержании касситерита 100-200 г/м3, иногда оно может достигать кг/м3 породы.

Олово извлекают из оловянных и комплексных олово вольфрамовых, олово серебряных и олово полиметаллических руд.

Список использованной литературы

1. Авдонин В.В. Месторождения металлических полезных ископаемых 1999г.

2. Смирнов В.И. Курс рудных месторождений 2-е изд. 1986г.

3. Еремин Н.И. Неметаллические полезные ископаемые 2004г.

4. Романович И.Ф. Месторождения полезных ископаемых 1986г.

5. Алексеенко В. А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых 1989г.

6. Колотов Б.А.Основы поисков рудных месторождений 1983г