Руда — горная порода, которая содержит металл в таком виде и в таком количестве, при которых технически возможно и экономически выгодно его извлекать из данной породы.
Медь — это первый металл, из которого человек начал изготавливать орудия труда. Затем наступил Железный век, и на первое место среди металлов вышло железо . Люди со временем научились выплавлять сталь (сплав железа с углеродом и другими элементами). Сейчас сталь является важнейшим материалом для машиностроения.
Современные отрасли машиностроения, которые начали развиваться в (XX) веке, используют большое количество других металлов, которые обладают специфическими свойствами. К таким отраслям относятся авиастроение, электроника, космонавтика, робототехника. На современном этапе промышленность использует более (70) различных металлов.
Источник: www.yaklass.ru
Естествознание. 4 класс. Рудные полезные ископаемые. Что такое черный металл /22.02.2021/
Рудные полезные ископаемые: что это такое, как их добывают, примеры
Нельзя представить жизнь человека без металлических предметов – техника, посуда, здания, все это изготовлено благодаря постоянному производству. Но где этот процесс берет свое начало? Изначально, для получения сырья, используются минеральные руды, которые добываются в карьерах и шахтах.
Руда – это минеральные ресурсы, которые имеют в составе большое количество металлов. Из нее выплавляют сплавы, которые в дальнейшем используются в производстве. Внешним видом они напоминают камни, на которых есть блестящие вкрапления. Некоторые люди даже не догадываются, как выглядит стальная ложка, прежде чем она попадает в плавильные печи для переработки руды. Полезные ископаемые залегают глубоко под землей, поэтому их добывают шахтным и карьерным способом.
Какие существуют виды рудных ископаемых
В мире насчитывается более 200 категорий металлической руды, по типу превалирующего компонента, но ученые выделили обширную классификацию. Она меньше, поэтому пользоваться ей намного удобнее.
Стандартная классификация видов металлических руд, которая общепринята всеми странами выглядит так:
Еще есть классификация по насыщенности – богатые и бедные. Она считается по количеству металлической части в руде. В железной – богатые от 50%, бедные от 20%. Цветные металлы добывать намного сложнее, а богатыми породы считаются от 6%. Бедные полезные ископаемые относятся к нерудным, ведь порода может оказаться источником силикатов, кремния или серы.
Цветная металлургия – одна из самых опасных для экологии Земли. Во время производства в воздух выбрасывается огромное количество вредных химических веществ, поэтому такие предприятия располагаются в дали от городов.
Железная руда – основа основ
Железная руда – это горная или вулканическая порода, которая имеет в своем составе большое количество метала, а ее переработка на производстве выгодна. Другими словами, если в камне меньше 20% железа, он не может считаться металлической рудой. Ее используют для выплавки металлов – стали, чугуна, сплавов.
Образуется железная руда тремя путями:
- Магматический;
- Метаморфизм;
- Осадочный.
Первый объясняется тем, что во время извержения вулканов, металлы расплавляются и смешиваются с горными породами, а вследствие текучести магмы, они вырываются на поверхность и застывают. Большинство примесей, которые имеют низкую огнеупорность, выгорают при высоких температурах, поэтому процент содержания железа в таких рудах очень высокий. Магматические полезные ископаемые – самые распространенные в мире, их месторождения находят в окрестностях вулканов, что потухли еще несколько тысячелетий назад.
Метаморфический процесс – это тоже следствие высоких температур. Вещества, которые находятся на большой глубине, подвергаются воздействию давления и нагревания, в результате чего, их кристаллическая структура меняется. Пласты, где залегают рудные полезные ископаемые, выходят на поверхность во время движения тектонических плит. Также, горные образования, под которыми залегают полезные ископаемые, со временем разрушаются, что облегчает добычу ценных материалов.
Подобный механизм осаждения имеет и золото, которое вымывалось из горной породы проточными водами. Этот процесс стал причиной золотой лихорадки в США. Сейчас небольшие страны занимаются подобным способом добычи драгоценного метала.
Добывать руду в промышленных масштабах начали еще до нашей эры. Этот процесс археологи отслеживали очень долго. Изначально, человек научился обрабатывать изначально бронзовую руду, затем железную и драгоценные металлы.
Добыча рудных полезных ископаемых позволила человеку развивать технологии, оружие, строительство и другие сферы.
Современное производство металла из руды
Руда представляет собой камень, в котором большое количество силикатов. Чтобы отсортировать богатые камни и пустую породу, используют электромагнитный сепаратор. Для отделения метала от руды, она дробится на мелкие части и обрабатывается химикатами. Этот процесс называется обогащением.
Очистка руд черных металлов
Есть несколько способов очистить руду – магнитными устройствами, кислотами, вибрационным методом, но сейчас, чаще всего используют флотацию. Для этого используют тяжелые жидкости и суспензии. Сосуд, куда помещается измельченная руда, наполняется раствором, и через него подается большой напор воздуха под давлением, в результате чего, металл с пеной поднимается вверх, а пустая порода осаждается на дно. Для выплавки металла из руды необходимы высокие температуры, в которых сгорают мелкие частички породы.
Это самый простой и быстрый способ обогащения, он не требует большого количества операций, и относительно дешевый. Получившиеся металлические частицы расплавляют в доменных или сталеплавильных печах, делая заготовки для дальнейшего использования в производстве.
Существует и нехимическая очистка – в вибрационных бункерах, где с помощью больших частот колебания, разрушается горная порода, превращаясь в песок она просыпается сквозь сито, а на поверхности остаются частички металла. Но это не всегда помогает полностью отделить породу от железняка, поэтому его комбинируют с химическим методом.
Создавайте будущее вместе с нами
Присоединяйтесь к нашей команде: мы создаем финтех-сервисы для 28 млн клиентов и опережаем рынок на 5 лет. Работаем на результат и делаем больше, чем от нас ждут.
В доменных печах выплавляются чугунные заготовки для производства, чтобы из него получилась сталь, к нему добавляют примеси других сплавов, металлолом.
Обычно, заводы располагают в местах, где залегают полезные ископаемые, чтобы не терять время на перевозку.
Очистка руд цветных металлов
Цветные металлы намного реже встречаются в природе, по сравнению с черными. Их можно разделить на тяжелые (медь, бронза, свинец, никель, цинк, кобальт) и легкие (титан, алюминий, магний).
Один из самых распространенных примеров полезных ископаемых – алюминий. Бокситы и нефелиновые руды, они обрабатываются, в результате чего образуется глинозем – белый порошок, похожий на крахмал. Его химический состав – Al2O3. Чистый алюминий получают методом электролиза, когда под воздействием направленного тока, молекула преобразуется в катионы – Al+ и O-. Они оседают на противоположно заряженных электродах, в результате чего и получается чистый алюминий.
Извлеченный из глинозема металл, заливают в миксер, где происходит его смешивание с другими материалами, для придания ему нужных пластических свойств. Из полученного состава отливают алюминиевые чушки, которые отправляются на различные производства для дальнейшего использования.
Медь выделяется из медносульфидного концентрата, добываемый на рудниках. В его состав входит огромное количество металлов. Для отделения чистого материала, на металлургических предприятиях, используют пиротехнологии, которые предусматривают применение высоких температур.
Механизм получения меди не отличается от переработки черной руды – используется метод осаждения – фторирование. В дальнейшем, концентрат отправляется на завод, где и происходит его дальнейшее очищение от примесей. Его переплавляют под воздействием высоких температур, для получения черновой меди.
Более чистый продукт получают путем электролиза.
После этой процедуры остается шлам, который содержит в себе небольшие частицы драгоценных металлов (платина и золото). Этот продукт также перерабатывают, для получения чистого сырья, но их концентрация в отходах незначительная.
Более редкие металлы получают чаще всего химическим и электролитным путем. Они относятся к рудным полезным ископаемым, но их извлечение – сложный процесс. Например, титан. В природе он встречается только в виде химических соединений, черной руде и других горных породах.
Материал, в котором содержится титан называется ильменит, в его состав входит и оксид железа, отделить от которого сырье достаточно сложно. Изначально, он отправляется в плавильные печи вместе с углем, где и происходит разделение смеси на чугун и диоксид титана.
Для его разделения проводят хлорирование, в результате чего, получают тетрахлорид титана, это соединение уже не такое прочное, как с кислородом, поэтому из него легко получить чистый метал. Делают это с помощью магния – реакция называется восстановление. В процессе производства получается титановая губка, которая переплавляется на производствах для изготовления деталей самолетов, ракет и других деталей.
Мировые запасы руды
Руда, которая содержит металлы, очень важна для производства и технического прогресса человечества. По подсчетам ученых, на сегодняшний день в Земле содержится около 800 миллиардов тон железной руды. 80% всех залежей содержат бедные руды, в которых небольшое количество металла, а процесс их переработки достаточно трудоемкий.
Насчитывается несколько стран, на территории которых расположены богатые рудники. Например, в Китае – 8% от всего мирового запаса.
Одни из самых богатых стран – Россия (18%), Бразилия (17%), Австралия (14%), Украина (11%). Несмотря на эти цифры, Китай является бесспорным лидером производства черных металлов. Количество цветных металлов гораздо меньше, а их распространение подсчитывают по поясам – это большие бассейны, которые вытянуты на сотни километров.
Алюминиевых рудных ресурсов больше всего в Южной Америке и Австралии. Медные находятся в окрестности Кольдирьеров и Анд, поэтому мировое первенство по добычи этого метала принадлежит Чили. Второй по размерам пояс находится в Африке, на территории Замбии. В основном рудные полезные ископаемые залегают в местах высокой тектонической активности, изучая которые, аналитики проводят поиски новых месторождений. Россия в этом списке стоит на третьем месте.
Карта рудных полезных ископаемых составляется на основе аналитических исследований. Ученые изучают географические и исторические данные местности, оценивают близость к тектоническим разломам. Чаще всего, большие пласты скоплений руды находят в местах вулканической активности, где магма выходила на поверхность, вынося с собой огромное количество расплавленных металлов. При застывании они остались сверху, что облегчает добычу полезных ископаемых.
Добыча металлов иногда вредит экологической системе земли. Например, при закрытии медного карьера в США, его затопило водой, которая смешалась с химикатами, и является опасной для жизни. В окрестностях нет животных, там живут только устойчивые водоросли, которые адаптировались к агрессивной среде.
Рудные и нерудные полезные ископаемые постепенно истощаются, поэтому ученые разрабатывают новые способы получения сырья для производства. Некоторые редкие металлы синтезируют посредством воздействия химических элементов, но их количество уступает карьерному и шахтному способу добычи.
Источник: 2cad.ru
Что такое рудные полезные ископаемые?
Помню, как ещё в 7 классе учительница химии показывала нам кусочки разных горных пород. Чего только в тех коробочках с минералами не было. В том числе и руды. Конечно, кусочек необработанного золота мне увидеть не удалось — слишком уж дорогой металл, — но темой рудных ископаемых я заинтересовалась и начала искать информацию в сети.
Рудные ископаемые — что это такое
Их ещё называют очень просто — руды. Это такие ископаемые, в которых полезного вещества (металла или минерала) достаточно для его извлечения из породы. По количеству полезного компонента руды классифицируют как богатые и бедные.
К богатым относятся такие, в которых кондиционное количество (минимальная необходимая концентрация вещества для возможности его добывания) материала превышено в 2–3 или больше (очень редко) раз. Бедная же порода та, из которой едва ли можно извлечь металл или минерал из-за его маленького количества. Такой руде необходимо обогащение.
Как происходит обогащение рудных пород
Это далеко не простой процесс, который происходит в три этапа:
- подготовка (породу разделяют на крупную и мелкую, большие куски измельчают, если нужно, обжигают и т. д.);
- собственно обогащение (здесь существует несколько способов, каждый из которых больше подходит определённым рудам, породу могут промывать, разделять на слои, применять гравитацию и т. д., но химический состав при этом не меняется);
- пост-обогатительные процедуры (обрабатывается уже обогащённая порода, например, высушивается после гидрообогащения, отделяются отходы производства).
Самые важные руды
К ним в первую очередь относится железная руда и руды чёрных металлов в целом, которые широко используются в промышленности. К примеру, сталь создаётся из соединения железной руды и углерода, причём чем больше металла, тем прочнее сплав. Для защиты таких сплавов проводят хромирование, которое будет невозможным без хрома — ещё одного продукта чёрной металлургии.
С произведёнными из рудных пород продуктами человек сталкивается каждый день, поэтому сложно переоценить роль руд в современном мире.
Читать весь отзыв Cвернуть отзыв
Комментировать
Комментарии 0
4 года назад
С добычей полезных ископаемых связан немалый отрезок моей жизни — мне пришлось работать в газодобывающей компании. А вот на руднике я был всего один раз, в городе Железногорске, недалеко от Курска. Там ведут добычу железной руды в огромном карьере. Скажу честно, зрелище очень впечатляющее! Всем рекомендую побывать в этом месте и своими глазами увидеть, а заодно и получить дополнительные знания.
Что называют рудными полезными ископаемыми
Рудные ископаемые — это один из видов твёрдых природных полезных ископаемых, которые содержат металлы. Образовались они в большинстве случаев из магмы, что поднималась по разломам в земной коре и застывала. Происходило это при движениях тектонических плит, поэтому в горных областях часто встречаются залежи различных руд.
Рудными полезными ископаемыми считаются только те руды, которые содержат количество металла, достаточное для его выгодного извлечения и в доступной форме.
Основные металлические руды
Все руды металлов подразделяются на несколько групп: руды цветных, черных, благородных и радиоактивных металлов.
Основными среди руд черных металлов считаются железные руды. Ведь железо применяется во многих отраслях промышленности.
Больше всего железа содержат такие минералы:
- гематит;
- магнетит;
- шамозит;
- лимонит;
- тюрингит;
- сидерит.
Для производства черных металлов, таких как чугун и сталь, необходимы и другие металлы, которые также относятся к черным. Это хром, марганец и (наиболее редкий из всех металлов этой группы) ванадий. Они улучшают качества железа.
Основными рудами цветных металлов считаются медные, цинковые, оловянные, никелевые, свинцовые, серебряные руды.
Самый распространённый цветной металл на земле — алюминий. Бокситы и нефелиновые руды — его основной источник.
Рудные кладовые страны
По запасам металлических руд наша страна первая в мире. Основными регионами, где сосредоточены эти полезные ископаемые, являются: Урал, разные районы Сибири, Кольский полуостров, Алтайский край, Кавказ, Красноярский край.
Курская Магнитная Аномалия, где расположен и Железногорск — самый крупный железорудный бассейн России.
Читать весь отзыв Cвернуть отзыв
Комментировать
Комментарии 0
4 года назад
Недавно я заходила в ювелирный магазин. Сколько же там красоты из золота, серебра, платины! Не знаю, почему, но внезапно я задумалась о том, откуда берутся эти металлы, как их добывают, сколько человеческого труда и времени на это требуется. Для начала я разобралась с происхождением металлов.
О рудных полезных ископаемых
Я выяснила, что некоторые металлы (в том числе золото) часто находят в чистом виде, но подавляющее большинство выплавляется из руды. Минералы и металлы входят в состав природных образований, которые называют рудными полезными ископаемыми. Таким образом, сама руда представляет собой минеральное образование, которое содержит в своем составе какой-либо металл или несколько его видов. Участки земной коры на поверхности или в ее недрах, на которых находятся рудные залежи (по качеству и в количестве, подходящем для промышленной добычи) называют месторождением. Добыча металлов ведется испокон веков (известно, что медь начали добывать из малахита более 7000 лет назад).
Как образуется руда
Оказывается, что процесс образования руды довольно долгий, он практически охватывает весь период формирования земной коры. Геологи выделяют восемь эпох рудообразования:
- архейскую;
- раннюю протерозойскую;
- среднюю протерозойскую;
- раннерифейскую;
- позднерифейскую,
- каледонскую;
- герцинскую;
- альпийскую.
Большинство руд образовалось вследствие застывания магмы. Когда магма охлаждается, минералы в ее составе кристаллизуются и затвердевают, соблюдая определенный порядок.
Повторное использование руды
Добыча металлов выросла настолько, что геологи побаиваются исчерпания запасов некоторых металлических руд уже в ХХI столетии. На сегодняшний день в промышленности используется около 80 видов металлов. Однако, их запасы истощаются очень быстро. Поэтому остро стоит вопрос о повторной переработке металлического лома.
Повторная переработка меньше загрязняет окружающую среду и экономит энергию. К слову, на переработку 1 тонны алюминия из лома затрачивается всего 1/20 часть энергии, необходимой для выплавки 1 тонны алюминия из руды.
Читать весь отзыв Cвернуть отзыв
Комментировать
Комментарии 0
5 лет назад
Поскольку я живу в краю металлургов, мне стало интересно: откуда, собственно, берется металл. Оказалось, что дело это непростое, ведь для начала следует раздобыть руду. Что это такое? Сейчас я все объясню.
Какие ископаемые называют рудными
В это понятие входят наиболее важные и лидирующие по объемам добычи элементы. Собственно, руда — среда, которая содержит в составе тот либо иной металл. При этом концентрация последнего может быть в достаточном количестве либо же составлять доли процента от общего объема извлеченной породы. Места, где ведется разработка ископаемых, называются рудниками, а сами породы разбиты на 4 группы. Кстати, по своему происхождению они магматические, а потому образовались в виду тектонических процессов. Итак, различают:
- руды черных металлов;
- благородных;
- цветных, а также неметаллических элементов.
Наиболее востребованы промышленностью руды железные и цветные, в то время, как благородные не столь значимы для производства.
Железные и медные руды
По сути, это такие соединения, которые содержат достаточно металла для того, чтобы это окупалось при извлечении пустой породы. Поскольку железо встречается практически в любой горной породе, то под понятием «железная руда» подразумеваются именно насыщенные этим элементом соединения. Добыча ведется как богатой, так и той руды, что требует обогащения, и это входит в задачи той отрасли, которая занимается добычей — железнорудной. При этом последняя представляет собой основу для черной металлургии, являясь ее сырьевой базой. Основной продукт — чугун, который затем подвергается дальнейшей обработке, превращаясь либо в сталь, либо в готовую продукцию или сырье для других отраслей.
Что касается меди, то этот элемент отличается пластичностью и другими ценными качествами. В чистом виде она встречается намного чаще, чем, например, серебро или золото, однако основные объемы добываются путем извлечения ее из руды. В чистом виде она редко применяется в промышленности, поскольку более востребованы ее сплавы с другими металлами.
Источник: travelask.ru