Источниками получения металлов могут служить рудное природное сырье, техногенные отходы металлургической и неметаллургической отрасли и вторичное металлическое сырье (металлолом).
Только небольшое количество металлов встречается в природе в чистом виде. Остальные содержатся в рудах в виде минералов.
Минерал (лат. minerals -руда) — однородное природное химическое соединение, находящееся в кристаллическом состоянии. Минералы являются составной частью горных пород (породообразующие минералы) и руд. Минерал как минеральный вид -это природное химическое соединение, имеющее определённые химический состав и кристаллическую структуру.
Изучением минералов занимается наука минералогия. Происхождение минералов выясняет генетическая минералогия, а изучением минеральных видов занимается филогения минералов.
В 1950-е годы факт открытия нового минерала и его название утверждает Комиссия по новым минералам и названиям минералов Международной минералогической ассоциации (ММА). В настоящее время установлено более 6 000 минеральных видов и ежегодно Комиссией утверждается несколько десятков новых, однако лишь 100-150 минералов широко распространены.
СЕРЕБРО, ЛАТУНЬ БРОНЗА, ЖЕЛЕЗО, АЛЮМИНИЙ, МЕДЬ, ЗОЛОТО, ПАЛЛАДИЙ И ПЛАТИНА В РЕГУЛЯТОРЕ СВЕТА DIMMER
Основная доля минералов имеет явно кристаллическую структуру, но встречаются также аморфные минералы — метаколлоиды (например, опал, лешательерит и др.) и метамиктные минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии. Это происходит главным образом вследствие разрушения их изначальной кристаллической решётки под действием жёсткого радиоактивного излучения входящих в их собственный состав радиоактивных элементов (U, Th, и т.д.).
Минералами считаются также некоторые природные вещества,
представляющие собой в обычных условиях жидкости, например самородная ртуть, которая приходит к кристаллическому состоянию при более низкой температуре. Воду, напротив, к минералам не относят, рассматривая её как жидкое состояние (расплав) минерала — лёд.
По распространённости минералы можно разделить:
- — на породообразующие, составляющие основу большинства горных пород;
- -акцессорные, часто присутствующие в горных породах, но редко слагающие больше 5 % породы;
- -редкие (находки их единичны или немногочисленны);
- -рудные, содержащие в своём составе промышленно ценные компоненты и образующие значительные скопления в рудных месторождениях.
По форме нахождения минералы различают:
на минеральные индивиды -составные части минеральных агрегатов. Это единичные кристаллы, зерна и сферические или близкие к сферическим выделения минералов, отделенные друг от друга физическими поверхностями раздела и представляющие собой форму нахождения минеральных видов в природе. Минераль-
Н.В. Марченко, О.Н. Ковтун ный индивид — исходное понятие минералогии, означающее зерна и идиоморфные кристаллы, которыми в природе представлены минеральные виды; индивиды могут быть зернами (монокристаллами) или сферокристаллами, из которых строятся простые минеральные агрегаты;
Руды и минералы цветных металлов
минеральные агрегаты срастания минеральных индивидов одного и того же или разных минералов. Они могут быть одно-и многоэтапными. Понятие «минеральный агрегат» — исходное в минералогии;
минеральные тела — скопления минеральных агрегатов, обладающие естественными границами. Размеры их варьируют от микроскопических до очень крупных, соизмеримых с масштабом геологических объектов.
По происхождению различают первичные минералы, входящие в состав магматических пород, и вторичные — образовавшиеся в результате выветривания первичных минералов и изменения их химического состава.
К первичным минералам относят те минералы, которые входили в состав магматических пород и перешли в другие породы и почвы без каких-либо изменений состава. Таким образом, первичные минералы представляют собой остаток магматических пород, подвергшихся только механическому разрушению, но сохранивших свой химический состав. Первичные минералы обычно примешаны к вторичным минералам, которые образуют основную массу почв. Первичные минералы образуются из магмы в недрах Земли при определенной температуре и давлении. При выходе на земную поверхность они под воздействием воды, воздуха и живых организмов разрушаются и превращаются во вторичные минералы, из которых формируются осадочные породы.
По химическому составу минералы подразделяют на следующие классы: самородные элементы, сульфиды, галогениды, оксиды, соли кислородных кислот (карбонаты, сульфаты, фосфаты, нитраты), силикаты и алюмосиликаты.
Самородные элементы состоят из одного химического элемента. К ним относятся алмаз, графит, сера, а также минералы — серебро, золото, платина. Минералы этого класса составляют менее 0,1 % массы земной коры и являются чаще редкими или драгоценными.
Сульфиды — это сернистые соединения тяжелых металлов (соли сероводородной кислоты). В земной коре наиболее распространены пирит, халькопирит, га-
ленит, киноварь и др. Многие минералы этого класса являются рудами, из которых получают медь, свинец, цинк, ртуть.
Галогениды — соли галогеноводородных кислот (HCl, HF и др.). К ним относятся сильвин, галит, карналлит. Карналлит MgCl2-KCl-6H2O — минерал, залегающий вместе с сильвином и галитом. Из карналлита получают металлический магний и калийные удобрения.
Оксиды — соединения различных химических элементов с кислородом или же кислородом и водой. Это широко распространенные породообразующие минералы. Класс оксидов подразделяют на группы:
Оксиды кремния (кварц, опал, халцедон). Кварц SiO, — самый распространенный кристаллический породообразующий минерал (около 65 % земной коры состоит из кварца). Для кварца характерны большая твердость, неровный излом, отсутствие спайности. Этот минерал входит в состав магматических (гранит и др.) и метаморфических (гнейсы, кварциты и др.) горных пород. При выветривании кварца и кварцсодержа-щих пород образуются галечники, щебень, гравий, различные пески.
Оксиды железа. Гематит Fe2O3 — красный железняк, магне-
тит Fe,O, — магнитный железняк, лимонит 2Fe2O3-3H2O — бурый железняк.
Оксиды алюминия (А12О3-пН2О -боксит, гидраргиллит). Боксит -основная руда, используемая для получения алюминия.
Оксиды марганца (МпО, -пиролюзит). Это основная марганцевая руда. Пиролюзит применяют в производстве красок, а также для получения хлора и кислорода.
Соли кислородных кислот подразделяют на следующие группы:
Карбонаты — соли угольной кислоты: кальцит, магнезит, доломит, сидерит. В металлургической отрасли часто в виде флюса используется кальцит СаСО3 — известковая руда. Для изготовления огнеупорных материалов применяют магнезит MgCO3, доломит CaMg(CO3)2. Сидерит FeCO3 — железный шпат, используют в качестве сырья для получения железа.
Фосфаты — соли фосфорной кислоты: апатит, фосфорит, вивианит.
Сульфаты — соли серной кислоты: гипс, мирабилит и др.
Нитраты — соли азотной кислоты: натриевая селитра, калиевая селитра.
Силикаты и алюмосиликаты составляют 95 % массы земной коры. Одна треть минералов относится к этому классу. Их происхождение преимущественно магматическое. Для этих минералов характерны неметаллический блеск и небольшая плотность (легкие):
Оливин (Mg,Fe)2SiO4 применяют для производства огнеупорных кирпичей, изготовления ювелирных изделий.
Полевые шпаты составляют около 50 % массы земной коры и относятся к наиболее распространенным минералам. В процессе выветривания из полевых шпатов образуются вторичные (в том числе глинистые) минералы, кремниевая кислота и карбонаты. По химическому составу это алюмосиликаты калия, натрия и кальция. Их подразделяют на калиево-натриевые (ортоклаз, микроклин) и известково-натриевые (плагиоклаз) полевые шпаты.
Слюды — это широко распространенные слоистые алюмосиликаты. По химическому составу различают калиевые слюды, например мусковит KAI (AlSi О ), и магнезиально-железистые, например биотит K(Mg,Fe) [Si Al ] (ОН)2. Слюды применяют для изготовления огнестойких строительных материалов и в электротехнической промышленности.
Руда — это природное минеральное образование (вид полезных ископаемых, горная порода) содержащее металлы в количествах, делающих извлечение этих компонентов экономически целесообразным.
Руды, из которых на практике извлекают только один металл, называются простыми или монометаллическими. Примером та-
ких руд, и то достаточно условно, в настоящее время могут служить только некоторые сорта железных руд. Все руды цветных металлов, по существу, являются полиметаллическими (или комплексными) и содержат как минимум два извлекаемых металла. Наиболее сложные по химическому (и по минералогическому тоже) составу -медные, медно-никелевые, медно-цинковые и медно-свинцово-цин-ковые руды, из которых уже сейчас извлекают до 10-15 ценных элементов.
При переработке сложных по составу полиметаллических руд необходимо добиваться полного комплексного использования всех
ее компонентов, включая пустую породу, то есть необходимо стремиться к применению безотходных технологий. Об уровне развития горно-металлургического производства и применяемой технологии в первую очередь судят по фактическому коэффициенту комплексности использования перерабатываемого сырья — отношению стоимости извлеченных в товарную продукцию компонентов к их стоимости в исходной руде (правильнее к полной стоимости руды):
К — Цме! + Цме2 + ЦмеЗ+.
По виду присутствующих металлсодержащих минералов руды цветных металлов делят на следующие основные группы:
- — сульфидные — содержат металлы в форме соединений с серой. К таким рудам в основном относятся руды тяжелых цветных металлов — медные, медно-цин-ковые, медно-молибденовые, мед-но-никелевые и свинцово-цинко-вые (полиметаллические);
- — окисленные — содержат металлы в форме различных кислородсодержащих соединений: оксидов, карбонатов, гидроксидов и т.д. (например, алюминиевые, окисленные никелевые, оловянные, некоторые разновидности медных и редкометалльных руд);
- — самородные — содержат металлы в свободном (металлическом) состоянии; в самородном состоянии в природе встречаются золото, серебро, медь, платина, висмут и ртуть;
- — смешанные — могут содержать металлы одновременно в сульфидной и окисленной формах, а иногда и в самородном состоянии (медные руды);
хлоридные — содержат металлы в форме солей хлористоводородной кислоты. Из таких руд, в частности, извлекают магний, а также ряд других легких и редких металлов.
По характеру минерализации и форме залегания (рис. 2.1) руды делятся:
- — на сплошные — состоящие почти полностью из рудных минералов;
- — жильные — сформировавшиеся в результате заполнения минеральным веществом трещины в каких-либо горных породах;
- — вкрапленные — состоящие из преобладающей пустой (вмещающей) породы, в которой более или менее равномерно распределены (вкраплены) рудные минералы в виде отдельных зёрен, скоплений зёрен и прожилков.
Распространенность в земной коре (кларк) некоторых металлов
Источник: bstudy.net
Глава 4. Основные и вспомогательные материалы цветной металлургии
Горные породы и руды состоят из минералов. Минерал — природное химическое соединение, представленное приблизительно однородным по составу и физическим свойствам телом, или минерал — это физически и химически индивидуализированная составная часть земной коры. Минералы в большинстве своем — твердые кристаллические вещества, они различаются по составу, цвету, блеску, плотности, твердости и иным признакам. Известно около 3000 минеральных видов: наиболее распространены силикаты, фосфаты и их аналоги, сульфиды и их аналоги, оксиды и гидроксиды. Минералы, содержащие ценные элементы, извлекаемые при комплексной переработке, считают рудными, а остальные — пустой породой.
По химическому составу руды подразделяют на следующие виды:
1) самородные, в которых основной металл присутствует к свободном состоянии (Au, Cu, Pt, Hg);
2) окисленные, в которых основной металл находится в виде кислородного соединения, карбоната, гидрата;
3) сульфидные, в которых основной металл находится в виде сульфидного соединения.
Руды называют по извлекаемым из них металлам, например, медная, свинцовая, никелевая руда и дополнительно — по преобладающему типу минералов: сульфидная, окисленная, самородная. Руды, служащие сырьем для получения нескольких металлов, называют комплексными или полиметаллическими.
К типичным представителям самородных руд относятся золотосодержащие, а также содержащие самородную медь, платину (обычно в виде сплавов), серу.
Окисленные руды состоят главным образом из оксидов. В них мало серы, в большом количестве содержится кварц (породообразующий и жильный минерал, диоксид кремния SiO2), а также присутствуют различные силикаты (соли кремниевой кислоты H2SiO3). Окисленные руды широко используют в производстве никеля, алюминия, титана, вольфрама, урана, ниобия, тантала и др.
ак правило, все сульфидные руды могут быть отнесены к классу полиметаллических (медно-никелевые, медно-свинцово-цинковые руды и др). Они обычно содержат в небольших количествах (от единиц до десятков граммов на тонну) благородные металлы: серебро, золото, платину, а также молибден, висмут, кадмий и др. (сотые доли процента).
Серу, входящую в состав сульфидных руд и выделяющуюся при их переработке в виде сернистого газа SO2, используют для получения серной кислоты. В сульфидных рудах всегда много пирита FeS2 или пирротина Fe7S8. Основными минералами пустой породы таких руд являются кварц, известняк (горная порода, состоящая главным образом из минерала кальцита СаСО3), доломит MgCO3CaCO3, глинозем Al2O3, барит ВаSO4 и др. Общим признаком сульфидных руд является относительно высокая их обогатимость. Они являются важнейшими в производствах меди, никеля, цинка, свинца, молибдена и других цветных металлов.
Познакомимся с рудами и минералами основных цветных металлов.
Свинец. В рудах встречается в виде множества различных минералов, важнейший из которых — галенит PbS (свинцовый блеск). Перерабатывают и руды окисленных минералов свинца — церуссита PbCO3 и англезита PbSO4, однако преобладающее количество металла получают из сульфидных руд: свинцово-цинковых или медно-свинцовых.
В свинцовых сульфидных рудах цинк находится в виде минералов сфалерита и вюрцита ZnS, называемых также цинковой обманкой, железо — в виде пирита, реже — пирротина, а серебро представлено преимущественно аргентитом Ag2S. В окисленных рудах цинк находится в виде смитсонита ZnCO3, серебро — в виде металла или AgCl, медь — в малахите Cu2CО3(OH)2 или азурите Cu3(CO3)2(OH)2. В полиметаллических свинцовых рудах обычно встречаются золото, серебро, висмут, сурьма, мышьяк, кадмий, олово, галлий, таллий, индий, германий, селен и теллур. Непосредственно из руд свинец теперь не выплавляют, а используют концентраты., полученные флотационным обогащением сульфидных руд. Более трети металла выплавляют из вторичного свинца: отходов листового свинца и сплавов, аккумуляторного и кабельного лома и др.
Цинк. В природе широко распространен: важнейший минерал сульфидных руд — сфалерит. Богатую железом (до 26 %) разновидность сфалерита называют марматитом. Кроме того, сфалериты содержат в небольших количествах кадмий, золото, серебро. Свинец, медь и железо находятся в сульфидных цинковых рудах также в виде соединений с серой: галенита, халькопирита и пирита.
Флотационным обогащением из комплексной руды последовательно выделяют свинцовый, медный, цинковый и пиритный концентраты. При обогащении окисленных руд получают концентраты, содержащие цинк преимущественно в виде смитсонита и каламина (силикат состава Zn2SiO4H2O).
Магний. В природе широко распространен, кларк его 2,35 %. Существенная доля запасов магния (1,8510 15 т) находится в воде морей и океанов, содержащей в среднем, %: 0,3 MgCl2; 0,04 MgBr2; 0,18 MgSО4. Однако из-за малой концентрации добыча магния из морской воды обходится дорого.
К основным видам ископаемого сырья, пригодного для производства магния, относятся карналлит MgCl2KCl6H2O, карбонаты магния — магнезит MgCO3 и доломит, а также бишофит MgCl26H2О. Карналлит — гигроскопическая ископаемая соль, содержащая в виде примесей хлориды калия и натрия, бромиды и пр. (карналлитовая порода или естественный карналлит содержит, например, %: 19 KСl; 24 MgCl2; 24 NaС1, 30 H2O и 2,4 нерастворимого остатка).
Электролизом расплавленного обезвоженного карналлита получают основное количество магния. Термическим способом получают магний из магнезита и доломита. Для производства магния используют каустический магнезит, представляющий собой оксид магния MgO, который получают путем обжига природного магнезита при 700—900 0 С. Доломит содержит примеси кварца, кальцита, гипса CaSO42H2O и др. При получении магния его, как и магнезит, предварительно обжигают, в результате чего образуется смесь оксидов MgO и СаО. Бишофит является перспективным сырьем для получения магния.
Титан. Среди конструкционных металлов по распространенности в земной коре занимает четвертое место, уступая железу, алюминию и магнию. Его важнейшие минералы — рутил (одна из кристаллических модификаций диоксида титана TiO2) и ильменит (титанистый железняк FeTiO3).
Природный рутил содержит до 10 % примесей оксидов железа и других металлов, которыми он окрашен в бурый, красный или синеватый цвет. Содержание титана в рутиле выше, чем в ильмените, но промышленное значение рутила ниже, так как он более рассеян в других породах, чем ильменит. Ильменит находится в рудах двух типов: коренных ильменит-титано-магнетитовых (Кусинское месторождение) и рассеянных рутил-ильменит-цирконовых (Самотканское месторождение). В результате обогащения последних получают три вида концентратов: рутиловый, ильменитовый и цирконовый.
Вольфрам. В природе встречается главным образом в виде минералов вольфрамита (Fe,Mn)WO4 и шеелита СаWO4. При преимущественном содержании в вольфрамите железа минерал называют ферберитом, марганца — гюбнеритом. Вольфрамовые руды содержат до 1-1,5 %, чаще 0,3-0,5 % WО3.
Вольфрам в рудах часто ассоциируется с оловом (в виде касситерита), а также с минералами молибдена, висмута, мышьяка и меди. Главная масса пустой породы состоит из кварца. Вольфрамитовые руды обогащают гравитационным и магнитным способами, а шеелитовые — флотацией. В концентратах содержится 60-65 % WO3.
Молибден. Из известных минералов молибдена главное промышленное значение имеет молибденит (молибденовый блеск) МоS2: около 99 % молибдена получают из молибденитовых руд, в том числе медно-молибденовых. Молибдену в рудах часто сопутствуют олово, вольфрам, мышьяк, медь и висмут; в медно-молибденовых рудах молибден — спутник меди. Пустая порода молибденовых руд представлена в основном кварцем, серицитом KAl2(OH)2[AlSi3O10] и флюоритом (плавиковый шпат СаF2). Руды обычно содержат 0,1-0,2 % Мо, а медно-молибденовые — 0,03-0,05 % Мо и до 2 % Сu. Медно-молибденовые и особенно молибденитовые руды хорошо флотируются: из медно-молибденовых руд извлечение молибдена в концентрат составляет 50-70 %, из молибденитовых — достигает 90 %. Содержание молибдена в концентратах обычно составляет 47-50 %.
Источник: studfile.net
Основные минералы металла например золота меди железа и т д
Основное отличие — металлические и неметаллические минералы
Минерал — это химическое соединение, которое встречается в природе как земное вещество и неорганическое по своей природе. Химические и физические свойства минералов, а также их геологическое расположение отличают их друг от друга. Несколько типов полезных ископаемых объединены в формировании горных пород. Когда эти породы претерпевают изменения от одного типа к другому из-за изменений температуры и давления, структура и свойства минералов породы изменяются. Как следует из названия, когда минерал содержит металлические элементы, он называется металлическим минералом а также когда он не содержит металлических элементов, его называют неметаллическим минералом, Это можно определить как главное отличие между металлическими и неметаллическими минералами.
Что такое металлические минералы
Металлические минералы содержат металлические элементы в их химической формуле. Саму металлическую руду можно считать минералом. Немного обычные металлические минералы включают Халькопирит, железо, медь, золотои др. Халькопирит является наиболее распространенным минералом меди и представляет собой сульфид железа с медью.
Следовательно, металлические минералы могут быть однородной рудой одного типа металла, как в случае с железом, медью и золотом. Он также может содержать смесь металлов, связанных вместе с другими неорганическими веществами, как в случае халькопирита. Однако в случае высокоокисляющихся частиц, таких как железо, также будет присутствовать окисленная форма.
Металлические минералы обычно происходят из магматических пород. Магматическая порода — тип скалы, которая сформирована охлаждением и укреплением магмы или лавы. Магма производится путем плавления существующих пород при очень высокой температуре и низком давлении. Можно извлечь металлы из их руд, когда металлические минералы расплавлены.
Кроме того, эти минералы оказываются пластичными. В целом, эти минералы способны сохранять собственный блеск.
Пирит-халькопирит-сфалерит-40297
Что такое неметаллические минералы
Неметаллические минералы не содержат металлических элементов в своей неорганической химической формуле. Некоторые общие примеры включают в себя; Глина, алмаз, доломит, гипс, слюда, аметист и кварц и т. Д. Некоторые минералы среди этих неметаллических минералов относятся к категории драгоценных / полудрагоценных ювелирных материалов. Эти материалы не являются пластичными и могут быть разбиты на куски при столкновении.
Кварцевый Аметист
В отличие от металлических минералов плавление неметаллических минералов не даст полезного материала. Неметаллические минералы происходят из осадочных пород. Осадочные породы образуются в результате скопления различных материалов, таких как минералы, другие частицы породы, части организмов и другие органические соединения. Кроме того, они не имеют собственного блеска.
Разница между металлическими минералами и неметаллическими минералами
Определение
Металлические минералы минералы, которые содержат металлы.
Неметаллические минералы минералы, которые не содержат металлических элементов в своих соединениях.
Блеск
Металлические минералы иметь свой собственный блеск.
Неметаллические минералы не имеют собственного сияния.
отвлечение
Металлические минералы связаны с магматическими породами.
Неметаллические минералы связаны с осадочными породами.
твердость
Металлические минералы довольно пластичны.
Неметаллические минералы не являются пластичными и могут быть сломаны при столкновении.
Добыча материала
Металлы могут быть извлечены путем плавления металлические минералы.
Неметаллические минералы не дают новых продуктов при плавлении.
«Пирит-Халькопирит-Сфалерит-40297» Роба Лавинского, iRocks.com —
Источник: ru.strephonsays.com