Классификация запасов полезных ископаемых применительно к месторождениям цветных металлов
Запасы цветных металлов по степени их изученности в соответствии с Классификацией ГКЗ СССР подразделяются на разведанные - категорий А, В, C 1 - и предварительно оцененные - категории С 2 .
Для отнесения запасов к категории А должны быть удовлетворены следующие требования:
1) установлены размеры, форма и условия залегания тел полезного ископаемого, изучены характер и закономерности изменчивости их морфологии и внутреннего строения, выделены и оконтурены без рудные и некондиционные участки внутри тел полезного ископаемого, при наличии разрывных нарушений - их положение и амплитуды смещения;
2) определены природные разновидности, выделены и оконтурены промышленные (технологические) типы и сорта полезного ископаемого, установлены их состав, свойства, распределение ценных и вредных компонентов по минеральным формам; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями показателям;
3) технологические свойства полезного ископаемого изучены с детальностью, обеспечивающей получение исходных данных, достаточных для проектирования технологической схемы его переработки с комплексным извлечением компонентов, имеющих промышленное значение;
4) гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-геологические и другие природные условия исследованы с детальностью, позволяющей получить исходные данные для составления проекта разработки месторождения;
5) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по скважинам или горным выработкам.
Запасы категории А при детальной разведке месторождений цветных металлов подсчитываются только на месторождениях 1-й группы в блоках, оконтуренных скважинами и горными выработками без экстраполяции. На штокверковых месторождениях меди к категории А могут быть отнесены блоки, в пределах которых коэффициент рудоносности близок к единице, установлены пространственное положение, форма и размеры участков кондиционных руд, подлежащих селективной выемке. На разрабатываемых месторождениях запасы категории А подсчитываются по данным эксплуатационной разведки и горно-подготовительных работ.
1) установлены размеры, основные особенности и изменчивость формы, внутреннего строения и условий залегания тел полезного ископаемого, пространственное размещение внутренних без рудных и некондиционных участков; при наличии крупных разрывных нарушений выяснены их положение и амплитуды смещения, охарактеризована возможная степень развития мало амплитудных разрывных нарушений;
2) определены природные разновидности, выделены и при возможности оконтурены промышленные (технологические) типы полезного ископаемого; при невозможности оконтуривания установлены закономерности пространственного распределения и количественного соотношения промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого, минеральные формы нахождения полезных и вредных компонентов; качество выделенных промышленных - (технологических) типов и сортов полезного ископаемого охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями показателям;
3) технологические свойства полезного ископаемого изучены в степени, необходимой для выбора принципиальной технологической схемы переработки, обеспечивающей рациональное и комплексное его использование с извлечением компонентов, имеющих промышленное значение;
4) гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-геологические и другие природные условия изучены с полнотой, позволяющей качественно и количественно охарактеризовать их основные показатели и влияние на вскрытие и разработку месторождения;
5) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по скважинам или горным выработкам с включением (при выдержанных мощности тел и качестве полезного ископаемого) ограниченной зоны экстраполяции, обоснованной геологическими критериями, данными геофизических и геохимических исследований.
Запасы категории В при детальной разведке месторождений цветных металлов подсчитываются только на месторождениях 1-й и 2-й групп. Контур запасов категории В должен быть проведен по разведочным выработкам без экстраполяции, а основные горно-геологические характеристики рудных тел и качество руд в пределах этого контура установлены по достаточному объему предста-вительных данных.
На штокверковых месторождениях, где объем руды определяется с использованием коэффициента рудоносности, к категории В могут быть отнесены блоки, в пределах которых коэффициент рудоносности выше, чем средний по месторождению, выявлены изменчивость рудонасыщенности в плане и на глубину, закономерности пространственного положения, типичные формы и характерные размеры участков кондиционных руд в степени, позволяющей дать оценку возможности их селективной выемки.
На разрабатываемых месторождениях запасы категории В подсчитываются по данным эксплуатационной разведки и горно-подготовительных работ.
Для подсчета запасов категории C 1 должны быть выполнены следующие требования:
1) выяснены размеры и характерные формы тел полезного ископаемого, основные особенности условий их залегания и внутреннего строения, оценены изменчивость и возможная прерывистость тел полезного ископаемого, а для пластовых месторождений установлено также наличие площадей интенсивного развития малоамплитудных тектонических нарушений;
2) определены природные разновидности и промышленные (технологические) типы полезного ископаемого, установлены общие закономерности их пространственного распространения и количественные соотношения промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого, минеральные формы нахождения полезных и вредных компонентов; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями показателям;
3) технологические свойства полезного ископаемого изучены в степени, достаточной для обоснования промышленной ценности разведанных запасов;
4) гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-геологические и другие природные условия выявлены с полнотой, позволяющей предварительно охарактеризовать их основные показатели;
5) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по скважинам или горным выработкам с учетом данных геофизических и геохимических исследо-ваний и геологически обоснованной экстраполяции.
К категории C 1 относятся запасы на участках месторождений, в пределах которых выдержана принятая для данной категории сеть скважин и горных выработок, а полученная при этом информация подтверждена на разрабатываемых месторождениях данными эксплуатации, а на новых - результатами исследований на участках детализации.
На штокверковых месторождениях изученность основных особенностей внутреннего строения должна обеспечить выяснение рудонасыщенности и закономерностей распределения участков кондиционных руд.
1) размеры, форма, внутреннее строение тел полезного ископаемого и условия их залегания оценены по геологическим и геофизическим данным и подтверждены вскрытием полезного ископаемого единичными скважинами или горными выработками;
2) качество и технологические свойства полезного ископаемого установлены по результатам исследований единичных лабораторных проб либо оценены по аналогии с более изученными участками того же или другого подобного месторождения;
3) гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-геологическиё и другие природные условия оценены по имеющимся для других участков месторождения данным, наблюдениям в разведочных выработках и по аналогии с известными в районе месторождениями;
4) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций на основании единичных скважин, горных выработок, естественных обнажении или по их совокупности с учетом данных геофизических и геохимических исследований и геологических построений, а также путем геологически обоснованной экстраполяции параметров, использованных при подсчете запасов более высоких категорий.
Запасы категории С 2 подсчитываются путем экстраполяции по простиранию и падению, от контура разведанных запасов более высоких категорий на основе геофизических работ, геолого-структурных построений и единичных рудных пересечений, подтверждающих эту экстраполяцию; по самостоятельным рудным телам запасы данной категории подсчитываются, исходя из совокупности рудных пересечений, выявленных в обнажениях, горных выработках и скважинах с учетом данных геофизических, геохимических исследований и геологических построений.
При определении контуров подсчета запасов категории С 2 следует учитывать условия залегания рудных тел, закономерности изменения их размеров, формы и мощности, состава руд и содержание полезных компонентов (меди, свинца, цинка, никеля, кобальта).
На месторождениях 3-й группы из общего контура запасов категории С 2 должны быть выделены запасы, учитываемые в установленном Классификацией соотношении различных категорий. Возможность использования этих запасов для проектирования следует обосновать аналогией геологических особенностей залегания их и запасов более высоких категорий и подтвердить результатами перевода запасов категории С 3 в более высокие категории на представительных, детально разведанных участках месторождения.
Запасы руд цветных металлов подсчитываются раздельно по выделенным промышленным (технологическим) типам руд и учитываются по наличию их в недрах без учета потерь и разубоживания при добыче, обогащении и переработке. По народнохозяйственному значению они подразделяются на две группы:
1) балансовые , вовлечение в эксплуатацию которых согласно утвержденным кондициям экономически целесообразно при существующей либо осваиваемой промышленностью прогрессивной техничке и технологии добычи и переработки сырья с соблюдением требований по рациональному использованию недр и охране ок-ружающей среды;
2) забалансовые , разработка которых согласно утвержденным кондициям в настоящее время экономически нецелесообразна или технически и технологически невозможна, но которые могут быть в дальнейшем переведены в балансовые.
Забалансовые запасы подсчитываются и учитываются в том случае, если в ТЭО кондиций доказана возможность их сохранения в недрах для последующего извлечения или целесообразность попутной добычи, складирования и сохранения для использования в будущем.
При подсчете забалансовых запасов проводится их подразделение в зависимости от причин отнесения запасов к забалансовым - экономических, технологических, гидрогеологических или горнотехнических.
Необходимая степень изученности месторождений, подготовленных для промышленного освоения, определяется в зависимости от их принадлежности к той или иной группе Классификации ГКЗ СССР по сложности геологического строения и распределения полезных компонентов, а также от экономических факторов - затрат средств и времени, требуемых на производство геологоразведочных работ.
Разведанные месторождения цветных металлов считаются подготовленными для промышленного освоения при условии утверждения в ГКЗ СССР балансовых запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых, а также содержащихся в них компонентов, имеющих промышленное значение. При этом соотношение запасов различных категорий должно соответствовать требуемому при проектировании горнодобывающих предприятий (табл. 5).
Запасы категории С 2 на месторождениях 1, 2 и 3-й групп утверждаются в количестве, полученном в результате разведки. При этом ГКЗ СССР устанавливает возможность полного или частичного использования запасов этой категории при проектировании горнодобывающего предприятия.
На разрабатываемых месторождениях (участках) соотношение категорий утвержденных балансовых запасов, принимаемое при проектировании либо реконструкции предприятия по добыче полезных ископаемых, либо дальнейшего развития горно-эксплуатационных работ, может быть меньше указанного (см. табл. 5) и устанавливается соответствующим горнодобывающим министерством на основе опыта разработки месторождения.
Соотношение запасов различных категорий, %, требуемое для проектирования горнодобывающих предприятий
Таблица 5
Категории запасов | Группа месторождений |
|||
В том числе А не менее | ||||
С 1 | ||||
С 2 | ||||
На подготовленных к промышленному освоению месторождениях вещественный состав и технологические свойства руд должны быть изучены с детальностью, обеспечивающей получение исходных данных, достаточных для проектирования технологической схемы их комплексной переработки, а гидрогеологические, инженерно-геологические, -горнотехнические и другие природные условия - с детальностью, позволяющей получить исходные данные, необходимые для составления проекта разработки месторождения.
Оценка месторождений на разных стадиях геологоразведочных работ
Общие положения геолого-экономической оценки месторождений
Основная задача геологоразведочных работ - выявление и разведка месторождений полезных ископаемых, пригодных для промышленного использования. При этом под «месторождением» понимается «такое природное скопление минерального сырья, которое технически возможно, а экономически целесообразно разрабатывать на данном уровне развития производительных сил», т. е. само понятие «месторождение» является геолого-экономическим и предопределяет необходимость обязательного выполнения экономических исследований на всех стадиях геологоразведочного процесса. Детальность, обоснованность, а соответственно и объем этих исследований возрастают от стадии к стадии геологоразведочных работ по мере накопления фактических данных и изучения месторождения.
Геолого-экономическая оценка, задачи которой - выяснение возможного народнохозяйственного значения обнаруженного объекта, определение его запасов (в натуральном и денежном выражении) и экономического эффекта от их использования, - является сравнительной: основные геолого-экономические показатели оцениваемого объекта сравниваются с таковыми известных месторождений, получивших промышленную оценку, и других новых рудопроявлений с целью решения вопросов о целесообразности постановки более детальных исследований на объекте, последовательности проведения разведочных работ на разных рудопроявлениях и месторождениях, очередности освоения месторождений, промышленная ценность которых доказана.
При геолого-экономической оценке месторождений и рудопроявлений учитывается четыре группы факторов, взаимосвязанных между собой: географо-экономических, геологических, горнотехнических и экономических.
В группу географо-экономических факторов могут быть вклю-чены такие, как географическое положение оцениваемого объекта, климат, рельеф, освоенность района, возможности транспорта и энергетики, состояние технического и питьевого водоснабжения, наличие строительных материалов, промышленных предприятий, рабочей силы и т. п.
К геологическим факторам относятся следующие: особенности геологического строения района и месторождения; условия и глубина залегания рудных тел, их морфология, размеры, внутреннее строение; вещественный и минеральный состав руд, наличие ценных попутных компонентов; количество и качество запасов и перспективы их увеличения.
Горнотехнические факторы оценки определяются инженерно-геологическими условиями залегания месторождения и технологическими свойствами руд, обусловливающими выбор способа отработки месторождения (открытого или подземного), возможной производительности горно-обогатительного предприятия, необходимого горнопроходческого и бурового оборудования, транспортных средств, рациональной схемы технологической переработки руд, технических средств и материалов для их обогащения.
Экономические факторы включают данные о себестоимости добычи и переработки руд, получения металлов, о размерах необходимых капиталовложений и сроках их окупаемости, рентабельности работы горно-обогатительного предприятия, потребности в разведываемом виде минерального сырья народного хозяйства страны или изучаемого района.
Различают три вида геолого-экономических оценок месторождений, соответствующих степени их изученности и принятой стадийности геологоразведочного процесса: первоначальная, предварительная и предпроектная, осуществляемые на завершающих этапах стадий поисково-оценочных работ, предварительной разведки и детальной разведки.
Геолого-экономическая оценка месторождений на стадии поисково-оценочных работ
По результатам поисково-оценочных работ производится первоначальная геолого-экономическая оценка обнаруженных месторождений и рудопроявлений, выполняемая на основании данных о геолого-промышленном типе выявленного объекта, возможных контурах распространения рудной минерализации в плане и на глубину, содержании основных и ценных попутных компонентов в рудах. Указанные ориентировочные параметры объекта сравниваются с оценочными (браковочными) кондициями , скорректированными применительно к конкретным геологическим особенностям исследуемого объекта и географо-экономическим условиям района.
Если установлено, что максимально возможные параметры объекта (запасы категории С 2 и прогнозные ресурсы, а также содержания металлов) удовлетворяют минимальным требованиям оценочных кондиций, то делается вывод о целесообразности его дальнейшего изучения, т. е. первоначальная геолого-экономическая оценка рудопроявлений неоднозначна. В процессе дальнейших работ объект может получить положительную промышленную оценку либо может быть забракован. Результаты ориентировочных геолого-экономических расчетов по всем положительно оцененным на стадии поисково-оценочных работ объектам излагаются в виде кратких технико-экономических соображении (ТЭС), которые утверждаются производственными геологическими объединениями совместно с отчетом о результатах поисково-оценочных работ и служат основанием для постановки предварительной разведки объекта. Сроки и очередность проведения предварительной разведки положительно оцененных объектов определяются производственными планами геологоразведочных работ.
Браковочные кондиции составляются на основании фактических данных по разведанным и эксплуатируемым месторождениям различных геолого-промышленных типов. Они рассчитываются исходя из принципа равенства ценности, извлекаемой из 1 т руды, и эксплуатационных затрат на получение конечной товарной продукции, т. е. бесприбыльно-безубыточной деятельности предприятия.
Браковочные кондиции устанавливаются для нормализованных, типичных для данного геолого-промышленного типа месторождений географо-экономических и горно-геологических условий, которые предусматривают приведение стоимостных показателей деятельности горно-обогатительных предприятий к условиям оплаты 1-го пояса (г. Москва), к действующим оптовым ценам на товарную продукцию, материалы, энергоносители, достигнутым показателям потерь, разубоживания, извлечения полезных компонентов и др. Браковочные кондиции учитывают способ разработки (открытый или подземный), нормализованные коэффициенты вскрыши (0,0) и рудоносности (0,7) для открытых работ, мощность рудного тела (1,2 м), крепость пород и руд (10 по шкале М. М. Протодьяконова), угол падения рудных тел (45°), глубину их залегания (до 200м).
Отклонения реальных условий нахождения и природных геологических особенностей оцениваемых объектов от нормализованных учитываются с помощью поправочных коэффициентов. Содержания основных попутных компонентов пересчитываются с помощью переводных коэффициентов в условный металл.
Браковочные кондиции устанавливаются по минимальному содержанию металла и рассчитываются отдельно для объектов с различными запасами руды (с разной производительностью горнодобывающих предприятий).
ТЭС составляются на основе оцененных на стадии поисково-оценочных работ запасов категории С 2 и прогнозных ресурсов категории P 1 с использованием для ориентировочного определения основных оценочных параметров (себестоимости разведки, добычи, переработки руды и др.) браковочных кондиций и укрупненных расчетов, выполненных с учетом технико-экономических показателей отработки аналогичных разведанных и разрабатываемых месторождений того же геолого-промышленного типа, скорректированных с учетом географо-экономических условий нахождения исследуемых объектов, их конкретных геологических особенностей и горнотехнических условий залегания.
В ТЭС должны быть отражены следующие данные:
1) географо-экономические условия района месторождения;
2) краткие сведения о проведенных в его пределах геолого-съемочных, поисковых и заверочных работах, обеспечивших выявление месторождения, с указанием количества принятых для обосно-вания постановки поисково-оценочных работ прогнозных ресурсов категории Р 2 ;
3) основные особенности геологического строения месторождения; его геолого-промышленный тип; размеры, морфология и условия залегания рудных тел; минеральный и вещественный состав руд, средние содержания основных и важнейших попутных компонентов;
4) группа месторождения по сложности разведки; гидрогеологические и горнотехнические условия нахождения;
5) данные, определяющие предполагаемые способы добычи и переработки руд и возможное извлечение полезных компонентов;
6) сведения о методике, объемах и затратах на поисково-оценочные работы;
7) запасы категории С 2 и прогнозные ресурсы категории P 1 , учтенные для обоснования возможной производительности предприятия; предполагаемые средние содержания основных и попутных компонентов в добываемых рудах; объемы товарной продукции; принятые в расчетах оптовые цены;
8) выбор и характеристика эксплуатируемых или детально разведанных месторождений-аналогов, принятых в качестве эталонов при определении технико-экономических показателей оценки исследуемого объекта (себестоимости добычи и переработки руды, необходимых капиталовложений в строительство горно-обогатительного предприятия, себестоимости товарной продукции, показателей возможной рентабельности отработки месторождения и окупаемости капиталовложений);
9) сопоставление возможных основных показателей освоения месторождения с аналогичными показателями разрабатываемых или детально разведанных месторождений того же вида полезного ископаемого.
На основе выполненных исследований составляется заключение о возможном промышленном значении изучаемого объекта. Учитывая условность полученных технико-экономических показателей освоения месторождения, они используются только для ранжирования первоочередности вовлечения в. предварительную разведку того или иного объекта. В заключении приводятся соображения о целесообразных методах предварительной разведки месторождения и возможных параметрах временных кондиций.
К объяснительной записке ТЭС должны быть приложены необходимые планы и разрезы, отражающие предполагаемые контуры рудных тел и положение всех разведочных выработок, вскрывающих и оконтуривающих оруденение, а также графические приложения, иллюстрирующие горнотехнические условия отработки месторождения.
Список учебниковРуд и другими особенностями . Для решения практических вопросов поисков, разведки и оценки месторождений возникает необходимость их... , марганец, хром, титан, ванадий, кобальт, никель , молибден, вольфрам) Цветные металлы (медь...
Клеандров иван михайлович правовое регулирование предпринимательских (хозяйственных) отношений в сфере поиска и оценки месторождений нефти
Автореферат диссертации... разведке месторождений углеводородов, описывает особенности строительства поисково-разведочных скважин, формулирует требования к оценке разведанных... недрах нефти и растворенного в нефти газа, никеля , кобальта. Кроме того, гостайну составляют...
ПРОГРАММА КАНДИДАТСКОГО ЭКЗАМЕНА по специальности 25 00 11«Геология поисков и разведки твердых полезных ископаемых минерагения» Оренбург 2011
Программа... : руды цветных металлов(алюминий, медь, никель , свинец, цинк, олово) и благородных (золото... заведений. Геология и разведка» Раздел 7. Геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых Тема 1. Особенности горного производства...
Рудные полезные ископаемые:
Черные металлы - железо, марганец, хром, титан, ванадий);
Цветные металлы - все остальные (алюминий, медь, олово, свинец, цинк);
Благородные – золото, платина, серебро;
Радиоактивные – радий, уран, торий.
Они обычно сопутствуют фундаментам и выступам (щитам) древних платформ, а также складчатым областям, где они образуют огромные по протяженности рудные пояса, связанные своим происхождением с глубинными разломами в земной коре (Альпийско-Гималайский, Тихоокеанский). Они служат сырьевыми базами горнодобывающей и металлургической промышленности, определяют хозяйственную специализацию стран и регионов.
Мировые запасы железных руд оцениваются около 200 млрд.т , из которых около 1/3 залегают на территории СНГ.
Крупными запасами обладают:
Железных руд в странах, млрд.т: РФ – 33, Бразилии – 21, Австралии – 18, Украине и Китае по 15, Канаде – 12, США и Индия – 7, и Казахстане и Швеции – 4, Венесуэла – 2. Содержание железа в промышленных рудах 16-70%.
Марганца - Китай, Украина, ЮАР, Бразилия, Австралия, Индия;
Хрома - ЮАР, Казахстан, Индия, Турция.
Алюминий самый распространенный в земной коре металл, содержание глинозема в бокситах 40-60%. Основные бокситоносные провинции: Карибско-Амазонская, Гвианского залива, Австралийская, Индийская, Средиземноморская. Запасы по странам: Гвинея – 42%, Австралия – 18,5%, Бразилия – 6,3%, Ямайка – 4,7%, Камерун -3,8% и Индия – 2,8%. Для тяжелых цветных металлов типично низкое их содержание в рудах (менее 1%), основные запасы сосредоточены в Северной Америке, Африке, Азии (Россия, Казахстан, Китай).
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.
В пяти регионах мира преимущественно распространены медные месторождения. Они находятся: в Скалистых горах США, Канадском щите, 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.
Оловянный пояс протяженностью 1600 км и шириной до 190 км от о.Банка (Индонезия) до крайнего юго-востока Китая, через Малайзию, Таиланд.
Мировые запасы сурьмы, оцениваемые в шесть миллионов тон. Они сосредоточены главным образом в Китае (52% мировых запасов), а также в Боливии, Киргизии и Таиланде (по 4,5%), ЮАР и Мексике, США, России - в Республике Саха (Якутия), Красноярском крае и Забайкалье.
Выявленные ресурсы ртути оценивались в 675 тыс. т. Главным образом – в Испании, Италии, Югославии, Киргизии, на Украине и в России. Крупнейшие производители ртути: Испания, Китай, Алжир и Мексика.
Крупнейшими запасами цветных металлов обладают:
Свинца – Китай, Австралия, США, Канада, Перу;
Цинка: в Китае – 13,5%, Австралии – 13%, США- 10%, Перу -10% и Ирландии – 3%.
Олова – Бразилия, Китай, Малайзия, Индонезия, Боливия;
Ванадия– ЮАР, Россия, Китай, США;
Вольфрама – Китай, Россия, Узбекистан, Р.Корея;
Кобальта – всего в 10,3 млн. т., большая часть в Конго (ДРК) и Замбии, а также в Канаде, Австралии, России, Казахстане, на Украине.
Молибдена - в Канада, США, Германия, Турция, Казахстан, Узбекистан, Таджикистан.
Человек использует так или иначе все минералы и породы Земли. Черные и цветные металлы , как полезные ископаемые входят в состав земной коры в виде руды .
По данным ученого А. Виноградова в залежах земной коры преобладают следующие элементы (содержание их дано в процентах): магний (2,2), калий (2,5), натрий (2,8), кальций (3,7), железо (5,5), алюминий (8,5), кремний (27), кислород (48). Эти элементы входят в состав силикатов и алюмосиликатов, слагающих земную кору.
Железо
Железо – распространенный элемент. Его количество в земной коре исчисляется несколькими процентами, однако добывается железо из богатых руд с содержанием не менее 25 процентов металла.
Железные руды
Типы месторождений железа самые разнообразные. Наибольшее значение имеют так называемые железистые кварциты – тонкополосчатые породы, в которых черные полосы – железные минералы магнетит – магнитный железняк и меньше гематит – красный железняк – переслаиваются лентами светлого кварца . Такие месторождения заключают много миллиардов тонн железных руд и известны главным образом в древнейших толщах возрастом два и более миллиарда лет! Они развиты в древних кристаллических щитах и платформах. Широко распространены они в Северной и Южной Америке , на западе Австралии , в Африке , в Индии . Запасы железных руд этого типа практически безграничны – более 30 триллионов тонн, поистине астрономическая цифра! Предполагается, что железистые кварциты образовались при действии железобактерий в древних бассейнах за счет железа, поступавшего в растворах с окрестных возвышенностей, а может быть, и в горячих глубинных растворах.
Отложение осадочных железных руд происходит в озерах, морях – современных «природных лабораториях». В последние годы открыты выделения железных конкреций (желваков) на дне океанов. Они заключают огромные запасы не только железа, но и сопутствующих ему марганца , никеля и других элементов.
К типам месторождений железа относятся и, так называемые, контактовые или скарновые месторождения , которые располагаются на границе гранитных пород и известняков и образованы за счет растворов, приносившихся из магматического тела. Залежи этого типа сложены богатыми рудами.
Кажется, немногочисленны железные минералы. Главные из них: магнетит, гематит , а также различные разновидности бурых железняков, сидерита (карбонат железа). Эти минералы дают большое разнообразие типов месторождений.
Марганец
С железом сходен по условиям образования и по техническому применению марганец .
Осадочные руды
Он обычно сопутствует железу в осадочных рудах и древних метаморфических месторождениях . Он, как и железо, основа черной металлургии , применяется для производства качественных сталей.
Хром
К черным металлам принадлежит и хром . Главный его минерал – хромит – образует черные сплошные массы и вкрапления кристаллов в ультраосновных породах .
Хромитовые месторождения
Хромитовые месторождения , как и заключающие их массивы ультраосновных пород, встречаются в зонах глубинных разломов. Рудоносная магма поступала из подкоровых глубин, из мантии. Месторождения хромитов известны в Юго-Западной Африке , на Филиппинах , на Кубе , на Урале .
Применяется хром в металлургическом производстве для придания стали особенной твердости , в хромировании поверхностей металлов и в производстве красок, он придает соединениям зеленую окраску.
К этой же технической группе принадлежит титан . Он добывается из основных магматических пород в виде ильменита и из россыпей, наземных и очень широко распространенных на морских пляжах и шельфах (Бразилия, Австралия, Индия ), где источником его служат титаномагнетит, ильменит и рутил.
Титан применяется при производстве особых сортов стали . Это термоустойчивый, легкий металл .
Важен также и ванадий – частый спутник титана в месторождениях и в россыпях, используемый для изготовления особо прочных сортов сталей , применяемых в производстве брони и снарядов, в автомобилестроении, в атомной энергетике. Здесь все большую роль приобретают новые комбинации элементов в сплавах. Например, сплав ванадия с титаном, ниобием, вольфрамом, цирконием, алюминием применяется в производстве ракет и в атомной технике. А композиционные новые материалы тоже готовят из минерального сырья.
Никель и кобальт
Никель и кобальт , тоже элементы семейства железа, встречаются чаще в основных и ультраосновных породах, особенно никель.
Никелевые руды
Он образует крупные месторождения в Юго-Западной Африке , на Кольском полуострове и в районе Норильска . Это – магматические месторождения. Сульфиды никеля кристаллизовались из магматического расплава, поступавшего из мантии или из горячих водных растворов. Особый тип представляют остаточные месторождения никеля, образующиеся в результате выветривания никеленосных основных пород, например базальтов , габброидов . При этом возникают окисленные минералы никеля в виде рыхлых зеленоватых масс. Эти же остаточные никелевые руды обогащены железом, что позволяет их использовать для изготовления железоникелевых сплавов. Такие месторождения встречаются на Урале , но особенно широко распространены они в тропической зоне – на островах Индонезии , на Филиппинах , где интенсивно происходит окисление пород на поверхности.
Цветные металлы
Важное значение для промышленности имеют цветные металлы . Многие из них геохимически относят к группе халькофильных, родственных меди (халькос – медь): медь, свинец, цинк, молибден, висмут . В природе эти металлы образуют соединения с серой , сульфиды .
Отлагались минералы цветных металлов большей частью из горячих водных растворов; главными из них являются для меди халькопирит – золотистый минерал, борнит – лиловатый минерал, постоянный спутник халькопирита, а также черный сажистый халькозин , который встречается в верхней части многих медных месторождений.
Медные руды
Месторождения меди весьма разнообразны. В последние годы очень большое значение приобрели бедные вкрапленные руды так называемого порфирового типа, которые залегают часто в вулканических жерлах. Они были образованы из горячих растворов, поступавших из глубоких магматических очагов. Запасы таких руд огромны, особенно в Южной и Северной Америке .
Большое значение имеют также пластовые залежи медных руд , образованные при вулканических извержениях на дне морей. Это так называемый колчеданный тип, в котором медный колчедан – халькопирит – встречается совместно с железным колчеданом – пиритом . Эти месторождения долгое время служили главным источником руд на Урале.
Наконец, велика роль так называемых медистых песчаников , содержащих минералы меди. К этому типу относятся месторождения в Читинской области , а за рубежом крупнейшие месторождения Катанги в Африке .
Свинец и цинк
Свои особенности имеют месторождения свинца и цинка , этих неразрывно связанных между собой металлов. Главным минералом свинца является свинцовый блеск, или галенит , минерал серебристо-белого цвета в кристаллах кубической формы.
Свинцовые руды
Из свинцовых концентратов извлекают серебро, висмут, сурьма . Последние образуют в свинцовом блеске лишь незначительную примесь, однако при огромном масштабе выплавки свинцовых руд они составляют очень важную добавку к добыче этих ценных элементов из их собственных минералов.
Главный минерал цинка – сфалерит (цинковая обманка). Обманкой его называют потому, что он имеет скорее алмазный блеск, а не металлический, как у руды. Цвет у него различный: от коричневого до черного и кремового. Эти два минерала, галенит и сфалерит, как было сказано, постоянно встречаются совместно.
Цинковые концентраты
Из цинковых концентратов добывают германий, индий, кадмий и галлий . Они образуют очень незначительную примесь в цинковых обманках, где в кристаллической решетке замещают атомы цинка, становясь на их место. И, несмотря на ничтожное содержание, именно извлечение этих малых примесей из цинковых обманок является главным источником их получения.
Они имеют большую ценность! Например, кадмий применяется при производстве ядерных реакторов, аккумуляторов, низкоплавких сплавов. Галлий благодаря его низкоплавкости (температура плавления всего 30 градусов Цельсия) используется как заменитель ртути в термометрах. Кадмий с оловом и висмутом дает сплав Вуда с температурой плавления 70 градусов. Индий, добавленный к серебру, придает последнему большой блеск, а в сплаве с медью защищает корпуса судов от коррозии в морской воде. Германий употребляется при производстве полупроводников.
Сульфидная руда
Часто вместе со свинцом и цинком в рудах встречаются серебро, висмут, мышьяк, медь , поэтому свинцово-цинковые месторождения называют полиметаллическими. Эти месторождения образуются из горячих водных растворов и особенно часто встречаются в виде залежей и жил среди известняков , которые замещены сульфидной рудой .
Олово и вольфрам
Олово и вольфрам относятся к более редким металлам и представляют особую группу (в практике их теперь относят к группе «цветных»). Применение цветных металлов очень широко: в машиностроении, других областях техники, в военном деле.
Представим на минуту, что истощились ресурсы такого металла, как олово, сразу бы встала вся жизнь: ведь сплавы олова идут на подшипники, необходимые в любом механизме, без сплавов олова нельзя было бы производить автомобили, электровозы, станки, упало бы производство консервов (олово – металл консервных банок). Казалось бы, такой малозаметный металл, как олово, является крайне необходимым звеном всей техники.
Минералы редких металлов
Эти металлы встречаются в виде кислородных соединений: олово – в окисле, касситерите , или оловянном камне, вольфрам – в солях вольфрамовой кислоты: вольфрамите и шеелите . Минералы этих элементов часто находят в кварцевых жилах среди гранитов или вблизи них. Блестящие черные или коричневые кристаллы вольфрамита резко выделяются на фоне белого кварца. Иногда они встречаются и в других типах месторождений: шеелит на контактах гранитов с известняками в скарнах, касситерит – в сульфидных жилах.
Кислородные соединения образуют многие так называемые редкие металлы : литий, рубидий, цезий, бериллий, необий, тантал – они часто встречаются в пегматитовых жилах. Особенно богаты ими древние докембрийские пегматиты (Африка, Бразилия, Канада ).
Важное значение приобретают в настоящее время легкие металлы – алюминий и его еще более легкие собратья – магний и бериллий . Эти металлы – конкуренты всесильного железа, призванные во многих областях его заменить. Эти металлы и их сплавы широко используются в технике, особенно в самолетостроении, ракетостроении, в производстве буровых труб – всюду, где нужен легкий металл.
Сырье для алюминия – бокситы
Алюминий, как известно, очень широко распространен в земной коре, и его в будущем можно будет получать из любых алюмосиликатных горных пород, богатых этим элементом. Пока же традиционным сырьем для алюминия являются бокситы . Они состоят из водных соединений глинозема, образующихся как осадочным путем при отложении в морских бассейнах, так и при выветривании алюмосиликатных горных пород.
В последнее время разработан метод получения алюминия из древних кристаллических сланцев , образованных при метаморфизме глинистых отложений, а также из щелочных магматических пород . Таким образом, проблема источников получения алюминия никогда не встанет перед человеком: этого металла с избытком хватит для всех последующих поколений. Дело только за технологией его извлечения и электроэнергией для создания мощных энергоемких производств.
Иное дело бериллий . Это относительно редкий металл. Он входит в состав берилла и других минералов, которые встречаются в высокотемпературных месторождениях, в пегматитах, а также в жилах, образующихся из горячих водных растворов. Этот ценный металл применяется в специальных сплавах для изготовления рентгеновских трубок.
Возрастает комплексное использование полезных ископаемых. Например, из угля извлекаются редкие элементы, главным образом крайне ценный германий .
Такой элемент, как селен , не часто встречается в самостоятельных минералах, но присутствует в пирите
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.
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;
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.