Что такое руда? Какие виды руды бывают? Как добывают? Страны-лидеры по добыче руды. Смотреть что такое "Руда" в других словарях Каменная руда
Кроме широко известных нефти и газа существуют и другие не менее важные полезные ископаемые. К ним относятся руды, которые добываются для получения черных и путем переработки. Наличие рудных месторождений - это богатство любой страны.
Что такое руды?
Каждая из естественных наук по-своему отвечает на этот вопрос. Минералогия определяет руду как совокупность минералов, изучение которых необходимо для совершенствования процессов извлечения наиболее ценных из них, а химия изучает элементный состав руды, чтобы выявить качественное и количественное содержание в ней ценных металлов.
Геология рассматривает вопрос: «что такое руды?» с точки зрения целесообразности их промышленного использования, поскольку эта наука занимается изучением строения и процессов, происходящих в недрах планеты, условиями образования горных пород и минералов, разведкой новых месторождений полезных ископаемых. Они представляют собой участки на поверхности Земли, на которых вследствие геологических процессов накопилось достаточное для промышленного использования количество минеральных образований.
Образование руд
Таким образом, на вопрос: «что такое руды?» наиболее полно можно ответить так. Руда - это горная порода с промышленным содержанием в ней металлов. Только в этом случае она имеет ценность. Руды металлов образуются при остывании магмы, которая содержит их соединения. При этом они кристаллизуются, распределяясь по величине своего атомного веса. Наиболее тяжелые оседают на дно магмы и выделяются в отдельный слой. Другие минералы образуют горные породы, а оставшаяся от магмы гидротермальная жидкость растекается по пустотам. Содержащиеся в ней элементы, застывая, образуют жилы. Горные породы, разрушаясь под воздействием природных сил, откладываются на дне водоемов, образуя осадочные отложения. В зависимости от состава горных пород формируются различные руды металлов.
Железные руды
Виды этих полезных ископаемых значительно разнятся. Что такое руды, в частности, железные? Если руда содержит достаточное для промышленной переработки количество металла, она называется железной. Они различаются происхождением, химическим составом, а также содержанием металлов и примесей, которые могут быть полезными. Как правило, это сопутствующие цветные металлы, например, хром или никель, но бывают и вредные - сера или фосфор.
Химический состав представлен различными его оксидами, гидроксидами или углекислыми солями окиси железа. К разрабатываемым рудам относятся красный, бурый и магнитный железняк, а также железный блеск - они считаются самыми богатыми и содержат металла более 50 %. К бедным относят такие, в которых полезный состав меньше - 25 %.
Состав железной руды
Магнитный железняк представляет собой окись железа. Он содержит более 70 % чистого металла, однако в залежах встречается вместе с а иногда с цинковой обманкой и другими образованиями. считается самой лучшей из использующихся руд. Железный блеск тоже содержит до 70 % железа. Красный железняк - оксид железа - один из источников добычи чистого металла. А бурые аналоги имеют до 60 % содержания металла и встречаются с примесями, иногда вредными. Они представляют собой водный оксид железа и сопутствуют почти всем железным рудам. Они также удобны легкостью добычи, переработки, однако металл, получаемый из этого вида руды, невысокого качества.
По происхождению месторождения железных руд их делят на три большие группы.
- Эндогенные, или магматогенные. Их образование обусловлено геохимическими процессами, происходившими в глубинах земной коры, магматическими явлениями.
- Экзогенные, или поверхностные, месторождения создавались вследствие процессов, происходящих в приповерхностной зоне земной коры, то есть на дне озер, рек, океанов.
- Метаморфогенные месторождения формировались на достаточной глубине от поверхности земли под действием высокого давления и таких же температур.
Запасы железных руд в стране
Россия богата различными месторождениями. Самое большое в мире - это содержащая почти 50 % всех мировых запасов. В этом регионе отмечалась уже в XVIII веке, однако разработка залежей началась лишь в 30-х годах прошлого столетия. Запасы руд в этом бассейне с высоким содержанием чистого металла, они измеряются миллиардами тонн, а добыча ведется открытым или подземным методом.
Бакчарское месторождение железных руд, являющееся одним из наибольших в стране и мире, открыто в 60-х годах прошлого века. Запасы руды в нем с концентрацией чистого железа до 60 % составляют около 30 миллиардов тонн.
В Красноярском крае находится Абагасское месторождение - с магнетитовыми рудами. Открыто было оно еще в 30-х годах прошлого столетия, однако разработку его начали вести только через полвека. В Северной и Южной зонах бассейна добыча ведется открытым способом, а точное количество запасов равно 73 миллионам тонн.
Открытое еще в 1856 году, до сих пор является действующим Абаканское месторождение железных руд. Сначала разработка велась открытым способом, а с 60-х годов XX века - подземным способом на глубине до 400 метров. Содержание чистого металла в руде доходит до 48 %.
Руды никеля
Что такое руды никеля? Минеральные образования, которые используются для промышленного получения этого металла, называются никелевыми рудами. Встречаются сульфидные медно-никелевые с содержанием в них чистого металла до четырех процентов и силикатные никелевые руды, аналогичный показатель которых составляет до 2,9 %. Первый вид месторождений обычно бывает магматического типа, а силикатные руды находятся в местах коры выветривания.
Развитие никелевой промышленности в России связано с разработкой их местонахождения на Среднем Урале в середине XIX столетия. Почти 85 % сульфидных месторождений сконцентрировано в Норильском регионе. Залежи на Таймыре по богатству запасов и разнообразию минералов - самые крупные и уникальные в мире, в них находится 56 элементов таблицы Менделеева. По качеству никелевых руд Россия не уступает другим странам, преимуществом является и то, что они содержат дополнительно редкие элементы.
На Кольском полуострове сосредоточено около десяти процентов ресурсов никеля в сульфидных месторождениях, а на Среднем и Южном Урале разрабатываются силикатные залежи.
Руды России характеризуются количеством и разнообразием, необходимыми для промышленного применения. Однако в то же время они отличаются сложными природными условиями добычи, неравномерностью размещения на территории страны, несовпадением региона размещения ресурсов с плотностью населения.
Наряду с горючими, являются так называемые рудные полезные ископаемые. Рудой называют горную породу, которая в больших количествах содержит определённые элементы или их соединения (вещества). Наиболее используемыми типами руд являются железные, медные и никелевые.
Называются руда, которая содержат железо в таких количествах и химических соединениях, что его извлечение возможно и экономически выгодно. Важнейшими минералами являются: магнетит, магномагнетит, титаномагнетит, гематит и другие. Железные руды различаются по минеральному составу, содержанию железа, полезных и вредных примесей, условиям образования и промышленным свойствам.
Железные руды разделяют на богатые (более 50% железа), рядовые (50-25%) и бедные (менее 25% железа) В зависимости от химического состава их применяют для выплавки чугуна в естественном виде или после обогащения. Железные руды, использующиеся для производства стали, должны содержать определённые вещества в необходимых пропорциях. От этого зависит качество получаемого продукта. Некоторые химические элементы (помимо железа) могут извлекаться из руды и использоваться для других целей.
Месторождения железной руды разделяют по происхождению. Обычно выделяют 3 группы: магматогенные, экзогенные и метаморфогенные. Они могут подразделяться ещё на несколько групп. Магматогенные образуются в основном при воздействии на различные соединения высоких температур. Экзогенные месторождения возникли в долинах при отложении и . Метаморфогенные месторождения — ранее существовавшие осадочные месторождения, преобразовавшиеся в условиях высоких и температур. Наибольшее количество железной руды сосредоточено на территории России.
Курская магнитная аномалия самый мощный в мире железорудный бассейн. Залежи руды на её территории оцениваются в 200-210 миллиардов тонн, что составляет около 50% железорудных запасов на планете. Она располагается в основном на территории Курской, Белгородской и Орловской областей.
Никелевая руда – руда, содержащая химический элемент в таких количествах и химических соединениях, что его извлечение является не только возможным, но и экономически выгодным. Обычно таковыми являются месторождения сульфидных (содержание никеля 1-2%) и силикатных (содержание никеля 1-1,5%) руд. К наиболее важным относят часто встречающиеся : сульфиды, водные силикаты и никелевые хлориты.
Медными рудами называются природные минеральные образования, содержание меди в которых достаточно для экономически выгодной добычи этого металла. Из множества известных содержащих медь минералов используются в промышленных масштабах около 17: медь самородная, борнит, халькопирит (медный колчедан) и другие. Промышленное значение имеют такие типы месторождений: медноколчеданные, скарновые медно-магенетитовые, медно-титаномагнетитовые и медно-порфировые.
Они залегают среди вулканических пород древнего периода. В этот период действовали многочисленные наземные и подводные . Вулканы выделяли сернистые и горячие воды, насыщенные металлами – железом, медью, цинком и другими. Из них на морском дне и в подстилающих породах отлагались руды, состоящие из сульфидов железа, меди и цинка, получившие название колчеданов. Основным минералом колчеданных руд является пирит, или серный колчедан, который составляет преобладающую часть (50–90%) объема колчеданных руд.
Большая часть добываемого никеля используется для производства жаропрочных, конструкционных, инструментальных, нержавеющих сталей и сплавов. Небольшая часть никеля расходуется на производство никелевого и медно-никелевого проката, для изготовления проволоки, лент, разнообразной аппаратуры для промышленности, а также в авиации, ракетостроении, при производстве оборудования для атомных электростанций, изготовлении радиолокационных приборов. В промышленности сплавы никеля с медью, цинком, алюминием, хромом и другими металлами.
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
и других сульфидах
в виде ничтожной примеси, занимая место серы; он используется для создания полупроводников, оптических приборов, в частности биноклей, телеграфной аппаратуры, бесцветного стекла.
Железная руда стала добываться человеком много веков назад. Уже тогда стали очевидными преимущества использования железа.
Найти минеральные образования, содержащие железо, довольно легко, так как этот элемент составляет около пяти процентов земной коры. В целом, железо является четвертым по распространенности элементом в природе.
В чистом виде найти его невозможно, железо содержится в определенном количестве во многих типах горных пород. Наибольшее содержание железа имеет железная руда, добыча металла из которой является наиболее экономично выгодным. От ее происхождения зависит количество содержащегося в ней железа, нормальная доля которого в составе около 15%.
Химический состав
Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:
- очень богатые, когда содержание железа в рудах превышает 65%;
- богатые, процент железа в которой варьируется в диапазоне от 60% до 65%;
- средние, от 45% и выше;
- бедные, в которых процент полезных элементов не превышает 45%.
Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.
Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.
Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку. Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.
Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.
Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.
Отрасли применения
Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.
Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.
Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:
- Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
- Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
- Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
- Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
- Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
- Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.
Месторождения железной руды
Мировые запасы железной руды ограничены в количестве и своем местоположении. Территории скопления запасов руд называют месторождениями. На сегодняшний день месторождения железных руд делят на:
- Эндогенные. Они характеризуются особым расположением в земной коре, обычно в виде титаномагнетитовых руд. Формы и расположения таких вкраплений разнообразны, могут быть в форме линз, пластов, расположенных в земной коре в виде залежей, вулканообразовных залежей, в виде различных жил и других неправильных форм.
- Экзогенные. К этому типу относятся залежи бурых железняков и других осадочных пород.
- Метаморфогенные. К которым относятся залежи кварцитов.
Месторождения таких руд можно встретить на территории всей нашей планеты. Наибольшее количество залежей сконцентрировано на территории постсоветских республик. В особенности Украины, России и Казахстана.
Большие запасы железа имеют такие страны как Бразилия, Канада, Австралия, США, Индия и ЮАР. При этом практически в каждой стране на земном шаре имеются свои разрабатываемыми месторождения, в случае дефицита которых, порода импортируется из других стран.
Обогащения железных руд
Как было указано, существует несколько типов руд. Богатые можно перерабатывать непосредственно после извлечения из земной коры, другие необходимо обогатить. Кроме процесса обогащения, переработка руды включает в себя несколько этапов, таких как сортировка, дробление, сепарация и агломерация.
На сегодняшний день существует несколько основных способов обогащения:
- Промывка.
Применяется для очистки руд от побочных примесей в виде глины или песка, вымывание которых проводят с помощью струй воды под высоким давлением. Такая операция позволяет увеличить количество содержимого железа в бедной руде примерно на 5%. Поэтому его используют только в комплексе с другими типами обогащения.
- Гравитационная очистка.
Выполняется с помощью специальных типов суспензий, плотность которых превышает плотность пустой породы, но уступает плотности железа. Под воздействием гравитационных сил побочные компоненты поднимаются на верх, а железо опускается на низ суспензии.
- Магнитная сепарация.
Наиболее распространенный способ обогащения, который основывается на различном уровне восприятия компонентами руды воздействия магнитных сил. Такую сепарацию могут проводить с сухой породой, мокрой, или в поочередном сочетании двух ее состояний.
Для переработки сухой и мокрой смеси используют специальные барабаны с электромагнитами.
- Флотация.
Для этого метода раздробленную руду в виде пыли опускают в воду с добавлением специального вещества (флотационный реагент) и воздуха. Под действием реагента железо присоединяется к воздушным пузырькам и поднимается на поверхность воды, а пустая порода опускается на дно. Компоненты, содержащие железо, собираются с поверхности в виде пены.
От звучного латинского слова "минера" - "камень, рождающий металл", - и произошло слово "минералогия". Истоки знаний о камне затерялись где-то в дали палеолита. Неистощимая любознательность наших предков сочеталась с ненасытным стремлением извлекать пользу из окружающей среды, а наивная склонность обожествлять природу - с "кощунственным" стремлением тут же употребить в дело могущество "богов". Даже самое грозное "божество" - огонь - человек рискнул внести в свою пещеру. А щедро рассыпанные природой твердые кремневые гальки (эти "краеугольные камни истории"), которые раскалывалась, обнажая острые края, он превращал в зубила, скребла, наконечники копий и стрел.
Наш пращур каменного века Homohabilis (человек умелый) * , добывавший кремень в качестве первой "руды", использовал (разумеется, безотчетно!) одну из основных геохимических особенностей элемента кремния, а именно, его распространенность: в земной коре кремния немногим больше четверти, т. е. столько, сколько всех остальных элементов вместе взятых (за вычетом кислорода).
* (Наиболее древние каменные орудия, найденные в Кении и Танзании, были сделаны более 2,5 млн. лет назад! )
Правда, чтобы освоить такую руду, пришлось на опыте изучить основные свойства кремня: способность давать при ударе искру, высокую твердость, вязкость, а главное раковистый излом, образующий острый режущий край (рис. 32).
Помимо рациональной формы и совершенной обработки орудий каменного века нас поражает и другое: человек каменного века (уже в неолите) не ограничивался поисками первосортных кремней на поверхности, он добывал кремневые "руды" на глубине. Неолитические подземные разработки кремня известны в Бельгии, во Франции, в Англии, Швеции, Польше и Белоруссии. Одна из шахт Бельгии (местечко Спиенны) достигает семнадцатиметровой глубины. На дне шахты проходят горизонтальные выработки, крепящиеся целиками оставленной породы. Можно только удивляться, с каким искусством проходчики каменного века задавали эти древнейшие на земле шахты, точно прослеживая пропластки высококачественного кремня в мягком меловом известняке. Этим людям никак нельзя отказать в причастности к минералогии!
Не меньшее восхищение вызывает и первый из известных в истории человечества неолитический город Чатал-хюйюк в Южной Анатолии, возникший в VII тысячелетии до н. э. на основе "горнодобывающего" промысла. Площадь, занятая некогда этим поселением, составляла 32 акра! На этой территории были расположены дома с плоскими крышами, разделенные узкими улочками, взбегающими вверх по склону холма к подножию потухших вулканов Караджидаг и Гасандаг. Археолог Джеймс Меллаарт, обнаруживший это древнейшее поселение в 1958 году, описывает найденные там удивительные вещи: костяные и деревянные сосуды, статуэтки из обожженной глины и темно-зеленого камня, в том числе статуэтки Матери-Богини, маленькие фигурки пеших и конных людей, изображения быков, баранов, леопардов. Еще более удивительны яркие многоцветные росписи на стенах храмов-гробниц и особенно громадные, иногда достигающие двух метров барельефы людей и животных. При их изготовлении слой гипса наносился на остов из соломы или глины, а для изображения божества с головой быка или коровы к стене храма в качестве основы барельефа крепился просто подлинный череп с рогами, также покрывавшийся потом раскрашенным гипсом.
Археологи установили состав принадлежавшего этому племени стада и узнали, что кроме скотоводства и земледелия люди Чатал-хюйюка занимались охотой на диких ослов, оленей, кабанов, леопардов. И все же, как считает Джеймс Меллаарт, основой их существования, определявшей весь уклад жизни и невиданные по тем временам размеры поселения, была добыча обсидиана - прекрасного сырья для парадного и военного оружия. Неисчерпаемые запасы этого высококачественного сырья таили "кладовые" вулканов Караджидаг и Гасандаг. Можно считать, что Чатал-хюйюк представляет собой одно из первых на земле поселений "монополистов" прекрасного "стратегического сырья" каменного века. Лучшие образцы этой древнейшей "руды" археологи находили спрятанными про запас под полами домов.
Но в Чатал-хюйюке интересна и еще одна находка: именно здесь были впервые найдены наиболее древние * изделия из металла - мелкие шильца, проколки, бусинки. Исследования показали, что они сделаны главным образом из меди.
* (Несколько позднее в верховьях р. Тигр, к востоку от Чатал-хюйюка, были об-наружены мелкие предметы из меди (VIII - VII тысячелетия до н. э.). )
Возможно, в Южной Анатолии люди впервые познакомились с рудой в нашем понимании этого слова. Находки археологов показывают, что минералоги, жившие почти девять тысячелетий тому назад, прекрасно знали свойства не только вулканического стекла, но и некоторых минералов меди.
Итак, первое знакомство с рудой состоялось еще в каменном веке, когда люди заметили, что не все камни трескаются от жара костра и разлетаются на острые осколки (именно с костра часто начиналась обработка камня), иногда попадаются глыбы, которые в огне становятся мягкими, податливыми - ковкими. Ладонь человека впервые ощутила великолепную тяжесть и холодок металла!
Вероятно, в первую очередь были освоены "готовые" металлы - самородные медь, золото, железо. Они одновременно являются и металлами и минералами - природными образованиями постоянного состава.
Но что же именно сделало золото "металлом царей и царем металлов"? Почему медь опередила железо почти на пять тысячелетий, а алюминий известен нам немногим более ста лет? Почему тантал, бериллий и цезий мы называем "металлами сегодняшнего дня"?
Оказывается, судьба металла очень часто зависит не только от его собственных качеств, но и от свойств его природных соединений - минералов. Давайте вспомним историю освоения металлов.
