Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Геологический факультет

Кафедра региональной и морской геологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Минерально-сырьевая основа производства на примере добывающей промышленности

Работу выполнил А.Ю. Поляков

Факультет геологический, курс 1, группа 18

Специальность 130102.65

Технология геологической разведки

К.г.н, преподаватель

кафедры географических наук

Ю.О. Антипцева

Нормоконтролёр,

Доцент, к.г-м.н. О.Л. Донцова

Краснодар 2013



ВВЕДЕНИЕ

Минералы и горные породы представляют собой чрезвычайно большой интерес для промышленности, многих областей науки и имеют эстетическое значение. Что касается экономики, то какой бы аспект не рассматривался, вплоть до проблем современного уровня жизни, любой из них оказывается так или иначе связанным с использованием минералов и горных пород.

Нет ни одной отрасли промышленности, где бы не применялись те, или иные полезные ископаемые либо непосредственно в сыром виде, либо в виде продуктов соответствующей переработки. Всем известно колоссальное значение в жизни человека железа, добываемого из богатых этим элементом руд путем металлургической переработки последних на различные сорта чугунов и сталей. Железо - одно из важнейших продуктов промышленности. Оно является основой металлургии, машиностроения, судостроения, железных дорог, мостов, железобетонных сооружений, оснащения военных армий, изготовления товаров широкого потребления и т. д. Исходя из всего выше сказанного, можно утверждать, что актуальность данной курсовой работы имеет большое значение.

В данной курсовой работе будут рассмотрены варианты применения минералов и горных пород в качестве сырьевой основы на примере черной и цветной металлургии.

Цель работы: изучить и освоить литературу о применении минералов и горных пород в качестве сырьевой основы производства (на примере черной и цветной металлургии).

Задачи:

1. Понять и описать важность минерально-сырьевой основы производства.

2. Дать описание минералам и горным породам применяющимся в добывающей металлургии.



1. МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВАЯ ОСНОВА ЧЁРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Металлургический комплекс включает черную и цветную металлургию: совокупность связанных между собой отраслей и стадий производственных процессов от добычи сырья до выпуска готовой продукции - черных и цветных металлов и их сплавов.

Добывающая металлургия заключается в извлечении ценных металлов из руды и переплавке извлечённого сырья в чистый металл. Для того, чтобы превратить оксид или сульфид металла в чистый металл, руда должна быть отделена физическим, химическим или электролитическим способом.

Рис 1. Понятие металлургии

Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём, концентратом (ценный оксид или сульфид металла) и отходами. После добычи большие куски руды измельчаются до такой степени, когда каждая частица является либо ценным концентратом либо отходом.

Горные работы не обязательны, если руда и окружающая среда позволяют провести выщелачивание. Таким путём можно растворить минерал и получить обогащённый минералом раствор.

Зачастую руда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса. [5]

1.1 Цветная металлургия

Основное сырье для цветной металлургии - руды. Руда - это природное материальное соединение, содержащее какой-либо металл или несколько металлов, а также неметаллические полезные ископаемые в концентрациях, извлечение которых экономически целесообразно. Руды цветных металлов отличаются низким содержанием полезных компонентов и комплексным характером.[1]

В зависимости от вида присутствующих металлосодержащих минералов руды цветных металлов делятся на группы:

· Сульфиды (Минералы находятся в форме сернистых соединений). Это медные, медно-никелевые, свинцово-цинковые руды;

· Окислы, в них минералы находятся в форме кислородсодержащих соединений (оксиды, карбонаты). Это алюминиевые, окислено-никелевые, оловянные руды;

· Смешанные, в них минералы могут находиться и одной и в другой формах (медные руды);

· Самородные содержат металлы в свободном соединении (золото, серебро, платина).

По числу присутствующих металлов руды делятся:

-монометаллические

-полиметаллические

Большинство руд цветных металлов являются полиметаллическими и содержат как минимум два ценных компонента. Наиболее сложными по составу являются медные, медно-никелевые, свинцово-медно-цинковые руды. Они содержат до 10-15 ценных металлов. Руды цветных металлов, как правило, очень бедные и содержат всего несколько, а то и долю процента основного металла. Многие сопутствующие элементы по ценности значительно превосходят основные компоненты руды. Руды, как и все полезные ископаемые, образуют в земле естественные скопления, которые называются месторождениями.[6]

Цветная металлургия включает добычу, обогащение и металлургический передел руд цветных металлов и переработку вторичного сырья, а также добычу алмазов. В состав цвет­ной металлургии входят медная, свинцово-цинковая, никель-кобальтовая, алюминиевая, тита­номагниевая, вольфрамомолибденовая, твердых сплавов, редких металлов и другие отрасли, обособляющиеся в зависимости от выпускаемой продукции, а также золото- и алмазо­добывающая. По стадиям технологического процесса она делится на добычу и обогащение исход­ного сырья, металлургический передел и обработку цветных металлов.

Сырьевая база цветной металлургии отличается рядом особенностей:

- руды цветных металлов отличаются крайне низким содержанием полезных компонентов;

- все руды являются поликомпонентными - комплексными;

- большинство сопутствующих компонентов не образует самостоятельных месторождений (рений, селен, теллур, иридий, осмий, рутений, галлий, скандий, индий и др.).

В этой связи огромное практическое значение имеет комплексное использование сырья. Сложный состав сырья требует больших затрат на его переработку. Производственные процессы в цветной металлургии сложные. Для отрасли характерна организация замкнутых технологических схем с многократной переработкой промежуточных продуктов и утилизацией различных отходов. Поэтому для цветной металлургии свойственно производственное комбинирование внутри и межотраслевое, что дает возможность кроме цветных металлов получать разнообразную дополнительную продукцию - серную кислоту, минеральные удобрения, цемент и др. [6]

1.2 Черная металлургия

Черная металлургия охватывает весь процесс от добычи и подготовки сырья, топлива, вспомогательных материалов до выпуска проката с изделиями дальнейшего передела. Состав черной металлургии: добыча, обогащение агломерация железных, марганцевых и хромитовых руд; производство чугуна, доменных ферросплавов, стали и проката; производство электроферросплавов; вторичный передел черных металлов; коксование угля; производство огнеупоров; добыча вспомогательных материалов (флюсовых известняков, магнезита и др.); выпуск металлургических изделий производственного назначения. В этом комплексе стержнем служит собственно металлургический передел (чугун - сталь), остальные производства сопутствующие.[7]

Чёрная металлургия служит основой развития машиностроения (одна треть отлитого металла из доменной печи идёт в машиностроение) и строительства (1/4 металла идёт в строительство). Основным исходным сырьем для получения черных металлов являются железная руда, марганец, коксующиеся угли и руды легирующих металлов.

В состав чёрной металлургии входят следующие основные подотрасли:

-добыча и обогащение руд чёрных металлов (железная, хромовая и марганцевая руда);

-добыча и обогащение нерудного сырья для чёрной металлургии (флюсовых известняков, огнеупорных глин и т. п.);

-производство чёрных металлов (чугуна, углеродистой стали, проката, металлических порошков чёрных металлов);

-производство стальных и чугунных труб;

-коксохимическая промышленность (производство кокса, коксового газа и пр.);

-вторичная обработка чёрных металлов (разделка лома и отходов чёрных металлов).[7]

1.2.1. Железные руды

Желемзные румды -- природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения в таком объёме, когда промышленное извлечение железа из этих образований целесообразно. Несмотря на то, что железо входит в большем или меньшем количестве в состав всех горных пород, под названием железных руд понимают только такие скопления железистых соединений, из которых с выгодой в экономическом отношении можно получить металлическое железо.[2]

Различаются следующие промышленные типы железных руд:

-Титано-магнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые в основных и ультраосновных магматических породах

-Апатит-магнетитовые в карбонатитах

-Магнетитовые и магно-магнетитовые в скарнах

-Магнетит-гематитовые в железных кварцитах

-Мартитовые и мартит-гидрогематитовые (богатые руды, образуются по железным кварцитам)

-Гётит-гидрогётитовые в корах выветривания.

1.2.2. Марганцевые руды

Мамрганцевые румды -- вид полезных ископаемых, природные минеральные образования, содержание марганца в которых достаточно для экономически выгодного извлечения этого металла или его соединений. К наиболее важным рудообразующим минералам относят: пиролюзит MnO2·Н2О (63,2% Mn), псиломелан mMnO·MnO2·nH2O (45--60% Mn), манганит MnO·Mn(OH)2 (62,5% Mn), вернадит MnO2·H2O (44--52% Mn), браунит Mn2O3 (69,5% Mn), гаусманит Mn3O4 (72% Mn), родохрозит MnCO3 (47,8% Mn).

Виды марганцевой руды:

-Оксидные

-Карбонатные

-Оксидно-карбонатные

Марганцевые руды делят на химические и металлургические. Первые содержат не менее 80% MnO2. Их используют в гальванических элементах, в производстве стекла, керамики, минеральных красителей, «марганцовки» (KMnO4). Руды, содержащие менее 80% пиролюзита, называются металлургическими и используются в черной металлургии. Марганец в виде сплавов с железом (ферромарганец) и кремнием (силикомарганец) идет на производство рельсовой и конструкционной стали, им легируют сплавы на основе алюминия, магния и меди.[2]

Добыча марганцевой руды осуществляется преимущественно открытым путём с использованием высокопродуктивных экскаваторов. Обогащение -- гравитационным, гравитационно-магнитными методами и флотацией. Полученные концентраты марганцевой руды распределяют по сортам в зависимости от содержания марганца, высшие сорта содержат 45-49%. Общая мировая добыча -- 20-25 млн т в год (на 1990 г.), а запасы -- 15 млрд т (на 1998 г.).[2]

1.2.3. Хромовые руды

Хромовые руды ( хромиты ) -- природные минеральные агрегаты, содержащие хром в концентрациях и количествах, при которых экономически целесообразно извлечение металлического хрома и его соединений. Собственно рудным компонентом являютсяхромшпинелиды; по составу среди них выделяют хромит, магнохромит, алюмохромит и хромпикотит. Термин «Хромит» иногда применяется также для обозначения всей минеральной группы хромшпинелидов. В ассоциации с хромшпинелидами в хромитах постоянно встречаются серпентин, оливин, хлориты, иногда хромсодержащие гранаты. Местами с ними парагенетически связаны элементы платиновой группы. Химический состав хромитов колеблется в широких пределах - так, содержание СгО3 от 14% до 62%, FeO от 0% до 18% и более 96%; велика также амплитуда колебаний содержания окиси магния, окиси алюминия, кремнезёма. В зависимости от содержания хромшпинелидов различают вкрапленные (бедные) и массивные (богатые) хромиты. По областям применения хромиты делят на металлургические, огнеупорные и химические.[2]

Хромиты встречаются почти исключительно в магматических ультраосновных породах -- дунитах, перидотитах, серпентинитах и др.-- в виде полос, линз, гнёзд, жил.

Наиболее крупные месторождения хромитов в России сосредоточены на Урале. Также месторождения хромитов встречаются в Казахстане, Словении, на о. Куба, в ЮАР, на Филиппинах, в Турции.

серебро кадмий железо марганец



2. СУЛЬФИДНЫЕ МИНЕРАЛЫ

Сульфиды-природные сернистые соединения металлов и некоторых неметаллов. В химическом отношении рассматриваются как соли сероводородной кислоты H2S. Ряд элементов образует с серой полисульфиды, являющиеся солями полисернистой кислоты H2Sx. Главнейшие элементы, образующие сульфиды -- Fe, Zn, Cu, Mo, Ag, Hg, Pb, Bi,Ni, Co, Mn, V, Ga, Ge, As, Sb.[4]

Кристаллическая структура сульфидов обусловлена плотнейшей кубической и гексагональной упаковкой ионов S2?, между которыми располагаются ионы металлов. Основные структуры представлены координационными (галенит, сфалерит), островными (пирит), цепочечными (антимонит) и слоистыми (молибденит) типами.

Характерны следующие общие физические свойства: металлический блеск, высокая и средняя отражающая способность, сравнительно низкая твёрдость и большой удельный вес.

Широко распространены в природе, составляя около 0,15 % от массы земной коры. Происхождение преимущественно гидротермальное, некоторые сульфиды образуются и при экзогенных процессах в условиях восстановительной среды. Являются рудами многих металлов -- Cu, Ag, Hg, Zn, Pb, Sb, Co, Ni и др. К классу сульфидов относят близкие к ним по свойствам антимониды, арсениды, селениды и теллуриды.

В природных условиях сера встречается в двух валентных состояниях аниона S2, образующего сульфиды S2?, и катиона S6+, который входит в сульфатный радикал S04. Вследствие этого миграция серы в земной коре определяется степенью её окисленности: восстановительная среда способствует образованию сульфидных минералов, окислительные условия возникновению сульфатных минералов. Нейтральные атомы самородной серы представляют переходное звено между двумя типами соединений, зависящими от степени окисления или восстановления.[4]

2.1 Пирит

Пирит (от греч. "пир" - огонь, ????????????, - буквально камень, высекающий огонь), - широко распространённый минерал из класса сульфидов с формулой FeS2 (Рис 2). Греческое название "камень, высекающий огонь" связано со свойством пирита давать искры при ударе. Диморфен с марказитом. Самый распространённый сульфидный минерал земной коры. Обычно содержит примеси Со, Ni, As, Cu, Au, Se и др.

Сингония кубическая. Цвет на неокисленных поверхностях латунно-жёлтый, часто золотисто-жёлтый. Окисленная поверхность пирита коричневатая, с пёстрой побежалостью, часто бывает покрыта тонкой плёнкой лимонита. Блеск металлический. Непрозрачен. Черта чёрная, зеленовато-чёрная. Твердость 6 - 6,5. Плотность 5 - 5,2 г/см3. Спайность средняя, проявляется не всегда, излом раковистый.[4]

В HNO3 растворяется медленно с выпадением серы. В HCL не растворяется.

Обычны кристаллы кубической, пентагондодекаэдрической, реже октаэдрической формы, кабооктаэдры. Нередко в виде блочных и расщеплённых кристаллов, иногда переходящих в сферокристаллы .

На гранях куба характерна грубая штриховка. Разнообразные сростки кристаллов и друзы. Агрегаты - плотные сливные, зернистые массы; радиально-лучистые агрегаты, сферолиты. Часто образует псевдоморфозы по марказиту или органическим остаткам. В осадочных породах обычно в виде разнообразных по форме конкреций. Также в виде тонких прожилков, вкрапленников, идиоморфных метакристаллов.

Пирит распространён очень широко, встречается в гидротермальных и осадочных рудных и нерудных месторождениях. Происхождение гидротермальное, осадочное, магматическое.

Самые большие его залежи сосредоточены в месторождениях гидротермального происхождения, колчеданных залежах. Также как акцессорный минерал в горных породах. В огромных количествах образуется в виде конкреций на дне закрытых морских бассейнов (Черное Море). В небольших количествах образуется в ходе магматических процессов. Конкреции пирита встречаются в большинстве осадочных пород.

В России месторождения пирита расположены на Урале (Дегтярское, Калатинское и др.), на Алтае, в Закавказье, в КМА (Михайловский рудник и др.) и других районах. За рубежом - в Казахстане, Германии, Норвегии, Канаде, Японии.

Является стратегическим сырьём для производства серной кислоты. Также источник серы и железного купороса. Ценный коллекционный материал.

2.2 Галенит

Галенимт (отлат. "галена" - свинцоваярудаилисвинцоваяокалина) - минерал, сульфидсвинцасформулойPbS. ЧастосодержитпримесиAg, Сd, Seидр (Рис 3).

Сингония кубическая, кубически-гексаоктаэдрический вид симметрии. Образует кубические, кубооктаэдрические, реже октаэдрические кристаллы и сплошные крупно- и мелкозернистые агрегаты. Наиболее часто встречается в виде зернистых и сплошных масс; образует друзы и скелетные кристаллы, а также зональные почковидные колломорфные массы со сфалеритом. Известны эпитаксические срастания с блёклыми рудами, арсенопиритом, бурнонитом и самородным золотом. Обычны двойниковые кристаллы, двойники срастания и прорастания.

Цвет свинцово-серый, стально-серый, серый с голубоватым отливом. Часто наблюдается матовая, а иногда пёстрая побежалость. Блеск сильный металлический на свежих сколах. Непрозрачен.

Твёрдость 2-3, плотность 7,4 - 7,6 г/см?. Спайность совершенная, излом ступенчатый. Хрупкий, легко колется по спайности. Диамагнитен, проводник электричества. Обнаруживает то положительный, то отрицательный фотоэлектрический эффект. Галенит с отрицательным фотоэлектрическим эффектом обладает детекторными свойствами. Под п. тр. на угле даёт ковкий королёк свинца. Растворим в HNO3.

Месторождения гидротермальные (преимущественно средне- и низкотемпературные) и метасоматические. Один из наиболее распространённых гидротермальных сульфидов. Нередко образует богатые скопления. Характерно, что очень часто встречается в парагенезисе с сфалеритом, по отношению к которому находится обычно в подчинённых количествах. Гидротермальные свинцово-цинковые месторождения образуются либо в виде типичных жил, либо в виде неправильных метасоматических залежей в известняках, либо в виде вкрапленников. Иногда образует почти мономинеральные руды (например, в Заводинском месторождении, Рудный Алтай). При окислении в процессе выветривания гидротермальных месторождений галенит покрывается коркой англезита, переходящего с поверхности в церуссит. Эти труднорастворимые вторичные минералы образуют как бы плотную рубашку вокруг центральных, не тронутых разрушением участков галенита, прекращая доступ окисляющих агентов внутрь. Поэтому не удивительно, что сплошные массы галенита в виде желваков с такой рубашкой встречаются в зоне накопления глинистых наносов и даже в россыпях. В отличие от сфалерита, за счёт галенита в зоне окисления, кроме англезита и церуссита, возникает и ряд других труднорастворимых кислородных соединений: фосфаты, арсенаты, ванадаты, молибдаты и др. Вследствие этого зоны окисления свинцово-цинковых месторождений, как правило, обогащены свинцом.

Известен также в криолитовых пегматитах и в зонах контактового метаморфизма. Кроме того, может встречаться в известняках, - в жилах и прожилках или заполняя пустоты. В гипергенных условиях изменяется с образованием карбонатов и сульфатов свинца. Иногда встречается и как осадочно-диагенетическое образование, выделяясь в виде рассеянной вкрапленности в песчаниках, известняках, а также в ядрах конкреций. Установлено современное образование галенита из подземных рассолов и шахтных вод.

Месторождения многочисленны по всему миру. В России наиболее крупные месторождения галенита известны на Алтае, Северном Кавказе (Садонское жильное), Забайкалье (Нерчинское), в Восточной Сибири и Приморье (Дальнегорское рудное поле); за рубежом - в Казахстане и Средней Азии (Карамазарские горы и др.), Богатые месторождения США представляют собой рассеянную минерализацию, они находятся в трёх штатах - Миссури, Оклахоме, Канзасе; этот район называют Три-Стайт ("три штата") со знаменитым центром Джоплин.[3]

Галенит - основная руда для получения свинца. Попутно из него извлекаются всегда содержащиеся в нём ценные примеси. Из некоторых серебросодержащих галенитов извлекают серебро как побочный продукт. Основная доля добычи серебра и кадмия приходится именно на долю полиметаллических руд.

2.3 Молибденит

Молибденит (англ. Molybdenite) - минерал, сульфид молибдена состава MoS2. Назв. от греч. молибдос - свинец, т.к. в древности молибденит не отличали от галенита. Кристаллизуется в гексагональной сингонии, дигексагонально-дипирамидальный вид симметрии. Кристаллическая структура молибденита представляет собой типичную слоистую решётку, где плоские сетки, образованные слоями Mo, располагаются между двумя слоями ионов S, параллельно плоскости (0001).

Цвет свинцово-серый, с голубоватым оттенком. Блеск металлический. Cлегка просвечивает в самых тонких чешуйках. Цвет черты серый до голубовато-серого, блестящий; растёртая черта приобретает луково-зелёный оттенок (черта графита остается серой). Мягкий, твёрдость 1 - 1,5. На изломе не ломкий, а гибкий и эластичный, жирный на ощупь (пишет на бумаге). Спайность весьма совершенная по пинакоиду (0001). Плотность 4,7 - 5,0. Под п. тр. не плавится, слегка окрашивая пламя в в желтовато-зелёный цвет. Разлагается в концентрированной серной кислоте с трудом при медленном кипячении, в HNO3 растворяется слегка и медленно.

Хорошо образованные кристаллы обычны и представлены табличками гексагонального облика. Агрегаты плотные, тонкочешуйчатые, листоватые, чешуйчато-сферолитовые, шаровидные блестящие сростки.

Наиболее важное сырье для производства молибдена, получаемого в результате обогащения флотацией. Также из него получают рений, селен. Молибденит -- полупроводник, применявшийся в радиотехнике для изготовления детекторов. Подобно графиту используется как компонент смазок, особенно для пар трения, работающих в вакууме. Как компонент смазок в больших объемах используется и в автомобилестроении.[4]



3. ОКИСЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ

Окислы - соединения элементов с кислородом, в гидроокислах присутствует также вода. В земной коре на долю окислов и гидроокислов приходится около 17%, из них на долю кремнезёма (SiO2) около 12.5%.

Наиболее часто встречаются окислы кремния, алюминия, железа, марганца, титана.

Окислы делятся на 3 подкласса:

1) Простые окислы - соединения катиона с анионом кислорода; соотношения между химическими элементами и кислородом изменяется от 2:1 до 1:2. Общие формулы минералов R2O, R2O3, RO2.

2) Сложные окислы - представляют собой двойные соли RO*R2O3

3) Гидроокислы - содержат группу -OH или молекулы H2O. К гидроокислам условно относят минерал опал.

Генезис оксидов магматический, пегматитовый, гидротермальный, метаморфический. Часто образуются в коре выветривания или накапливаются в россыпях.[3]

Окислы имеют большое значение: являются породообразующими минералами, используются в ювелирном деле, являются важнейшими рудами меди, железа, алюминия, марганца, титана.

Наиболее распространёнными минералами этой группы являются окислы кремния, алюминия, железа, марганца и титана.

В кристаллических структурах минералов класса окислов катионы металлов находятся в окружении анионов кислорода (в окислах) или гидроксила (в гидроокислах). Среди окислов можно выделить простые окислы, в которых отношения между катионами и анионами изменяются в пределах от 2:1 до 1:2 (R2O, R2O3, RO2) и сложные окислы, для которых характерны двойные соединения.

Происхождение минералов класса окислов различное - магматическое, пегматитовое, гидротермальное, но большинство окислов образовалось в результате экзогенных процессов в верхних слоях литосферы. Многие эндогенные минералы при выветривании разрушаются и переходят в окислы и гидроокислы.

Физические свойства окислов различны: для большинства из них характерна высокая твёрдость. Минералы класса окислов имеют большое практическое значение. Все устойчивые в условиях земной коры окислы нерастворимы в воде и слабо поддаются выветриванию. К ним относятся окислы железа, марганца, хрома, титана, олова, отчасти меди, циркония и др. Химически некоторые окислы различаются только по степени окисления соответствующих металлов.

Окислы, образующиеся в эндогенных условиях, обычно имеют высокую твердость, стойки к истиранию, характеризуются значительным удельным весом и поэтому часто накапливаются в россыпях (рутил, касситерит, хромшпинелиды, магнетит и др.). Этим минералам свойственна тенденция к образованию кристаллов. Окислы, образующиеся на поверхности, чаще бывают мягкими до сажистых, мажущихся масс и нередко встречаются в виде сплошных землистых скоплений, пленок, примазок и т.п.

3.1 Гематит

Гематимт -- широко распространённый минерал железа Fe2O3, одна из главнейших железныхруд.

Вприродевстречаетсянесколькоморфологическихразновидностейгематита: железнаяслюда (устар. синоним:спекулярит), краснаястеклянная голова («кровавик»), железная роза. Синонимы: красный железняк, железный блеск (устар.)

Цвет гематита чёрный до тёмно-стального в кристаллах и вишнёво-красный у скрытокристаллических и порошковатых разностей. Сингония тригональная, дитригонально-скаленоэдрический вид симметрии (структура корунда). Формы кристаллов обычно уплощённые - таблитчатые до чешуйчатых или пластинчатые, часто расположенные подобно лепесткам розы («железная роза»); реже встречаются хорошо образованные идиоморфные изометрические кристаллы. Характерны массивные агрегаты чешуйчатой и зернистой структуры. Блеск полуметаллический до металлического у кристаллов. Непрозрачен. Цвет черты характерный вишнёво-красный, от синевато-красного до красно-коричневого оттенков. Твёрдость 5,5 -- 6,5. Хрупкий. Плотность 4,9 -- 5,3. Спайности нет, излом полураковистый или ступенчато-раковистый у кристаллических разностей и неровно-занозистый у скрытокристаллических. Медленно растворим в соляной кислоте. Микроскопические включения гематита в прозрачных минералах, таких как кварц, кальцит и др., придают этим минералам красную, лиловую или красно-коричневую окраску.

Обработанный гематит похож на морион, чёрный кремень, гагат, обсидиан, от которых он отличается сильным металлическим блеском, высокой плотностью (намного тяжелее схожих с ним минералов и любой синтетики), характерный отличительный признак ? красный цвет черты. Твёрдый, но хрупкий. Для того, чтобы отличить гематит от подделки или другого камня, нужно провести им, надавливая, по неглазурованному фарфору или фаянсу, и гематит оставит красный след.

В природе гематит -- широко распространённый минерал, нередко образует большие скопления и рудные залежи. Обычен для эффузивных пород, чаще всего встречается в гидротермальных жилах. Встречается как контактово-метаморфический минерал вместе с магнетитом в скарнах. В больших количествах присутствует в докембрийских метаморфизованных полосчатых железных рудах, -- Кривой Рог (Украина), Курская магнитная аномалия (Россия). В качестве продукта изменения или выветривания образуется в виде вторичной примеси в таких железосодержащих минералах, как магнетит, лимонит, сидерит. В качестве тонкодисперсной примеси рассеян во многих осадочных горных породах, в глинах (является причиной их красной и розово-красной окраски).

Сопутствующие минералы: кварц, ильменит, магнетит, хлориты, пирит, барит, лимонит.

Гематит является одной из основных руд в черной металлургии.Из гематитовых руд выплавляют чугун. Также гематит применяется и в других областях. Гематит может быть получен искусственно.[2]

3.2. Магнетит

Магнетит - минерал с формулой (Fe3+,Fe2+)Fe3+2O4. Происхождение названия, согласно Плинию Старшему, от греч. "Магнес" - имени легендарного пастуха, открывшего этот минерал на г. Ида(Греция). Синонимы: железняк магнитный, руда железная магнитная.

Кристаллы кубической сингонии, гексаоктаэдрический вид симметрии. Кристаллическая структура является инвертированной структурой шпинели, что отражено в формуле.

Цвет железно-чёрный, серо-чёрный, иногда с синеватой побежалостью на гранях кристаллов. Блеск обычно металлический, но иногда бывает жирный или матовый. Непрозрачен. Цвет черты чёрный. Сильно магнитен, иногда полярно; при красном калении (около 580°С, так называемая точка Кюри) магнетизм внезапно исчезает, но по охлаждении снова обнаруживается. Твердость 5,5 - 6. Плотность 4,9 - 5,2. Спайность обычно отсутствует.Излом раковистый или неровный. Под п. трубкой не плавится. Порошок растворим в НСL.

Обычные кристаллы октаэдрического и ромбододекаэдрического габитуса, кристаллические сростки и щётки. Также плотные сливные массы, вкрапленники, метакристаллы в сланцах, вкрапленные и полосчатые текстуры руд. Большей частью встречается в сплошных зернистых массах или в виде вкраплений в магматических, преимущественно основных породах. Также в виде окатанных зёрен в осадочных породах и россыпях.

Магнетит - главная составная часть оксидных железных руд -- железистых кварцитов, магнетитовых скарновых и карбонатитовых руд, а также магнетитовых "чёрных морских песков".[2]

Крупные промышленные месторождения - железистые кварциты Кривого Рога (Украина) и Курской Магнитной Аномалии. Также Магнитогорск, горы Высокая и Благодать (Урал). М-ниеКовдор (крупные кристаллы). В скарнах месторождения Дашкесан (Азербайджан). Кируна и Люоссаваара - Сев. Швеция, оз. Верхнее, США, п-ов Лабрадор, Канада. Бушвелд, ЮАР, Рудные горы (Саксония) и др.

Сопутствующие минералы: ильменит, хлориты, гематит, пирит, пирротин, галенит, сфалерит, халькопирит, лёллингит, кварц, форстерит, апатит и др.



4. САМОРОДНЫЕ МИНЕРАЛЫ

В металлургии цветных металлов основное промышленное значение имеет самородное золото.

Состав: Au. Самородное золото -- природный твёрдый раствор серебра (до 43 %) в золоте. Примеси: Fe, Cu, Mn, Pb, реже -- Bi, Sb, Hg, Te, Se, Pt, прочие. Сингония кубическая. Блеск яркий, металлический. Твердость 2,5-3. Плотность 15,6-19,2 г / см ?. Цвет бледно-желтый, красно-желтый, зеленоватый. Форма кристаллов -- октаэдр, додекаэдр или куб. Различают кристаллы тонкодисперсные (до 10 мкм), пылевидные (5-50 мкм), мелкие (0,05-2 мм). В большинстве золоторудных месторождений преобладают частицы 0,01-4 мм. Встречается в виде двойников, а также прямоугольных, дендритовых, разветвленных, листоватых или губчатых агрегатов. Приурочено к гидротермальным жилам с кварцем и пиритом. Присутствует в пегматитах, чёрных песках, россыпных месторождениях. Самые цельные образования массой более 1-5 г называются самородками. Крупнейший из них -- «Плита Холтермана» из Австралии -- весил 93,3 кг.[4]

Золото--весьма редкий элемент, его кларк (среднее содержание в земной коре) составляет 5*10-7 %, т. с. 5 мг/т,. что в 20 раз меньше кларка серебра и в 200 раз -- кларка-ртути. На основании косвенных данных полагают, что содержание золота в ядре земного шара значительно выше. Большие абсолютные количества золота содержатся в морской воде, однако, из-за малой концентрации (10-5-- 101 мг/м3) извлечение золота из морской воды пока нерентабельно.[4]

Месторождения золота делят на коренные (рудные) и россыпные.Большинство промышленно важных коренных месторождений золота принадлежат к гидротермальному типу. Схематично процесс образования таких месторождений можно представить следующим образом. Образующаяся в глубине земной коры или в верхних слоях мантии Земли магма, двигаясь кверху, внедряется в земную кору и, не достигнув поверхности Земли, медленно остывает и кристаллизуется. Магма представляет собой сложный, преимущественно силикатный расплав мантийного или корового вещества, насыщенный растворенными в нем летучими компонентами-- водой, углекислотой, сероводородом и т. д. При охлаждении магмы в определенной последовательности кристаллизуются породообразующие силикаты (оливин, пироксен, полевые шпаты, кварц и др.), практически не содержащие в своем составе летучих компонентов. Температура последних стадий кристаллизации кислых магм на глубинах несколько километров близка, по-видимому, к 800 °С. По мере кристаллизации магмы содержание летучих компонентов в остаточном расплаве возрастает. В определенный момент оно достигает предела растворимости, и происходит выделение газов. С последними выносятся не только летучие, но и другие металлические и неметаллические компоненты, в том числе золото. По трещинам и порам газы устремляются в окружающие горные породы, образуя гидротермальные растворы. Вода глубинных гидротермальных растворов находится в виде сгущенного пара, который при температуре ниже 372 °С (критическая точка воды) под давлением переходит в жидкую воду. В условиях высоких температур и давлений вода способна растворять и переносить многие в обычных условиях нерастворимые соединения, в том числе золота, кремнезем и др. Вопрос о форме состояния золота в гидротермальных растворах пока остается спорным.

Двигаясь по трещинам, гидротермальные растворы поступают в область более низкого давления и постепенна остывают. Под влиянием снижающегося давления и температуры, а главное, в итоге сложного химического взаимодействия с вмещающими породами из гидротермальных растворов, осаждаются золото и другие минералы (кварц, пирит, арсенопирит и т. д.). Они постепенно заполняют трещины, образуя жилы.

Этот процесс может протекать в несколько приемов. При этом золото отлагается на любых ранее сформировавшихся минералах: кварце, различных сульфидах, чаще всего на пирите и арсенопирите. При одновременном осаждении золото может выделяться не только на поверхности кристаллов других минералов, но и внутри последних.

При некоторых условиях золото выделяется в форме мелких кристаллов и даже дисперсных включений. При благоприятных условиях -- затянутом процессе кристаллизации из богатых золотом растворов -- могут образоваться крупные кристаллы или агрегаты -- самородки.

В зависимости от условий образования и состава гидротермальных растворов образуются месторождения золото-кварцевых руд, где золото ассоциировано с кварцем, или золото-кварцево-сульфидных руд, в которых оно ассоциировано как с кварцем, так и с сульфидами. Возможна также преимущественная ассоциация золота с сульфидами. Наконец, встречаются сплошные сульфидные руды золота, часто одновременно являющиеся и рудами цветных металлов.[3]



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение необходимо отметить, что минерально-сырьевая основа представляет собой чрезвычайно большой интерес для промышленности, многих областей науки. Что касается экономики, то какой бы аспект мы не взяли, любой из них оказывается так или иначе связанным с использованием минералов и горных пород.

В данной курсовой работе были рассмотрены и описаны некоторые руды и минералы, используемые в черной и цветной металлургии.

В данной курсовой работе рассмотрена минерально-сырьевая основа производства на примере добывающей промышленности. Также рассмотрены отдельно основы черной и цветной металлургии и применяющиеся в черной металлургии основные руды. Рассмотрены различные минералы, наиболее часто применяющиеся в добывающей промышленности.



Список использованных источников

Опубликованная

1. Короновский Н.В. Геология : учебник для эколог.специальностей вузов / 4-е изд., стер. - М., 2007.- 448 с.

2. Магакьян И.Г. Рудные месторождения: промышленные типы месторождений металлических полезных ископаемых : уч-М., 1955.-333 с.

3. Миловский, А. В. Минералогия и петрография: учебник для геологических техникумов / А. В. Миловский ; А. В. Миловский. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М. : Недра, 1979. - 439 с.

4. Соловья Л.П., Соловьев В.А. Минералогия и петрология (для неспециалистов ) учеб. пособие/ Кубанский гос. ун-т; 2012 140 с.

5. Снурников А.П. Комплексное использование минеральных ресурсов в цветной металлургии 1986. Твердый переплет. 384 с.

6. Уткин Н.И. Металлургия цветных металлов, М.: Металлургия, 1985. 440 стр.

7. Шалимова Н.И. Черная металлургия что это? М.: Металлургия 1986. 230 с.

Размещено на Allbest.ur