Твёрдые полезные ископаемые

Что такое твёрдые полезные ископаемые?

 

 

К твёрдым ископаемым относятся вещества, не встречающиеся в жидком и газообразном состоянии. Это различные руды, угли, а также торф и неметаллические минералы. Наша планета содержит огромное количество ценных природных ресурсов — полезных ископаемых. Это минеральные образования, отличающиеся по составу и свойствам, но все они незаменимы в хозяйственной деятельности человека. Наиболее распространёнными являются твёрдые ископаемые.

 

Особенности твёрдых полезных ископаемых

 

 

Как видно из названия, главной особенностью твёрдых ископаемых является их агрегатное состояние. Из этой категории вычеркнули все жидкости и газы. Остались только твёрдые или сыпучие материалы.

Твёрдые ископаемые способны заполнять собой всё пространство. Они могут быть использованы в составе различных смесей, не теряя своих полезных качеств. Кроме того, важной особенностью этих ископаемых является их взаимозаменяемость.

 

 

Происхождение твёрдых полезных ископаемых

 

 

Твёрдые ископаемые подразделяются на естественные и искусственные. Естественное происхождение подразумевает нахождение в недрах земли, а искусственное означает создание путём технической обработки.

 

Зачастую твёрдые ископаемые зарождаются в недрах горных пород. Они залегают слоями (от одного метра и глубже). Формирование происходит путём многовекового процесса под длительным воздействием высоких температур и давлением магмы земли.

 

Некоторые твёрдые ископаемые, например, торф, обязаны рождением фотосинтезу, при котором происходит разложение оксида углерода. Растительное происхождение многих ископаемых углей подтверждается наличием в них фрагментов растений.

 

 

Классификация твёрдых полезных ископаемых

 

 

По назначению твёрдые ископаемые подразделяются на:

• Горючие (угли, торф, сланцы),
• Металлические (чёрные, цветные, благородные металлы),
• Неметаллические (алмазы, графиты, апатиты, бокситы)

 

Какие бывают твёрдые полезные ископаемые?

 

 

В состав твёрдых ископаемых входят:

— Нерудные ископаемые (асбест, глина, гранит, гравий, известняк, кремень, мрамор, сланец, слюда, известняк);

— Каменные самоцветы и драгоценные камни (агат, аметист, алмаз, александрит, апатит, бирюза, гранат, горных хрусталь, жемчуг, кошачий глаз, коралл, лазурит, малахит, лунный камень, опал, сапфир, топаз, турмалин, тигровый глаз, хризолит, яшма, янтарь);

— Горно-химическое сырье (фосфаты, калийные соли, самородная сера, борные руды, самородные залежи брома и йода).

Твёрдые горючие полезные ископаемые

 

 

Наиболее распространённым горючими ископаемыми, имеющими твёрдую форму, являются угли, горючие сланцы и торф.

 

Уголь

Это ископаемое топливо, которое образовалось из остатков древних растений, длительное время находившихся под землей без доступа кислорода.

 

Уголь был первым топливом, которое начал использовать человек. Этот вид горючего позволил человечеству совершить промышленную революцию.

 

Самым древним из ископаемых углей является антрацит. Он почти полностью состоит из углерода и отличается большой плотностью и блеском.

 

Самым распространённым твёрдым топливом является каменный уголь. Это продукт глубокого разложения хвощей, плаунов и древовидных папоротников.

 

Наиболее молодым из ископаемых углей является бурый уголь, который образовался из остатков торфа. Он содержит до 70 % углерода.

 

Торф

 

Это полезное ископаемое, образовавшееся из остатков мхов, кустарников и невысоких деревьев, попавших в болотистую землю. Чем древнее болото, тем больше в нём топлива.

 

Торф, добытый из верхних слоёв водоёма, называют верховым, а из нижних– низинным. Верховой торф состоит из остатков камыша, багульника и других болотных растений. Степень разложения у такого торфа очень слабая, поэтому питательных веществ в нём гораздо меньше, чем в низинном.

 

Горючий сланец

 

Это осадочная порода, которая имеет пластинчатую структуру. По цвету она бывает серой, чёрной, коричневой, жёлтой или оливковой. Легко распадается на отдельные плитки. Минеральная часть сланца представлена осадочной горной породой, а органическая – керогеном, из которого при нагревании могут выделяться нефть или природный газ.

 

Сланцы легко воспламеняются, при горении имеют запах жжёной резины. Залегают на глубине 80-200 метров.

 

 

Твёрдые металлические полезные ископаемые

 

 

В зависимости от индивидуальных характеристик, а также области применения твёрдые металлические ископаемые подразделяются на: чёрные, цветные, благородные и радиоактивные металлы.

 

Чёрные металлы

 

Основа чёрных металлов — железо. Это ковкий металл, который обычно имеет серебристо-белый оттенок. Из железа получают различные сплавы (сталь, чугун и т.д.).

 

Цветные металлы

Название этой группы связано с тем, что многие металлы имеют специфический цвет (медь — красная, алюминий — серебристый). Наиболее значимыми являются алюминий, никель и медь.

 

Алюминий

 

Это лёгкий серебристый металл, который послушно поддается обработке и литью, имеет большую тягучесть. Ему не страшна коррозия. Он прекрасно проводит электрический ток. Алюминий легче железа, отличается прочностью. Не магнитится, легко образует сплавы с другими металлами.

 

Никель

 

Это пластичный, ковкий металл, который отличается серебристо-белым цветом. При обычных температурах на воздухе покрывается тонкой плёнкой оксида. Химически малоактивен. Относится к тяжёлым цветным металлам. В чистом виде не встречается, входит в состав других руд.

 

Медь

 

Это пластичный металл золотисто-розового или красного цвета. Медь доступна для получения из руды, имеет малую температуру плавления. Она является необходимым химически элементом для всех высших животных и растений.

 

Благородные металлы

 

Это редкие ископаемые, которые не подвержены коррозии. Кроме того, они обладают большой ювелирной ценностью. Самыми известными из них являются золото, серебро и платина.

 

Радиоактивные металлы

 

Это металлы, обладающие способностью превращаться в другие химические элементы, извлекая при этом гамма-кванты. К ним относятся уран, радий, торий, нептуний, плутоний, берклий, франций, эйнштейний, технеций и многие другие.

 

 

Твёрдые неметаллические полезные ископаемые

 

 

Самым распространённым твёрдым неметаллическим полезным ископаемым считается алмаз. Это минеральная кристаллическая модификация чистого углерода, обладающая повышенной прочностью. При нормальных условиях алмазы могут существовать бесконечно долго, а в безвоздушном пространстве постепенно переходят в графит.

 

Не менее распространённым неметаллическим ископаемым считается глина. Это мелкозернистая горная порода. Твёрдая в сухом состоянии, она становится очень эластичной при контакте с водой и снова затвердевает после обжига. Ключевым свойством глины является способность поглощать воду лишь до определённого предела, после которого она становится водонепроницаемой.

 

Уникальным природным минералом, обладающим прочностью и асептическими свойствами, является обсидиан или вулканическое стекло. Это продукт быстро застывающей лавы, который использовался задолго до появления стекла в качестве материала для первых инструментов хирургии.

 

Кроме естественных ископаемых, существуют искусственно созданные твёрдые материалы. К ним относится, керамзит, который изготавливают путём обжига специальной глины. Он представляет собой пористые шарики, которые могут стать хорошим утеплителем или удобрением. К искусственным материалам относятся также некоторые виды щебня: доменный, который получают из шлаков металлургической промышленности и вторичный — результат дробления старых конструкций.

 

 

Запасы твёрдых полезных ископаемых

 

 

Добычей твёрдых ископаемых занимаются все страны, на территории которых они обнаружены. Многие материалы распространены повсеместно. Залежи иных видов сырья крайне сложно найти. Так, например, редко встречаются месторождения калийных солей. Они представлены в форме древних осадочных бассейнов, являющихся остатками высохших соленосных лагун или в виде современных водоёмов, ресурсы которых практически неисчерпаемы (Мертвое море, озеро Индер в Казахстане). Крупнейшими залежами калийных солей обладают страны СНГ.

 

Лидерами по добыче угля являются США, Россия, Австралия, Китай и Индия.

 

Значительные запасы торфа имеются на Украине в месторождении Морочно-1. Также торфяные залежи имеются в Индонезии, Канаде, Белоруссии, Ирландии, Великобритании и США. На первом в мире месте по запасам торфа — Канада, на втором — Россия.

Лидерами по запасам чёрных металлов являются Китай, РФ, США, Австралии, Индии и Бразилии.

 

По мировым запасам цветных металлов Россия находится на третьем месте. Алюминий добывают в Южной Америке и в Австралии Медные руды встречаются в окрестностях Анд. Первенство по добычи меди по праву принадлежит Чили.

 

Запасы фосфатного сырья и апатитов имеются во многих странах. Крупнейший апатиторудный район в мире — Хибинский, находящийся на Кольском полуострове. Кроме того, апатиты добывают в тяжёлых условиях Заполярья.

 

Сегодня в мире известно шесть сероносных провинций, из которых четыре полностью или частично размещены на территории СНГ — Средиземноморская, Восточноевропейская, Среднеазиатская и Восточноазиатская. Наиболее богатая из них — Средиземноморская.

 

Бром и йод можно найти в морской воде, в солёных озерах, а также в подземных нефтяных месторождениях.

 

Коренные источники алмазов — кимберлиты. Это ультраосновные глубинные породы, впервые обнаруженные в конце XIX века в районе города Кимберли в Оранжевой Республике (территория ЮАР). Кроме того, алмазы добываются из аллювиальных (СНГ, Южная Африка) и морских (Западная Африка) россыпей. Промышленные синтетические алмазы изготавливаются в странах СНГ, США, Китае, Чехии, Нидерландах, Японии.

 

 

 

Использование твёрдых полезных ископаемых

 

 

Ни одна сфера человеческой деятельности не обходится без использования твёрдых ископаемых.

 

Чёрные металлы применяются на производстве при создании различных сложных конструкций. Основа всякого строительства — железная руда. Её используют для выплавки различных сплавов. Сталь используют в машиностроении, а также при изготовлении крепёжных и упругих элементов (проволоки, пружин, болтов). Чугун используется в при создании автомобилей.

 

Более широко применяются цветные металлы. Например, медь используют в электротехнической, трубной промышленности, а также в архитектуре и ювелирном деле. Свинец —  основа взрывчатых веществ, кроме того, он используется в химической отрасли. Цинк нашёл своё место в металлургии, полиграфии, машиностроении и медицине. Сплавы из олова используются при производстве краски, упаковочной фольги и посуды. Алюминий применяется в авиации, строительной, космической и пищевой отраслях.

 

Значительная часть твёрдого топлива используется для подогрева воды, отопления жилых помещений и для получения электрической энергии. Кроме того, горючие ископаемые используются в качестве смазочных материалов и моторного топлива.

 

Каменный уголь нашёл свое применение в сельском хозяйстве и химической промышленности: из него изготавливают кристаллические решетки и коксовый газ.

 

Торф является незаменимым удобрением для повышения плодородности почвы. Кроме того, он используется в энергетической, химической, металлургической и медицинской областях.

 

Горючие сланцы применяется как топливо и химическое сырьё для пластмассы, дорожных битумов и многого другого.

 

Неметаллические твёрдые вещества незаменимы в строительной отрасли. Их используют при изготовлении цементных растворов, бетона, из обожжённой глины делают кирпичи. Они являются основой фундамента любого сооружения.

 

Из твёрдых драгоценных минералов и самоцветных камней изготавливают ювелирные украшения. Драгоценные камни используются также в приборостроении, металлообработке, электротехнике и химической отрасли

 

Кроме того, твёрдые ископаемые используется в медицине, для изготовления пищевых красителей, а также в бытовых нуждах.

 

 

Твёрдые полезные ископаемые России

 

 

К основным твёрдым ископаемым рудного происхождения, которые встречаются на территории РФ, относятся: медь, железная руда, олово, бокситы и благородные металлы.

 

Среди неметаллического твёрдого ископаемого сырья особое значение имеют алмаз, апатит, а также строительные материалы (известняк, гравий, глина).

 

Кроме того, Россия богата угольными, торфяными залежами и месторождения горючих сланцев.

 

К основным российским твёрдым ископаемым нерудной группы относятся: апатиты и фосфориты, асбест, алмазы и графиты, самоцветы и драгоценные камни, калийные и пищевые соли, сера, гравий, гранит, щебень, глина и многое другое.

 

 

Крупнейшие месторождения твердых полезных ископаемых в России

 

 

Общее количество месторождений твёрдых ископаемых на территории РФ не поддаётся исчислению. Количество угля на территории России бьёт мировые рекорды. В наибольшей степени он залегает на севере Западной Сибири, в Ямало-Ненецком автономном округе, а также в дельте Волги и на острове Сахалин. Крупнейшим угольным бассейном является Канско-Ачинский.

 

Горючие сланцы наиболее распространены в европейской части России, в Прибалтийском бассейне.

 

Самое больше месторождение торфа находится в Западной Сибири.

 

Урал весьма богат месторождениями железа, меди, никеля, алюминия, асбеста, а также драгоценных и поделочных минералов.

 

Особое место занимает Самоцветная полоса Урала. Здесь находятся крупные месторождения драгоценных минералов. Среди них топаз, турмалин, изумруд, горный хрусталь, аметист и многие другие.

 

Богатейшие запасы твёрдых минералов сокрыты в сибирских землях. Здесь находятся основные залежи руды, есть месторождения титана. Сибирь является краем благородных и драгоценных минералов. По наличию золотоносных месторождений Россия занимает пятое место в мире. Большая часть золотых запасов находится в Иркутской области.

 

В Якутии находится основная часть алмазного фонда России. Кроме того, этот край богат золотом, серебром, оловом, свинцом, цинком и железной рудой.

 

Крупнейшие в мире янтарные запасы обнаружены в Калининградской области в городе Янтарный.

 

Основные российские залежи природной серы находятся в Поволжье (Самара, Астрахань), на Урале (Оренбург) и на Дальнем Востоке (остров Итуруп).

 

Единственное в России месторождение калийных солей находится в Соликамске и Березниках. Большую часть поваренной соли добывают в Поволжье в озёрах Эльтон и Баскунчак.

 

Значительные запасы фосфоритов находятся в Волго-Вятском (Рудничном) районе. Здесь сконцентрирована треть запасов этого сырья. Кроме того, этот природный ресурс встречается в Воскресенске, Егорьевске, Брянске, а также в Кингисеппе. В Мурманской области в одноимённом городе находится крупнейшее месторождения апатитов.

 

 

Переработка твёрдых полезных ископаемых

 

 

Переработка твёрдого минерального сырья включает деятельность по измельчению, калибровке, концентрации, обе6звоживанию, окускованию и облагораживанию минералов.

 

Измельчение или дробление — это уменьшение размера частиц твёрдого вещества. Этот процесс происходит под воздействием трёх типов сил: сжатия, удара и истирания.

 

Калибровка — это разделение частиц в соответствии с их размерами. Самым простым процессом такой сортировки является просеивание или пропускание частиц через сито или несколько сит.

 

Под концентрацией понимается увеличение процентного содержания ценного минерала в добытом веществе.

 

Целью обезвоживания является удаление воды из найденного ископаемого. Это делается для того, чтобы упростить транспортировку, обеспечить дальнейшую переработку и избавиться от пустой породы.

 

Окускование — это процесс превращения мелких частиц ископаемых в крупные куски с заданными свойствами для их эффективного использования.

 

В мире принята механическая обработка твёрдого минерального сырья, такая как распиливание, шлифовка и полировка с целью максимального выявления красоты камня и улучшения показателей внешнего вида (блеска, цвета, прозрачности, чистоты, бриллиантовой игры). Такого рода обработка предваряет изготовление ювелирных изделий.