Метали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат на тему

Метали

Львів 2006р.

Платинова сімейка

Платина - метал, визначений дорогоцінним всього декілька століть назад. На відміну від золота і срібла, що не має собі чого-небудь подібного в сім'ї дорогоцінних металів, платина очолює групу платіноїдов - металів з надзвичайно схожими властивостями, найближчих родичів платини.

Найближчим до платини рахують метал паладій, знайдений в 1803 році і названий на честь тодішнього відкриття нового астероїда в Сонячній системі. Астероїду, а вслід за ним і новому елементу, дали ім'я старогрецької богині мудрості Паллади. У паладію красивий, майже білий, колір, метал добре полірується, не блякне і стійкий до корозії.

Ювеліри охоче використовували паладієву оправу для коштовних каменів, які ефектно виділялися у виблискуючому білому металі. Золото, знебарвлене добавкою паладію, часто йшло на виготовлення корпусів дорогого годинника.

З 1991 по 1995 рік більш всього цього металу запропонувала на міжнародному ринку Росія - майже 440 тонн, Південна Африка - понад 218, Північна Америка - більше 67 і решта країн - 11 тонн. Перше місце Росії по паладію цілком виправдане - родовища мідно-нікелевих руд Норільська і Талнах містять втричі більше паладію, ніж платини. На Уралі також є руди з паладієм. Те, що паладій з платинових металів найбільш доступний і до того ж до останньої пори був порівняно дешевий - в 60-х роках він коштував уп'ятеро менше платини, а в 1996 році на міжнародних ринках один грам паладію йшов по 5 доларів, - дозволяло його широко використовувати для антикорозійних покриттів, в різних очисних пристроях. Особливо ж виріс попит на паладій, коли розвернувся випуск автомобільних каталізаторів.

За 1991-1995 роки мир використовував майже 713 тонн паладію. З цієї кількості автомобілісти освоїли понад 329 тонни, ювеліри - 132,5, хіміки - 31,4, електротехніки - 32,5, на потреби решти галузей пішло 217,6 тонни металу. Споживання металу росло, піднімаючи ціну на паладій: з 1991 по 1995 рік вона збільшилася з 2,83 до 4,84 долари за грам. до останнього часу мир не випробовував недоліку в паладії, хоча його здобич дещо відставала від споживання цього металу. Різниця компенсувалася в основному за рахунок продажу Росією своїх казначейських запасів паладію. Відомості про ці запаси - державна таємниця, проте, за різними оцінками зарубіжних фахівців, казначейство Росії до недавнього часу мало в своєму розпорядженні запас в межах 248-6200 тонн паладію.

У 1996 році Росія поставила своєрідний рекорд - об'єм зарубіжного продажу нашого паладію перекрив кількість металу, що здобувається, в країні більш ніж втричі. Проте наступного року Росія різко зменшила продаж паладію. Ще менше металу поступило на експорт в 1998 році. Казначейські запаси паладію в Росії виснажилися - одностайно вирішили західні експерти. Так або не так, але в світі наступив справжній паладієвий голод, а з ним і голод на решту платинових металів - не вистачало приблизно 70 тонн, тобто 15 відсотків світового споживання таких металів. Минулого року паладій за ціною перекрив золото, а нині став навіть дорожчим за платину. 21 лютого був встановлений абсолютний рекорд за всю історію біржової торгівлі паладієм: 800 доларів за тройську унцію (31,1035 г) або 25,72 долари за один грам, при тому, що унція платини коштувала 493 доларів (грам - 15,85 долари), а унція золота - 289 доларів (грам - 9,29 долари).

Паладієвий рекорд тримався, правда, недовго. Після повідомлення, що Росія незабаром відновить продаж свого паладію в повному об'ємі, ціни на метал почали знижуватися. Ця новина стала самою довгожданою для світового виробництва автомобільних каталізаторів, оскільки при над дорогому паладії катастрофі чесання зросли витрати виробництва. - для хімічного посуду, електронщики - для термопар, інструментальники - для прецизійних вимірювальних пристроїв. Якнайбільше росте споживання родію в автомобілебудуванні: у 1985 році сюди пішло близько половини одержаного родію, через п'ять років вже 80 відсотків, а в 1995 році майже весь родій - 98 відсотків - пішов на випуск автомобіль них каталізаторів. У результаті за останні роки потреба в родії виросла в 10-13 разів. Висока вартість металу - в 1992 році грам родію коштував 80 доларів - примусила шукати рівнозначні замінники, що роблять в США, Японії і в інших розвинених країнах.

Одночасно росте і здобич родію. ЮАР, яка дає майже дві третини цього металу, збільшила з 1992 по 1995 рік здобич з 7,1 до 8 тонн. Більше сталі витягувати родію з автомобільних, що відслужили, каталізато рів - до 1,2 тонн в 1995 році. Цей красивий сріблястий метал з голубуватим відливом, з високою хімічною стійкістю здобувають у нас на Уралі, в Заполярному і в Норільське.

Грецьке слово оше (запах) дало ім'я відкритому 200 років тому платиновому металу осмію. Йому дійсно властивий неприємний дратівливий запах, схожий на суміш хлорки і часнику. У природі чистий осмій не знайдений і відомий лише зв'язаним в мінералах іншим платиновим металом - іридієм. Такі мінерали є в Сибіру, на Уралі, а за рубежем - в Південній Африці, США, Колумбії і Канаді. Осмію дуже мало в земній корі, він надзвичайно розсіяний і тому дорогий. Через це осмій використовують лише там, де при його малих витратах можна одержати значний ефект. США, наприклад, ввозять за рік дещо більше 100 кілограм осмію, в основному для виробництва ліків - кортизону. Зовсім небагато осмію споживає хімічна промисловість для виготовлення каталізаторів.

Ще два платинові метали: іридій (від грецького слова iгi - веселка) і рутеній, названий на честь Росії (від позднелатінського слова 1{пiЬепiа - Росія). Іридій володіє дуже високою твердістю, і його використовують для виготовлення електроконтактів, хірургічних інструментів, точних хімічних вагів. З іридію роблять кінчики пір'я дорогих авторучок. Сплави іридію з платиною застосовують в біомедицині і аерокосмічній техніці. За рік в світі витрачається трохи більше тонни іридію. дві третини поглинає хімічна промисловість, решту іридію використовують в різних каталітичних процесах, в ювелірних і стоматологічних сплавах, а також для виробництва тіглей і бойових лазерів. Цей платиновий метал майже цілком поступає з ЮАР за вартістю приблизно 2,5 долари за грам (1996 рік).
Що стосується рутенію, то це теж твердий і в той же час вельми крихкий метал, найрідкісніший з платинової групи. Його використовують при виготовленні дротів, контактів, електродів, лабораторного посуду, ювелірних виробів. У Західній Європі і Японії все більше металу йде на виробництво резисторів і друкарських схем в електронній промисловості, а також для отримання хлора і різних лугів. За рік в світі витрачають приблизно 7 тонн рутенію, і цей метал цілком поступає з ЮАР. Один грам рутенію коштує приблизно 0,65 доларів (1996 рік).

Золоті астероїди

Коли в 2006 році збірка міжнародної космічної станції “Альфа” буде закінчена, маса станції складе приблизно 410 тонн. Тільки запуск на орбіту такої кількості матеріалів і деталей обійдеться в 10 мільярдів доларів, а з урахуванням доставки туди космонавтів, їжі, води, повітря, горючого, додаткових наукових приладів, з урахуванням витрат на підтримку і експлуатацію ця сума виросте до 60 мільярдів. Разом з тим, як вважають деякі фахівці, дотепер не дуже зрозуміло, які принципово нові дослідження, які не проводилися б на станції «Мир», зможуть виконуватися на “Альфі”. А головне - як ці дослідження зможуть окупити неймовірні витрати.

Надії здобувати в космосі щось таке, що окупило б завоювання космічного простору і інших планет, з'явилися ще в 60-х роках, але висловлювалися головним чином в науково-фантастичних романах. Дослідження космосу може не тільки самоокуповуватися, але і приносити чистий дохід, - затверджує професор Арізонського університету (США) Джон Люіс. Як вважають Люіс і його прихильники, космос може стати буквально золотою жилою. Астероїди, Місяць, планети Сонячної системи містять величезні запаси цінних матеріалів. Тут ми можемо знайти водень і кисень для ракетного пального, залізо, цинк, мідь, дорогоцінні метали, нарешті, воду, необхідну для життя людини.

Поверхня астероїда Ерот покрита кратер амі. Астрономи припускають дати їм відповідні еротичні назви, наприклад Купи дон, Дон Жуан, Лоліта.
Люіс ділить матеріали, які можна здобувати в космосі, на дві групи: речовини, рідкісні і цінні на Землі, і такі, яких на Землі багато, але для потреб космічних поселень дешевше здобувати їх в космосі, ніж доставляти на орбіту.

У першу групу потрапляють золото і метали платинової групи, куди входять платина, паладій, іридій, осмій, родій і рутеній. Попит на ці рідкісні елементи дуже великий (див. “Наука і життя” М2М2 би і 7, 2000 р.). Вони широко використовуються в електроніці, в каталітичних фільтрах автомобільних вихлопних газів, в паливних елементах.

Астероїд Амон, що знаходиться не так далеко від Землі, відомий астрономам також під номером ИЕО 33554, має в поперечнику всього два кілометри, але цілком складається з металів. За сьогоднішніми цінами заліза і нікелю (причому не у вигляді руд, а в чистому саморідному стані) там на вісім трильйонів доларів, кобальту - на шість трильйонів, металів платинової групи - теж приблизно на шість трильйонів.

Правда, в Сонячній системі більше поширені не металеві астероїди, а кам'яні з домішкою вуглецевих речовин. Але вони також містять метали, а додатково в їх склад входять вода, метан, аміак і двоокис вуглецю. Астероїди зараз вивчаються головним чином з погляду небезпеки, яку вони можуть нести людству. Але пора придивлятися до них і з погляду їх можливої цінності. Біля Землі знайдені тисячі об'єктів, 10% з них простіше досягти, ніж Місяць. І половина цих близьких сусідів може містити цінні ресурси.

Минулого року Колорадська вища школа гірських наук організувала перший круглий стіл по використовуванню космічних ресурсів. Більше 60 інженерів і учених, зокрема співробітників НАСА і РАН, обговорювали можливості видобутку корисних копалин на астероїдах і на Місяці, де, як підозрюють, можуть бути покладу льоду і гелія-З, який украй рідкісний на Землі і стане в нагоді в майбутніх установках керованого ядерного синтезу.

Експерти дійшли висновку, що розробка космічних покладів технічно можлива і економічно рентабельна, але вона почнеться не раніше ніж через 10-20 років. Перші кроки вже робляться. 14 лютого минулого року космічний зонд 1ЕАК, запущений за чотири роки до цього, вийшов на орбіту навколо астероїда Ерот. Зонд провів вимірювання астероїда, зробив тисячі знімків. Зібрані дані оброблятимуться протягом років. Учені сподіваються взнати, з чого складається астероїд і як можна буде здобувати на ньому корисну копалини.

МЕБЛІ ДЛЯ КОСМОНАВТІВ дизайнери факультету архітектури Мюнхенського технічного університету (Німеччина) розробляють меблі для міжнародної космічної станції.

Стілець з пюпітром дозволяє писати і читати в зручній позі, не побоюючись, що папір понесе повітряними течіями.

Житловий модуль станції повинен бути запущений у вересні 2005 року, і поки відомі тільки його розміри: довжина 853 сантиметри, ширина 440 сантиметрів. Відомо також, що він повинен бути роздільний на 24 “каюти” - відсіки розміром з середньої величини шафа: спальні кабіни, душ, туалет, аптека і кухня, кожен відсік площею один квадратний метр і заввишки два метри.

Цьому скромному житлу знадобляться меблі. До тепер космонавти спали, забравшися в спальний мішок і прив'язавшися де-небудь до стінки, щоб повітряні течії в невагомості не носили людину по кабіні. Так само, на вазі, харчувалися і відпочивали. Проте тепер німецькі дизайнери забезпечать космічний будинок своєрідними меблями. Її задача, на відміну від земної, не витримувати вагу людини, а просто фіксувати його і предмети, з якими він працює, на одному місці і підтримувати зручну позу, по можливості схожу із звичними позами, що приймаються людиною в земних умовах.

Матеріали для космічних меблів вибиралися з таким розрахунком, щоб вони були легкими, міцними і негорючими. Підійшов алюміній, а також композитні матеріали на основі вуглецевого волокна і пластмаси.

До такого столу можуть пристебнутися шести чоловік.

Серед предметів космічної обстановки буде, наприклад, комбінований стілець з пюпітром для листу. На передніх рогах пюпітра - фіксатори, що дозволяють зчепитися з іншим таким же стільцем і, сидячи тет-а-тет з колегою, обговорювати загальні проблеми. З досвіду “Миру” і інших космічних станцій вже відомо, що розмовляти з людиною, яка висить напроти тебе в просторі головою вниз, якось некомфортно. Ті ж фіксатори дозволять зібратися групі космонавтів за загальним обіднім столом практично так само, як це буває на Землі.

Але спати доведеться по-небесному. Мешканець космічної станції на ніч пристібатиметься до стіни своєї “каюти” м'якими надувними лямками на зразок рюкзаків. для цього він заздалегідь прибере в стіну “сідало” із столиком для листу. Крім того, в кожній каюті передбачена полиця розмірами 48 на 22 сантиметри і висувний ящик завглибшки б сантиметрів. Вони призначені для зберігання особистих речей (кожному космонавту дозволять узяти з собою до двох кілограм) - книг, фотографій, сувенірів, касет з музикою.

Як повідомляє англійський журнал “Нью Сайентіст”, в США винайдений склад, що робить на короткий час прозорим будь-який запечатаний конверт, навіть з щільного коричневого паперу. Нанісши цю рідину на конверт, можна прочитати і сфотографувати його вміст. Рідина не залишає слідів на конверті або листі, не розмиває чорнило, нетоксична і безпечна, а її специфічний запах вивітрюється через 10-15 хвилин. Склад випускається в аерозольних балончиках і продається тільки правоохоронним органам.

Як вважає провідний англійський кліматолог Майкл Грабб, людство може витрачати запаси нафти і газу, що є в надрах. У них недостатньо багато вуглецю, щоб діоксид вуглецю, що виходить при спалюванні, міг викликати серйозне глобальне потеплення. Обережніше треба поводитися з вугіллям: у його запасах вуглецю в 10 разів більше.

З першого січня цього року французькі магазини зобов'язані приймати від покупців витрачені батареї.

Збір батарей буде організований в 1100 гіпермаркетах, 7300 супермаркетах, 24 000 магазинів самообслуговування, 25 000 звичних магазинів, 2400 спеціалізованих магазинах, 5700 фотомагазінах і в 25 000 тютюнових лавок.

Якщо глобальне потеплення продовжуватиметься таким же темпом, як дотепер, то до 2055 року крижаний покрив Антарктиди майже зникне.

У кількостях понад 1000 тонни в рік в світі зараз виробляється 2465 хімічних з'єднань. З них детально перевірено відносно безпеки для людини і навколишнього середовища тільки 31 з'єднання.

66 відсотків французів прочитують за рік не менше 12 книг, а 12 відсотків час від часу складають вірші.

Смертна страта застосовується в 12 з 50 північноамериканських штатів. За останні 20 років статистика вбивств в цих 12 штатах удвічі перевищувала дані по решті штатів, що викликає сумніви в корисності такої міри для попередження важких злочинів.

золото уран платиновий метал

РІДКІСНІ МЕТАЛИ - МАЙБУТНЄ НОВОЇ ТЕХНІКИ

На порозі чергового сторіччя. Сучасна цивілізація переходить із залізного століття в новий - століття легких і рідкісних металів Доктор геолого-мінералогічних наук Н. СОЛОДОВИХ, професор Інституту мінералогії, геохімії і крісталлохимії рідкісних елементів (ІМГРЕ), Москва. Науково-технічна революція, яка після Другої світової війни стрімко увірвалася в життя всіх розвинених країн світу, пов'язана перш за все з широким застосуванням рідкісних металів. Використовування їх викликало до життя цілі нові області сучасної промисловості, науки і техніки. Всі надмагнітні, надлегкі, надтверді, наджаростійкі і високоміцні конструкційні матеріали в наші дні створюються на основі або з використанням рідкісних елементів. Все ресурсо- і енергозберігаючі технології не осуществіми без рідкісних елементів. навіть в сільському господарстві застосування дуже невеликих доз рідкісного металу неодіма підвищує врожайність продовольчих культур на 60 відсотків. Зараз налічуються багато тисяч областей ефективного використовування рідкісних металів як у військовій, так і в цивільних областях промисловості.

Промислово-економічний рівень розвитку сучасних держав, за твердженням фахівців, визначається масштабами споживання не стільки чавуну і стали, скільки рідкісних металів. Рідкісні елементи - це свого роду вітаміни промисловості. І подібно тому, як живий організм не може повноцінно розвиватися без мікрограмових кількостей вітамінів, так і передова сучасна промисловість неможлива без рідкісних елементів.

У Радянському Союзі науково-технічна революція почалася декілька пізніше, ніж в інших країнах, і проводилася, на жаль, в основному тільки в оборонній і аерокосмічній промисловостях. Витрати на пошуки, здобич і виробництво рідкісних металів в нашій країні навіть в 60-70-е роки (період щонайвищого інтересу до проблеми в СРСР) в загальному бюджеті держави були мізерні - менше 0,2 відсотків. Це показник того, що державні органи управління народним господарством надавали рідкісним металам надзвичайно мало уваги. Динаміка виробництва і споживання рідкісних металів в СРСР в порівнянні з США завжди була не в нашу користь. Сумарне споживання всіма капіталістичними країнами за 25 років, з 1960 по 1985 рік, по берилію, кадмію, германію виросло в 1,4-2 рази, а по всій решті рідкісних металів - навіть в 3-15 разів.

Надзвичайно швидко росте споживання рідкісних металів в провідних капдержавах Західної Європи і Японії, які по темпах зростання почали значно обгонити США. У Японії споживання таких металів, як ніобій, цирконій, ітрій, лантаноїди, літій, ванадій, галій, за період 1960-1985 роки зросло в 10 25 разів. Більш того, деякі з капстран перегнали Америку не тільки по темпах зростання, але і по споживанню на душу населення і навіть по валовому споживанню окремих металів. - у 1,5 рази, а з розрахунку на душу населення навіть в 8,4 рази, від ФРН - в 7 разів, від Японії - в 2,5 рази по споживанню танталу і в 9 разів по цирконію.

При цьому треба ще враховувати, що у нас левова частка багатьох рідкісних металів споживалася тільки в оборонній промисловості. На частку народного господарства СРСР доводилися лише найменші крихти.

Ми ж і в 80-е роки, і дотепер не ввели в дію жодного нового гірничо збагачувального комбінату і жодного заводу по рідкісних металах.

Таким чином, і по здобичі, і по споживанню СРСР вже з 60-80-х років почав різко відставати від провідних капстран. І в цьому головна причина надзвичайної заторможеності, навіть провалу нашого науково-технічного прогресу.

Крупні зміни, що відбуваються останніми роками в економіці Росії, надзвичайно хворобливо відбилися на положенні справ з рідкісними металами. Положення погіршало ще і тому, що з розпадом СРСР багато підприємств, добувних рідкісні метали, залишилися в колишніх союзних республіках. Зупинена або різко понижена здобич на найбільших російських гірничодобувних підприємствах: на уральських Смарагдових копальнях - берилія; на Орловському комбінаті (у Забайкалье) - танталу; на Ловозерськом (Кольський півострів) - ніобія, танталу, церієвих лантаноїдів; на Забайкальському - літію; на уральському Вішневогорськом - ніобія. Припинена розробка германію на Павлівському родовищі в Примор'ї. В результаті положення із здобиччю, виробництвом і споживанням рідкісних металів зараз в Росії просте катастрофічне.

У нинішніх ринкових умовах ті або інші рідкісні метали і навіть нову техніку, зроблену на їх основі, часто дешевше і простіше завести з-за кордону, І ми, не дивлячись на гостру економічну кризу в країні, купуємо її. Але купуємо застарілі зразки. Тому що супернову техніку США і їх сателіти по офіційно існуючих у них заборонах до Росії не поставляють. І не виключено, що через капризи міжнародного стану нам не стануть продавати навіть те, що ми одержуємо зараз. Таке було вже з трубами з легованого ніобієм заліза. Після введення наших військ до Афганістану ФРН відмовилася продавати нам труби з легованої ніобієм сталі. Ми почали ставити свої сталеві труби і при міському будівництві, і в нафтопроводах. І ось через 15-20 років пожинаємо плоди. Труби рвуться, їх доводиться замінювати. Тоді як леговані ніобієм простояли б ще 40 років. одержувати в 1,6 рази багатші урожаї, годувати не тільки себе, але і продавати продукти харчування. Наш Ловозерській горнообогатительный комбінат, розробляючий родовище неодіма (лопаріт), ще не повністю зупинений. А запаси цього металу на Ловозерськом родовищі невичерпні.

золото уран платиновий

Лантаноїди

Швидко реанімувати в нашій країні здобич і виробництво рідкісних металів, щоб використовувати їх в різних областях народного господарства, - задача цілком реальна. І це - справа державної ваги, оскільки саме рідкометаллева промисловість - фундамент не тільки нової і оборонної техніки, але і всього народного господарства. Відсутність рідкісних металів - загроза національної безпеки Росії.

Завдяки інтенсивним пошукам рідкісних металів в 40-70-х роках Росія має найкрупніші в світі детально розвідані родовища літію, цезію, ітрію, іттрієвих і церієвих лантаноїдів, цирконію, танталу і ніобія, найбагатше родовище берилія. Проте всі вони знаходяться в труднодоступних регіонах Сибіру, Заполярного або високогір'я.

При нинішній фінансовій нагоді країни промислове освоєння цих нових родовищ поки нереальність. Але є інший вихід. На найближчі 15-20 років наша країна може бути забезпечена рідкісними металами, якщо відновити в достатньому об'ємі здобич на законсервованих або працюючих на третину своєї потужності редкометалльних гірничо-збагачувальних комбінатах. Наприклад, Ловозерській лопарітовий комбінат може повністю забезпечити всю нашу перспективну потребу в танталі, ніобії, титані, церієвих лантаноїдах (зокрема, і в неодіме для сільського господарства). Дуже важливе тут ще і те, що всі ці метали можна одночасно одержувати при хіміко-металургійній переробці всього-на-всього одного лопарітового концентрату.

Тут же, в багатющому Ловозерськом масиві, давно вивчено ще декілька нових типів редкометалльних руд. Вони можуть бути легко і швидко введені в експлуатацію. Це перш за все евдіалітіти (від слова “діалітос” - розчинний). Їх запаси складають тут мільйони тонн. І в них містяться оксиди цирконію, ітрію і іттрієвих лантаноїдів; церієвих лантаноїдів, ніобія, танталу, гафнію. Евдіалітовиє руди виходять безпосередньо на поверхню в центральній частині масиву, тому їх здобич не представляє великих труднощів.

Таким чином, при нормальній роботі Ловозерського комбінату Росія буде забезпечена не менше ніж двадцятьма рідкісними металами, і це заповнить нам втрату чотирьох родовищ: Кутессайського, що залишився в Киргизії, Шевченківського в Казахстані, Жовті Води і Малишевського - на Україні.

Проблема здобичі берилія розв'язується теж порівняно легко - відновленням робіт на забайкальському Ермаковськом родовищі. Звідти до 90-х років рудний концентрат вивозили для хіміко-металургійного переділу до Казахстану, де він і залишився після розпаду СРСР. Але, на щастя, на Ермаковськом родовищі, з найбагатшими в світі рудами берилія (1,2 відсотки ВеО), ще збереглася приблизно чверть запасів. Їх нам цілком досить на найближчі 25 років, а то і більш. Наша промисловість може бути забезпечена літієм, рубідієм і цезієм за рахунок переробки слюди, яка була попутно здобута і скинута у відвали в колишні десятиліття на Смарагдових копальнях, а також на Вознесенськом і Орловському родовищах. Цих запасів вистачить на 100 років. Безвідходна технологія витягання рідкісних лужних металів із слюди добре розроблена і запатентована. Причому вона дозволяє одночасно одержувати ще і магній, і азотно-калієві добрива, і, що, можливо, особливо важливо, новий надлегкий, кислото- і термостійкий матеріал сипласт. аерокосмічній техніці, при будівництві морських судів (для теплозахисних прокладок), при будівництві будівель, мостів дозволяє значно полегшити ці споруди. Сипласт успішно був використаний при будівництві “Бурану” - нашого космічного корабля багаторазового використовування. І, нарешті, рідкісний метал - стронцій може бути одержаний попутно при переробці Хибінського апатиту на добрива по азотнокислотній схемі.

Таким чином, реанімація наших комбінатів дозволяє цілком і достатньо швидко забезпечити російську промисловість, науку, техніку і сільське господарство власними рідкісними металами. А там, чом би нам і не вийти з деякими рідкісними металами на світовий ринок. Адже такі елементи, як скандій, реній, тербій, европій, діспрозій, за ціною сопоставіми з сріблом і з деякими платіноїдамі.

Реанімація комбінатів не єдиний шлях забезпечення країни рідкісними металами. досить швидко, легко і дешево можна здобувати їх зі всіляких техногенних джерел і різних продуктів, що попутно здобуваються. Наприклад, із золи, одержаної від спалювання кам'яного і бурого вугілля, з продуктів переробки і очищення нафти і газу; з шахтних і копальневих вод, а також з вулканогенних вод і газів.

При цьому з техногенних продуктів можуть бути попутно витягнуті різні токсичні компоненти, що містяться в них. Від них все одно рано чи пізно неодмінно доведеться позбавлятися по екологічних вимогах. 35 рідкісних металів) у чималих кількостях.

Найближчим часом ми плануємо проаналізувати початкове вугілля і нафти по всіх басейнах Росії. Вже встановлено, що в нашій вуглеводневій сировині присутні в промислово-цінних кількостях ітрій, лантаноїди, ванадій і інші метали, ціна яких соїзмеріма з вартістю самої нафти. За рубежем їх витягують з купленої у нас нафти. Ми за це нічого не одержуємо. Наприклад, в татарстанській нафті міститься до 700 г/т ванадію. Він не тільки представляє цінність, але ще і вельми токсичний. Ми його не витягуємо. При згоранні нафти ванадій розсівається по наших полях. За десятиліття його накопичиться там стільки, що сільськогосподарська продукція може стати отруйною.

Таким чином, забезпечити свою країну життєво необхідними їй рідкісними металами можна досить швидко і з не дуже великими витратами. Геологічна служба країни (буквально за 2-3 найближчі роки) здатна провести широку ревізію відвального господарства гірничодобувних і хіміко металургійних підприємств Росії, перевірити на рідкісні метали нафтоносні і вугільні басейни країни; випробовувати новітні технологічні схеми утилізації корисних (і токсичних) металів зі всіх попутно одержуваних продуктів. Особливих асигнувань на це не потрібно.

Просто необхідно декілька переорієнтовувати тематику робіт сировинних інститутів Міністерства природних ресурсів Росії:

ЦИФРИ І ФАКТИ

Багато рідкісних металів, застосування, що довгий час майже не знаходили, зараз широко використовуються в світі. Вони викликали до життя цілі нові області сучасної промисловості, науки і техніки такі, як сонячна енергетика, надшвидкісний транспорт на магнітній подушці, інфрачервона оптика, оптоелектроніка, лазери, ЕОМ останніх поколінь.

Використовуючи низьколегировання стали, що містять всього 0,03-0,07% ніобія і 0,0 1-0,1% ванадію, можна на 30-40% понизити вагу конструкцій при будівництві мостів, багатоповерхових будівель, газо- і нафтопроводів, геологорозвідувального бурильного устаткування і т.п. При цьому термін служби конструкцій збільшується в 2-3 рази.

Магніти з використанням надпровідних матеріалів на основі ніобія дали можливість побудувати в Японії потяги на повітряній подушці, розвиваючі швидкість до 577 м!ч.

У рядовому американському автомобілі використовується 100 кг стали мазкі НГА з ніобієм, ванадієм, рідкісними землями, 25 деталей з мідно-берилієвих сплавів, цирконій, ітрій. При цьому вага автомобіля в США (з 1980 по 1990 рік) зменшилася в 1,4 рази. З 1986 року автомобілі почали оснащуватися неодімістячим магнітами (37 г неодіма на один автомобіль).

Інтенсивно розробляються електромобілі з літієвими акумуляторами, автомобілі на водневому паливі з нітрідом лантану і інші.

Американська фірма “Вестінгауз” розробила високотемпературні паливні елементи на основі оксидів цирконію і ітрію, які підвищують кпд теплових електростанцій з 35 до 60%.

За рахунок упровадження енергоекономічних освітлювальних приладів і електронної апаратури, зробленої з використанням рідкісних елементів, США припускають зберігати до 50% електроенергії з 420 млрд. кВт/часов, що витрачаються на освітлення. У Японії і США створені лампи з люмінофорами, що містять ітрій, европій, тербій, церій. Лампи потужністю 27 Вт з успіхом замінюють лампи 60-75-ватів розжарювання. Витрата електроенергії на освітлення знижується в 2-3 рази.

Використовування сонячної енергії неможливе без галію. НАСА США планує обладнати космічні супутники сонячними елементами на основі арсеніду галію. електроніці. У 1984 році вартість світового збуту інтегральних схем з використанням арсеніду галію складала 30 млн. доларів, у 1990 році вона вже оцінювалася в 1 млрд. доларів.

Застосування рідкоземельних елементів (рідкісних земель) і рідкісного металу ренію при крекінгу нафти дозволило США різко понизити використовування дорогої платини, при цьому підвищити кпд процесу і збільшити на 15 відсотків вихід високооктанового бензину.

У Китаї успішно застосовуються рідкісні землі в сільському господарстві для добрива рису, пшениці, кукурудзи, цукрового очерету, цукрового буряка, тютюну, чаю, виляску, арахісу, фруктів, кольорів. Урожай продовольчих культур збільшився на 5-10%, - більш ніж на 10%. Покращала якість пшениці за рахівниць вищого змісту протеїну і лізину, збільшилася цукристість фруктів, цукрового очерету і буряка, покращало забарвлення кольорів, підвищилася якість чаю і тютюну.

У Казахстані по рекомендації російських учених була застосована розроблена Ф. В. Сайкиним нова методика використовування рідкісних земель в сільському господарстві. Досліди провели на великих площах і одержали прекрасний ефект - збільшення врожайності виляску, пшениці і інших культур на 65%. Така висока ефективність була досягнута, по-перше, завдяки тому, що використовували не суміші всіх рідкісних земель одночасно, як це практикувалося в Китаї, а тільки один неодім (оскільки деякі з лантаноїдів не сприяють підвищенню врожайності, а навпаки - знижують її). По-друге, не проводили, як це роблять в Китаї, трудомісткого обприскування сільськогосподарських рослин в періоди їх цвітіння. Натомість тільки замочували зерно перед посівом у водному розчині, що містить неодім. Ця операція багато простіша і дешевше. До останнього часу ітрій використовувався в техніці надзвичайно рідко, і здобич його була відповідною - обчислювалася кілограмами. Але виявилося, що ітрій здатний різко збільшувати електропровідність алюмінієвого кабелю і міцність нових керамічних конструкційних матеріалів. Це обіцяє вельми великий економічний ефект. Інтерес до ітрію і до іттрієвим лантаноїдів - самарію, европію, требію значно виріс.

Скандій (його ціна у свій час була на порядок вище за ціну золота) завдяки унікальному поєднанню цілого ряду своїх властивостей тепер користується надпідвищеним інтересом в авіаційній, ракетній і лазерній техніці.

Секрети золотих руд

Кожного разу, вивчаючи нове родовище, геолог чекає від нього не тільки практичну користь, але і щось більше. Він сподівається, що відкриє, нарешті, таємницю утворення багатих руд, розгадає, що було тим проміжним матеріалом, з якого природа виготовила родовище. Проте, як відомо, розкриття однієї таємниці майже завжди породжує дещо нових. Вивчається одне, друге... десяте, соте, тисячне родовище, шляхи до розгадки таємниці накопичення руд неначебто стають визначенішими. Але таємниць скопилося так багато, що в їх лабіринті вже потрібна дороговказна нитка, щоб вони не множилися нескінченно і щоб не ходити по кругу. Кристалічне гроздьп (дендріти) золото з колимських родовищ. (Збільшено в 10 разів.)

Як утворилися золоті руди давно вдалося взнати, що золоті руди утворюються в надрах Землі на глибинах від декількох десятків метрів до 5-7 кілометрів. По гігантських і по мікротріщинах в скельних породах циркулюють гарячі розчини і відкладають на стінках кварц, польові шпати, з'єднання різних металів з сіркою і саморідне золото, в якому завжди міститься також і срібло. Його кількість в саморідному золоті різна. Якщо срібло в золоті більше 25 відсотків, то мінерал називають електрумом. А саморідне срібло, що містить до 10 відсотків золота, іменується кюстелітом.

Вивчаючи кристали кварцу, які відкладалися у вигляді зростків із золотом, учені знайшли законсервовані усередині кристалів найдрібніші, в соті частки міліметра, включення материнського розчину, що приніс золото.

Таємниця відкрита? так, але лише невелика її частина. Аналіз мікровключень показав, що золото могло бути перенесене в хлорідной, сульфідної і інших складніших формах. Яка саме з цих форм перенесення золота в розчинах була визначаючою - залишилося неясним. Але і ця багатозначна відповідь все ж таки наблизив нас до істини.

Цілком вірогідно, але не доведено.

Відомо, що золото є скрізь - в будь-якій гірській породі, в морській воді, в тваринних і рослинних організмах. У земній корі широко поширені опади стародавніх, давно померлих морів і океанів. Поховані морські розчини, тривалий час циркулюючи в багатокілометрових товщах цих опадів, могли якось збагатити золотом і потім відкласти його по тріщинах, про яких ми вже говорили. Таке цілком можливе, хоча і ніяк не доведене.

Глибинні процеси здатні переплавити опади у вогненно-рідку магму, а в ній при охолоджуванні і затвердінні могли концентруватися метали в залишкових расплавах. Таке теж дуже ймовірно і навіть підтверджене експериментально: це трапляється в домнах при виплавці заліза і інших металів. Але абсолютно немає доказів, що в природі відбувалося щось аналогічне в значних масштабах. - хлор, фтор, сірководень, окисел вуглецю і інші - по тріщинах і порах виривалися за межі магматичних камер. І природно, що при цьому вони повинні були по шляху свого руху до поверхні Землі вилуговувати або відносити з собою метали з порід. Можливо, саме тут джерело багатих розчинів, що відклали руді? Адже в магматичних породах і навіть біля сучасних вулканів зустрічаються рудні, зокрема золоті і золото-срібні родовища. Хоча вони ще ширше поширені за їх межами. Необхідно заглянути під земну кору.

Ми перерахували декілька гіпотез, по яких утворення розчинів, що відклали руді, пов'язано із земною корою. Але земна кора - це всього лише яєчна шкаралупа, якщо порівняти Землю з курячим яйцем. Чому джерела золота і інших металів повинні знаходитися в земній корі? Адже, кінець кінцем, практично всі хімічні елементи земної кори з'явилися з подкорового речовини. Значить, і джерела руд не просто вірогідні, але сверхвероятни. Ну а як помацати цю речовину? до нього, за даними геофізиків, декілька десятків кілометрів, а в океанських западинах - всього 10-12 кілометрів. Неначебто зовсім небагато. А добратися, напевно, не простіше, ніж до зірки небесної. По щастю, підкорове, мантійна речовина знайдена геологами на поверхні Землі. Його знайшли в опорженцах мантії - ультрабазітах, видавлених в земну кору по глибинних розломах. А також і в алмазоносних трубках кімберліту, які називають “пострілами” мантії в земну кору. Дослідження показали, що золото в цьому речовині не більше, ніж в будь-яких інших породах земної кори. Круг замкнувся. Дендрітовая золотіна. Справа - зображення окремого кристала.

Супутники золота

Почнемо новий виток пошуків з іншими початковими даними, з покладанням надії на те, що таємницю утворення золотих руд, джерела рудної речовини нам відкриють численні супутники золота. Їх у золота дуже багато: кварц (зокрема аметист), альбіт, адуляр, галеніт, пірит, аргентит, срібло, метали платинової групи. Здавалося б, ніж більше супутників - тим легше знайти і розгадати таємниці золотої руди, так складність у тому, що всі ці супутники частіше зустрічаються без золота. А такі, як кварц і пірит, - буквально усюдисущі, їх можна знайти майже у всіх рудах - вольфрамових, олов'яних, ртутних, сурьмяних, в яких бажано.

Проте геологи помітили, що в одних районах золото в рудах знаходиться в тісному зрощенні з кварцем і мінералами свинцю, в інших - з кварцем, польовими шпатами і мінералами срібла, в третіх - з кварцем і мінералами сурми і т.д. По складу цих зрощень були виділені типи руд і родовищ.

Але все таки, який з супутників золота можна назвати найнадійнішим? Такий є. Це - срібло. Домішка його до саморідного золота постійна і найбільш значуща. Тому коли визначають пробу саморідного золота (наприклад, 900, 800 або 500 частин на 1000), то майже завжди не дістає до 1000 частини - це переважно срібло. Проте і тут багато своїх особливостей. У деяких крупних золоторудних родовищах срібла в руді міститься зовсім небагато. А в крупних срібних родовищах золото майже зовсім відсутній. Існує, правда, велика група родовищ, в яких багаті срібні руди одночасно можуть вважатися дуже багатими золотими рудами. Зустрічаються такі родовища звичайно у вулканічних провінціях. На Камчатці і в інших далекосхідних областях сучасної геотермальної діяльності золото- срібні родовища утворюються і у наш час.

Отже говорити про срібло як про надійний супутник золота можна лише для певних територій. Іншими словами, практична користь від такого супутника як покажчика золотих руд невелика. І ще менш надійні всі інші супутники, з якими золото утворює тісні зрощення в рудах.

Як оцінити, скільки руди в надрах чи можуть супутники золота щось сказати про кількість золотої руди, укладеної в надрах того або іншого району? Звичайно для того, щоб підрахувати кількість руди в земних надрах і після цього визначити, чи варто тут будувати золотодобивающее підприємство, чи буде воно экономiгчески ефективним, доводиться проводити надзвичайно дорогі і трудомісткі гірські роботи: бурити глибокі свердловини, проходити розвідувальні шахти. На це йдуть роки. Ознаки, по яких визначають тип родовищ, можуть бути вельми надійними в одному районі, в іншому - підведуть. І тут геологам доводиться ухвалювати рішення, грунтуючись нерідко на дуже хистких в науковому відношенні положеннях і на інтуїції, що граничить з мистецтвом.

Фахівці в цьому випадку звертають увагу на особливо надійні супутники золота. І перш за все тому, що ці супутники повинні збільшувати цінність родовища. Золото-срібні, золото-платінометалльниє, золото, золото-уранові - такі родовища нерідко більш вигідні для експлуатації, ніж просто золоті.

Уран і платіноїди поряд із золотом

Про золото-уранові родовища скажемо особливо. На найбагатшому в світі золотому родовищі Вітватерсранд, розташованому в Південній Африці, знайдене золото, зрощене з мінералами урану. У інших місцях подібних зростків раніше не зустрічали. Але ж південноафриканське родовище - явище надзвичайне. На його копальнях золота здобувають більше, ніж у всіх інших родовищах миру, разом узятих, І в походженні цього родовища особливо багато неясного, спірного. Тому урановий супутник золота, знайдений там, спочатку пояснювали випадковим накладенням абсолютно різних джерел руд. Тим паче, що про хімічну спорідненість урану із золотом навряд можна говорити.

Але років 20 тому один канадський геохімік знайшов в старих геологічних колекціях, зібраних ще в кінці минулого століття на золоторудному родовищі Річардсон (Онтаріо), точно такі ж зростки уранініта і золото, як на родовищі Вітватерсранд. Виявилося, що і в російських і в деяких зарубіжних колекціях, зібраних на різних уранових родовищах, теж є зразки зрощення срібла і електрума з уранінітом. Таким чином, у ряду геологів склалася думка, що уран не випадковий, а, можливо, навіть особливо важливий супутник золота взаємозв'язки. Уран, як супутник золотих руд, може виявитися дуже корисним при пошуках будь-яких родовищ. Адже уранові мінерали, завдяки радіоактивному випромінюванню, порівняно легко виявляються за допомогою сучасної технічної апаратури.

Органічнішим супутником золота, ймовірно, можна рахувати метали платинової групи. Це платина, іридій, осьмій, родій, рутеній, паладій. На найраніших стадіях розвитку земної кори під впливом сил гравітації відбувалося розшарування глибинної магми. В результаті в придонній частині магматичних камер виникали шари-розплави, що збагатять важкими металами. А це перш за все платіноїди і золото. Потім, в ході еволюції земної кори, шляхи накопичення золота і металів платинової групи розійшлися. Та все ж елементи цієї стародавньої спорідненості виявляються навіть і в молодших родовищах золота, зокрема в тих, які утворилися з гарячих водних розчинів. Так і в Росії - на ряду родовищ дальнього Сходу, Сибіру, і в Казахстані, і в Узбекистані золотим рудам супроводять різні метали платинової групи, що істотно збільшує цінність цих руд.

Мікрофотографія (збільшення в 600 разів) дозволяє побачити в одному зерні золото різної проби від 850 до 950. У білих прожилках на 1000 частин - 950 чистого золота.

Яке родовище вигідніше розробляти. У наш час все менш вигідної стає експлуатація малих об'єктів, хай навіть і з дуже багатими рудами. А величезні запаси рудий, навіть при невисокому в них змісті металів, розробляти стає все більш вигідно. Це тому, що з'являється можливість поєднувати індустріальну потужність гірської здобичі з високими безвідходними технологіями. Тобто початкова сировина - руда - використовуватиметься комплексно. Одночасно піде здобич і золото, і цілого ряду інших компонентів. Це дасть позитивний результат не тільки в економічному, але і в екологічному плані. Ймовірно, вже недалеко і той час, коли золото вигідно здобуватиме з морської води. У цій цінній “рідкій руді” запаси золота величезні, хоча в одному літрі морської води міститься всього 0,000004 міліграми золота. Але на великих глибинах в земній корі знайдені багаті металоносні рассоли, в них зміст золота і срібла в десятки і сотні раз вищий, ніж в морській воді. Такі рассоли здобувати вигідно, оскільки окрім золота вони містять велику кількість інших корисних компонентів. Отже вивчення комплексних джерел металів стає все більш актуальною задачею. - не виправдалося. Але те, що деякі різновиди мантійних порід, особливе в придонних частинах глибинних магматичних камер, збагатять багатьма важкими металами, у тому числі і благородними, геологи підтверджують. І звичайно ж, проникнувши в глибини, ми взнаємо багато нового про першоджерелах родовищ золота і іншої корисної копалини.

Размещено на Allbest.ru