Минеральные соли, фосфатное, серное и борное сырьё

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Минеральные соли, фосфатное, серное и борное сырьё

Вопрос 1. Минеральные соли

Минеральные соли относятся к группе горно-химического сырья.

Минеральные соли - природные легко растворимые в воде соединения, образуемые щелочными (натрий калий) и щелочно-земельными (магний и кальций) металлами с соляной кислотой - хлориды, с серной кислотой - сульфаты, с угольной кислотой - карбонаты и бикарбонаты, с азотной - нитраты.

Применение в промышленности.

Галит- (NaC?) каменная соль условно разделяется на пищевую, кормовую и техническую в зависимости от количества примесей. Используется в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, в химической промышленности, кожевенной, текстильной, фармацевтической, лакокрасочной, металлургической, нефтяной промышленности.

Калийные соли (сильвин, карналлит, каинит) применяется в основном (95%) для производства калийных удобрений, а также в химической промышленности для получения калия и др., химических препаратов, в фармацевтической, в фото - и кинопрозводстве.

Сульфаты натрия (тенардит и мирабилит) применяются в химической, стекольной, целлюлозно-бумажной, в фармацевтической, текстильной, в фото - и кинопрозводстве.

Карбонаты натрия - сода - применяются в химическо- фармацевтической, стекольной промышленности, пищевой и при производстве моющих средств.

Нитраты натрия и калия (селитра) для производства удобрений, в химической промышленности, при производстве взрывчатых веществ.

Промышленно-генетические типы месторождений. Основная масса минеральных солей образуется путем осаждения из истинных растворов в солеродных бассейнах. Нормальная последовательность выпадения солей из растворов следующая: карбонаты кальция и магния > гипс и ангидрит > галит > сильвин, карналлит > сульфаты магния и калия (полигалит, тенардит, кизерит) > бишофит.

Выделяется 4 типа месторождений:

Ископаемые осадочные месторождения каменных и калийных солей: пластовые ненарушенные (Славянск-Артемовское, Башкирия, Приуралье, Сольвычегодское месторождение каменной соли; Припятские и Верхнекамские м-я калийной соли); пластовые нарушенные тектоникой (м-я Предкарпатского прогиба, Красноярское - Россия); солянокупольные (Соль-Илецкое, Ефремовское, Светлоярское, Индерское - Россия);

Современные соляные месторождения: внутриконтинентальных соляных озер(хлоридов - Эльтон, Баскунчах; хлоридов и сульфатов - Преуралье и Прикаспий, хлоридно- содового типа - в Кулундинской степи); прибрежно - морских лагун и заливов (галит и мирабилит залива Кора-Богаз-Гол);

Соляные источники и рассолы образуются при растворении солянных отложений. Подземные воды хлоридно - сульфатно - содового состава присутствуют в большенстве нефтяных и газовых месторождений Сев. Кавказа, Западной Сибири, при подземном выщелачивании солей.

Современные моря и океаны являются грандиозными месторождениями. Добываются соли путем выпаривания или вымораживания; при опреснении воды. Селитра образуется в областях с жарким и сухим климатом (Чили) при переносе азотных соединений, образовавшихся в результате растворения и переотложения продуктов вулканических эксгаляций.

Ежегодный мировой уровень добычи каменной и поваренной соли составляет порядка 180 млн.т. Крупнейшие производители -США и КНР.

Общие запасы калийных солей в мире оцениваются в 48,2 млрд т К20, подтвержденные - 12,2. Подавляющее количество их (95%) составляют хлористые калийные и калийно-магниевые соли - сильвиниты и карналлитовые породы, остальное - сульфатные разновидности. Мировая добыча калийных солей в 2000 году составила 25 млн.т., в том числе в Канаде добыто 9 млн.т., в России - 3.45 млн.т., в Белоруссии - 3.4 млн.т., в Германии - 3,2 млн.т., в Израиле -1,5 млн.т.( Мёртвое море).

Вопрос 2. Фосфатное сырьё

В природе фосфорное сырьё представлено солями фосфорной кислоты - фосфатами. Промышленное значение имеют два главных вида фосфатов - апатиты и фосфориты.

Апатит Ca5(PO4)3, (F, C?, OH) - минерал, практически нерастворим в воде, содержание Р2О5 - 41-42%. Апатит образует кристаллы, друзы, зернистые агрегаты и как акцессорный минерал встречается практически во всех горныхпородах. Промышленные скопления его возникают в щелочных, ультраосновных-щелочных и метаморфических породах. Среди промышленных руд апатита выделяют собственно апатитовые руды и комплексные апатитсодержащие руды.

Фосфориты - осадочные горные породы с содержанием Р2О5 - от 5% до 30%, существенную часть которых составляют фосфаты, близкие по составу к группе апатита.. Фосфориты разделяются на природные литологические типы: желваковые (конкреционные), зернисто-ракушечниковые и массивные

Апатиты и фосфориты используются в основном для получения фосфорных удобрений, простейшим из которых является фосфорная мука. Наиболее распространённым удобрением является суперфосфат. В значительно меньших количествах апатиты и фосфориты применяются для производства элементарного фосфора и фосфорной кислоты, различных солей, используемых в химической, медицинской промышленности, фотографии, металлургии, пищевой промышленности и производстве синтетических моющих средств, горючих и взрывчатых веществ

Генетические типы промышленных месторождений.

Месторождения апатита:

Магматогенные: апатит-нефелиновые (Хибиногорские на Кольском п-ве), апатит-магнетитовые (Кирунавара-Швеция), апатит-титаномагнетитовые (Волковское, Кусинское-Урал, Россия);

Карбонатитовые (Ковдорское на Кольском полуострове, Ессей в Красноярском крае, Арбарастах на Алдане- Россия);

Метаморфогенные: редкоземельно-апатитовые в мраморах и гнейсах (Прибайкалье, Алдан-Россия, Китай, Танзания); контактово - метаморфигенный доломит - апатитовый (Чулуктау, хребет Каратау -Казахстан).

Месторождения фосфоритов.

Осадочные - морские: платформенные желвакового (Вятско-Камское, Егорьевское, Полпинское - Россия), ракушечникового (Кингисепское - Россия), зернистого типов (Сахара, Египет); геосинклинальные - массивные, реже желваковые и зернистые (Харанур - Россия; Каратауская группа - Казахстан; Хубсугул - Монгогия; Алжир, Тунис); морские переотложенные галечники и конгломераты (Подольское, Кролевецкое - Украина; современные конкреционные континентального шельфа);

Остаточные - кор выветривания (Телекское в Красноярском крае) и остаточно-инфильтрационные (Ашинское - Челябинская обл., Флорида - США).

Мировой сырьевой потенциал природных фосфатов-апатитов и фосфоритов оценивается примерно в 30 млрд т Р2О5. Структурно он почти на 95% представлен фосфоритами и только 5% приходится на апатиты. В странах дальнего зарубежья это соотношение еще более смещается в сторону фосфоритовых руд (99%), в странах СНГ оно составляет 1:1, а в России уже резко преобладают апатиты (80%).

Лидирующее положение по запасам фосфатных руд занимает Африка (Марокко, Тунис, Западная Сахара, ЮАР), на втором месте Америка (США, Перу, Мексика, Бразилия). Азиатский континент характеризуется крупнейшими запасами фосфоритов в Китае, Иордании, Монголии, Саудовской Аравии. Значительными запасами фосфоритов обладает Австралия.

Производство фосконцентратов осуществляется в основном из руд, добытых на месторождениях США, Марокко, Казахстана, Китая, Иордании, Туниса, Израиля, Того, а также на апатитовых месторождениях России, Бразилии, ЮАР, Финляндии, КНДР, Вьетнама.

Около 80% суммарного объема мировой добычи (130 млн т товарной руды) приходится на США, Марокко, Россию, Казахстан, Китай. Ведущими производителями фосконцентрата являются США (36 млн т) и Марокко (20 млн т). Лидирующие позиции по производству апатитового концентрата занимают Россия (4,5 млн т), Бразилия (3 млн т), ЮАР (2,5 млн т). .

Основными потребителями фосфоритов являются США и Китай. Наиболее крупные страны-импортеры фосконцентратов: Франция, Бельгия, Индия, США, Канада, Нидерланды, Израиль, Австралия, Китай.

Вопрос 3.Сера и серное сырьё

В природе встречается как связанная сера - в виде сульфатов,сульфидов, так и самородная. Она концентрируется также в нефтях, углях, природном горючем газе и некоторых минеральных водах. Самородная сера бывает кристаллической и аморфной, цвет желтый, твёрдость 1-2, температура плавления 112 С, хрупкая. Тепло и электропроводность низкая, нерастворима в воде и кислотах, но хорошо растворима в органических жидкостях. Окисляется на воздухе, легко возгорается. минеральный соль промышленный месторождение

Источниками элементной серы и сернистого ангидрита служат следующие виды сырья: самородная сера, нефть иприродные горючие газы, сульфидные руды различных металлов, сульфатные руды (гипсы и ангидриты), битуминозные пески и ископаемые угли.

Наибольшее количество серного сырья (70--90%) используется для получения серной кислоты. От 30 до 50 % серной кислоты расходуется на изготовление фосфорных (суперфосфаты), азотных и частично калийных удобрений. Следующие по значению области потребления серной кислоты -- производство различных химикатов (кислот, солей и др.) и очистка нефтепродуктов. Серную кислоту используют также при выработке красок и пигментов, синтетических волокон (вискоза и др.), взрывчатых веществ, мыла и моющих средств, глюкозы, пластмасс, искусственного каучука, в процессах травления стали, опреснения воды и в других отраслях промышленности.

Сера и сернистые соединения используются в целлюлозно-бумажной промышленности для получения целлюлозы, в химической -- при производстве химических волокон, красителей и других продуктов, в резиновой -- для вулканизации каучука, в фармацевтической -- для изготовления сульфопрепаратов и мазей, в пищевой и текстильной -- в качестве дезинфицирующего, консервирующего и отбеливающего агента. Элементная сера и сернистые препараты служат микроудобрениями и хорошими инсектицидами. Сера применяется в производстве спичек и пиротехнике.

Новыми областями использования серы является производство серных асфальтов, бетонов, керамики и изоляторов, пенистой серы, серных покрытий. Потребление серы, имеющей обширные сферы применения, служит показателем относительного уровня промышленного развития стран.

Промышленно-генетические типы месторождений самородной серы:

Вулканогенные: гидротермальные, эксгаляционные, вулканогенно-осадочные, потоки самородной серы (м-я Камчатки, Курильских 0-вов, Япония, Чили, Перу, Филлипин);

Экзогенные: а) сингенетические стратиформные в сульфатно-карбонатных толщах бассейнов лагунно-морского типа за счет жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий (Поволжье, Татария, Предкарпатье и Сицилия, Италия); б) эпигенетические инфильтрационно-биохимические в горных породах за счет циркуляции восходящих и нисходящих вод при участии сульфатредуцирующих бактерий (Водинское, Сырейско-Каменодольское - Россия, Гаурдак, Шорсу - Туркмения, Язовское - Украина).

Месторождения самородной серы и ныне продолжают оставаться одним из ведущих источников ее получения. В зависимости от геологических условий добыча серных руд осуществляется в открытых или подземных горных выработках, а также методом подземной выплавки серы (ПВС). Сущность этого сква-жинного метода заключается в нагнетании в зону минерализации сильно перегретой воды, водяного пара и сжатого воздуха, расплавлении серы и откачке ее на поверхность.. В США этим методом добывают приблизительно половину всей серы.

При общем мировом уровне получения серы приблизительно в 53 -57 млн т/год около 33% приходится на переработку нефти и природного газа, около 30 -- на разработку месторождений самородной серы, около 14--на улавливание из газовых выбросов коксохимического производства и цветной металлургии, около 16 -- на переработку пирита, пирротина и других сульфидов, около 6% -- на переработку ангидрита и других сульфатов. Производство серы в настоящее время определяется не только потребностями в ней, но и необходимостью очистки нефти и газа.

Для стран СНГ запасы серы по промышленным категориям в газовых и нефтяных месторождениях оценивались в 1990 г. в 1,3 млрд т, из них на Россию приходилось 1,08 млрд т; запасы серы в полиметаллических и колчеданных рудах составляли соответственно 1,04 и 0,7 млрд т.

Мировое производство серы из всех источников держится на уровне 53,0-57,0 млн т, при этом прирост будет обеспечен главным образом за счет источников попутной серы (сероводородсодержащие газы и сернистые нефти).

Вопрос 4. Борное сырьё

Всего известно около 160 минералов, содержащих бор.

Основные промышленно значимые минералы подразделяются на:

Бораты, растворимые в воде (бура, кернит и др);

Бораты, растворимые в кислотах (пандермит, гидроборацид и др.);

Боросиликаты, растворимые в кислотах (датолит);

Боросиликаты, нерастворимые в кислотах (данбурит и др.);

Бороалюмосиликаты (турмалин).

Свойства бора и его соединений: бор способен поглощать нейтроны. Соединения бора имеют высокую температуру плавления (20000С), высокую твердость, флюсующую способность, дезинфекционные свойства и др.

Практическое использование бора и соединений чрезвычайно разнообразно, что связано с его различными свойствами. Около 55% борного сырья потребляют стекольная и керамическая промышленность для изготовления оптических стекол, теплоизолирующего стекловолокна, кислото- и огнеупорных изделий, эмалей, глазурей, фарфора и т. д. 15--30% борного сырьяиспользуется в мыловарении и производстве отбеливающих средств. В небольшом количестве борные соединения применяются в медицине как антисептики, в металлургии как присадки к стали, в резиновой, лакокрасочной, кожевенной и парфюмерной промышленности. В сельском хозяйстве (10% потребления) бор служит микроудобрением. В атомной энергетике для защиты от нейтронного излучения.

Соединения бора широко применяются для предохранения древесины от гниения и придания ей огнестойкости, а также для антикоррозийных и жаропрочных покрытий по металлам. Соединения бора с металлами (бориды) используются при производстве особо прочных деталей газовых турбин и реактивных двигателей. Карбиды бора, характеризующиеся высокой твердостью, абразивностью и износоустойчивостью, применяются в шлифовальном деле, для изготовления ступок, всевозможных калибров, сопел пескоструйных аппаратов и др. Нитриды бора, обладающие термоизоляционными полупроводниковыми свойствами, используются в высокочастотных индукционных печах; один из них (боразон) по твердости подобен алмазу, но отличается большей термической устойчивостью. Сложные бороводороды (бораны), легко окисляющиеся с выделением большого количества энергии, интересны как горючее для реактивных двигателей. Соединения бора необходимы также при производстве нейлона, фибергласа, гибких пластмасс и др

Геолого-промышленные типы месторождений: скарновый, вулканогенно-осадочный и галогенный

Контактово - метасоматические (скарновый): магнезиально - скарновые содержат людвигит, суанит, котоид (Таёжное в Якутии, в Забайкалье, Дальнем Востоке, КНР и КНДР); и известково - скарновые содержат данбурит и датолит (Тырныауз - Сев.Кавказ, Дальнегорское - Дальний Восток, Казахстан, Памир);

Эксгаляционные месторождения представлены борсодержащими горячими источниками в областях современного вулканизма (Италия, Тибет, Камчатка, воды грязевых вулканов Тамани и Керченского полуострова);

Вулканогенно - осадочные в современных и погребенных озёрных отложениях представлены колеманитом, пандермитом, бурой, кернитом и др. (Кырка - в Турции, Камер - США, Перу, Чили, Тибет);

Химические, связанные с залежами каменной и калийной солей, представлены борацитом и калиборитом (Индер, Челкар - Казахстан, Германия, США);

Остаточные и инфильтрационные в гипсовых шляпах соляных куполов представлены ашаритом, колеманитом, улекситом (Индер, Сатимола - Казахстан, Германия).,

Главными странами-производителями борного сырья в мире являются Турция и США. Кроме них сырьё добывается в России, Казахстане, КНР, Перу, Чили и др.

Литература

1.Агафонов Г.В., Волкова Е.Д. и др. «Топливно-энергетический комплекс России: Современные состояние и взгляд в будущее». Новосибирск, Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1999 г., 312стр.

2.Ерёмин Н.И . Неметаллические полезные ископаемые: Учебник - М .Изд-во МГУ. 1991.-284 с.

3. Карякин А.Е., Строна П.А. и др. Промышленные типы месторождений неметаллических полезных ископаемых. М. Недра. 1985.

4. Татаринов И. К., Карякин А.Е. и др. Курс месторождений твердых полезных ископаемых Л. Недра, 1975.

5.Яковлев П.Д. Промышленные типы рудных месторождений. М. «Недра», 1986. Учебное пособие. 358с.

Дополнительная

1 Ваганов В.И., Варламов В.А. Алмазы России: минерально-сырьевая база, проблемы, перспективы.// Минеральные ресурсы России. Экономика и управление - 1995- № 1.

2. Байбаков Н.К., Праведников Н.К., Старосельский В.И. и др. Вчера, сегодня и завтра нефтяной и газовой промышленности России. -М.: Изд-во ИГиРГИ, 1995.

3. Беневольский Б.И., Сырьевая база золота России на пути развития-проблемы и перспективы. Минеральные ресурсы России, журнал, 2006г.,№2, с.8-16.

4. Бутова М.Н., Зубцов И.Б. Проблемы развития сырьевой базы и производства индия // Минеральные ресурсы России. -- 199 с.

5. Гольд Г.С. Минерально-сырьевые ресурсы: Социальный вызов времени. -М.: Профсоюзы и экономика, 2001.-407 с.

Размещено на Allbest.ru