Для чего нужны полезные ископаемые? Как люди используют полезные ископаемые? Прочитав данную статью Вы найдете ответы на все свои вопросы.
Как используют полезные ископаемые?
Полезные ископаемые используются как удобрения, как топливо, как строительный материал
Полезные ископаемые — все природные богатства, которые люди добывают из глубин земли.
Полезные ископаемые бывают:
- горючие (каменный и бурый уголь, природный газ, нефть, торф),
- рудные (марганцевая и железная руды),
- строительные (известняк, песок, гранит, глина, гипс, мрамор)
Горючие полезные ископаемые используются как сырье и топливо для промышленности, например, нефть является источником для получения керосина и бензина; вещества, полученные из горючих ископаемых, создают синтетические волокна, пластмассы, лаки, краски и тому подобное.
Из нефти получают краски, лекарства, духи, синтетические материалы, солярку, керосин, мазут, шины, камеры колес, рыболовную леску, полиэтиленовые пакеты.
Торф – это прекрасная теплая подстилка для домашних животных, так как сухой торф хорошо впитывает влагу. А если смешать с навозом, становится прекрасным удобрением для огородов и полей – это гарантия хорошего урожая. Торф можно использовать как топливо для печей и на электростанциях. Из торфа получают спирт, уксус, газ, технический воск, кокс – т.е. он хорошее химическое сырье.
Уголь – источник тепла и электроэнергии. На специальных электростанциях ток вырабатывается с помощью каменного угля. Из каменного угля делают краски, пластмассы, резину, даже лекарства. Без угля невозможна выплавка металлов.
Строительные полезные ископаемые используются для постройки зданий, произведения ремонта.
Песок используют для производства стекла. Для этого песок специально смешивают с известью и содой, ставят в специальные печи. От сильного жара смесь плавится и получается жидкое стекло. Его заливают в формы, где оно остывает и становится твердым.
Из белой глины делают прекрасную тонкую фарфоровую посуду, керамзитовые шарики, которыми засыпают потолки, они служат утеплением
Известняк является строительным материалом, идет на изготовление цемента, бетона, железобетона и пенобетона. Из него получают известь, строительные камни, известковые растворы. Много лет назад здания в Москве строили из белого известняка. Некоторые из них сохранились до сих пор: Колокольня Ивана Великого, Большой Театр.
Из гранита сооружают набережные опоры мостов. Отполированный гранит используют для облицовки зданий, станций метро, складывают из кусочков гранита настенные картины – мозаики.
Из железных руд получают железо и его сплавы: чугун и сталь. Из руд цветных металлов получают медь, алюминий, цинк, свинец, серебро, золото и многие другие металлы. Эти металлы называют цветными, потому что имеют разнообразную окраску. Металлы хорошо проводят тепло и электричество. Поэтому электрические провода делают из металла. Рельсы, кровля для крыш, водопроводные трубы изготовлены из различных металлов.
Природные минеральные вещества, используемые в народном хозяйстве, называют полезными ископаемыми, а их скопления в недрах или на поверхности Земли - месторождениями. Полезные ископаемые бывают твердые, жидкие и газообразные. По области использования их делят на пять групп. Первую группу составляют топливно-энергетические минеральные ресурсы (уголь, нефть, природный газ, торф, горючие сланцы, уран). Во вторую входят руды металлов: черных (железо), цветных (медь, алюминий, цинк, олово), редких и благородных (ванадий, германий и др.). Третья группа - химическое сырье: сера, калийные соли, апатиты, фосфориты и т. д. Четвертая - строительные материалы, поделочные и драгоценные камни (гранит, мрамор, огнеупорное сырье, яшма, агат, алмаз и др.). Пятая - гидроминеральные полезные ископаемые (подземные пресные и минерализованные воды).
В недрах Земли имеется очень большое количество каменного угля - его предполагаемые запасы составляют, по некоторым данным, 15 трлн. т. Очень велики в недрах залежи железных руд. Имеются большие запасы горючих сланцев, торфа и природного газа. О масштабах добычи полезных ископаемых говорит такой факт: на каждого жителя нашей планеты их ежегодно добывают в среднем около 5-6 т.
В последние годы потребности в различных видах полезных ископаемых все увеличиваются.
Из разных мест геологи сообщают об открытии новых и новых месторождений полезных ископаемых. Достижения техники и технологии позволяют извлекать ценные вещества из самых бедных руд и самых труднодоступных месторождений.
Минеральные запасы недр не безграничны. И хотя природа может восстанавливать свои силы и в недрах Земли постоянно идет процесс образования, накопления минеральных богатств, темпы этого восстановления несоизмеримы, с сегодняшними темпами использования земных ресурсов.
Только за одни сутки в разнообразных печах и на электростанциях мира сжигают столько минерального топлива, сколько природа создавала в недрах за долгие, долгие годы. Сегодня подсчитаны общие запасы многих полезных ископаемых. С учетом темпов их добычи определены приблизительные сроки, в которые они могут быть исчерпаны.
По некоторым видам полезных ископаемых сроки эти невелики, поэтому отношение к минеральным богатствам должно быть очень бережным.
Необходимо повсеместно внедрять комплексное использование полезных ископаемых.
При таком способе использования полезных ископаемых всё, что поднято из недр Земли, подвергается комплексной переработке на горно-обогатительных и горно-металлургических комбинатах с помощью различных механических и физико-химических процессов. И на каждом этапе переработки извлекаются всё новые элементы. Отходы одного процесса служат ценным сырьем для другого.
В Советском Союзе есть уже много примеров этого комплексного метода добычи и переработки полезных ископаемых. На предприятиях цветной металлургии вместе с 12 основными цветными металлами из руды попутно извлекают еще 62 элемента. Так, вместе с медью и алюминием получают серебро, висмут, платину, платиноиды. Из месторождений природного газа начинают попутно добывать серу, гелий, а из угольных - редкие металлы. Даже пустую породу, которую приходится поднимать на поверхность, чтобы открыть доступ к ценным залежам, возможно использовать для изготовления строительных материалов.
Обогащение полезных ископаемых. Добытые из недр полезные ископаемые, как правило, нельзя сразу направить в металлургические печи или на тепловые электростанции. Уголь засорен кусками песчаника, известняка, глины; руды представляют собой твердую смесь минералов, самых разных веществ. Даже в богатой железной руде чистого железа редко бывает больше 50%, а в медных, свинцовых, оловянных, цинковых рудах - лишь считанные проценты или доли процентов этих важнейших металлов. Процесс выделения из полезных ископаемых наиболее ценного компонента, освобождение их от различных примесей называют обогащением.
Процесс обогащения руд начинается в мощных дробилках, где массивными стальными стержнями, конусами или шарами перемалывают, измельчают ископаемые, превращая крупные куски в мелкие.
Второй этап - сортировка перемолотых по-лезных ископаемых по крупности. Измельченную руду, уголь просеивают на вибрирующих решетах и ситах с «оконцами» разной величины. Крупные куски отправляют снова на дробление, остальное поступает на заключительную стадию обогащения.
На заключительной стадии крупинки ценных минералов отделяют благодаря их особым, только им присущим свойствам.
Если они тяжелее других, применяют так называемый гравитационный способ. Различные по плотности минералы разделяют также в центрифуге, например отделяют алмазы от их менее ценных спутников. Многие металлические руды обогащают магнитной сепарацией, используя способность металлов притягиваться к магниту. На различной способности минералов проводить электрический ток основана электрическая сепарация.
Каждый минерал обладает своим особым цветом, блеском, формой, коэффициентом трения, по-разному взаимодействует с кислотами и щелочами. Все это используют при обогащении различных полезных ископаемых.
Самый распространенный способ обогащения - флотация (от французского flotation - плавание) - основан на различии в смачиваемости веществ водой. Хорошо смачивающиеся вещества называются гидрофильными, не смачивающиеся водой - гидрофобными. Гидрофобные вещества собирают вокруг себя пузырьки воздуха и поднимаются на поверхность. На этом их свойстве и основана работа флотационной машины. В ее больших резервуарах измельченную руду смешивают с водой, в которую добавляют особые вещества - пенообразователи. Сквозь эту смесь прогоняют воздух. Образуется огромное количество пены - мельчайших воздушных пузырьков. Они прилипают к частицам меди, серебра или свинца, но не прилипают к зернам примесей. Пустая порода тонет, а нужные частицы, хотя они и тяжелее, всплывают вместе с пеной. Главное достоинство флотации в том, что она позволяет выделить из руды любые содержащиеся в ней минералы.
1. Подумай и запиши, какие из твоих потребностей удовлетворяются благодаря полезным ископаемым.
В пище (газ используется в газовых плитах), в тепле, в свете, в предметах быта (ложки, кастрюли), в быстром передвижении (транспорт) и др.
2. Практическая работа "Исследуем полезные ископаемые".
Цель работы: определить полезные ископаемые и установить их свойства.
Оборудование: образцы полезных ископаемых, выданные учителем; атлас-определитель "От земли до неба".
Ход работы (по заданиям учебника).
Заполните таблицу.
Оценка выполнения работы (достигнута ли цель): да
Презентация: сообщите классу о результатах работы, выслушайте другие сообщения. Коллективно обсудите, по каким признакам можно различить изученные вами полезные ископаемые.
3. Муравей Вопросик хочет знать, как применяются полезные ископаемые. Отметь знаком "+" в соответствующем столбце. Сделай это сначала простым карандашом.
Применение полезных ископаемых
Названия полезного ископаемого Применяется в строительстве Служит топливом Применяется для получения металлов Глина + Известняк + Нефть + Песок + Природный газ + Железная руда + Каменный уголь +
Попроси рядом сидящего ученика проверить твою работу. После проверки проставь знаки "+" ручкой или цветным карандашом (по своему выбору).
4. Учительница попросила Сережу рассказать о полезных ископаемых. Но он смог о каждом сказать только одно предложение. Догадайся, какие полезные ископаемые он имел в виду. Впиши их названия в клеточки.
1. Из нее делают бензин - нефть
2. С его помощью готовят обед - газ
3. Из нее делают кирпичи - глина
4. Из нее выплавляют сталь - руда
5. С ним играют дети - песок
6. Из него делают памятники - мрамор
7. Его добывают на болотах - торф
8. Его добывают в шахтах - уголь
9. Ее добавляют в суп - соль
10. Из него делают известь - известняк
5. Покажи стрелками, на каких фотографиях изображени карьер, шахта, буровая установка.
6. Наш Попугай, любитель тайн и загадок, придумал для тебя задание. В старой шахте спрятан клад. Отыщи дорогу к кладу и обозначь ее стрелкой. Начни путь с лифта.
7. По заданию учебника узнай в краеведческом музее, какие полезные ископаемые добывают в вашей местности. Запиши их названия.
Газ, нефть
8. Здесь ты можешь записать план своего сообщения о полезном ископаемом или основные сведения о нем.
1. Определение
2. Мировой запас
3. Крупные месторождения
4. Добыча в нашем городе
Воспользуйся записью при пыступлении в классе. Послушай и оцени сообщения других ребят.
И В.О.Смирновим полезных ископаемых называют природные минеральные вещества, которые при современном уровне развития техники могут с достаточной эффективностью использоваться в хозяйстве непосредственно или после предварительной обработки.
Полезные ископаемые находятся в земной коре в виде скоплений различного характера (жил , штоков , пластов , гнезд, россыпей и др.)..
Скопление полезных ископаемых образуют месторождения , а при больших площадях распространения - районы, провинции и бассейны. Различают твердые , жидкие и газообразные полезные ископаемые.
Добычей полезных ископаемых занимается горное дело .
1. Признаки полезных ископаемых
При исследованиях делают предварительные разведки, закладывают шурфы (колодцы), проводят канавы, разрезы, делают буровые скважины и др..
2. Классификация
По условиям образования различают полезные ископаемые эндогенные, экзогенные и метаморфогенные. Кроме того, по условиям образования различают полезные ископаемые органического и неорганического происхождения.
По физическому состоянию являются твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.
По условиям залегания - пластовые, жильные и др..
По промышленным использованием выделяют следующие группы полезных ископаемых: металлические (рудные), неметаллические (нерудные), горючие (топливные) и гидроминеральные.
По значению полезные ископаемые делятся на общегосударственного и местного значения. В Украине отнесения полезных ископаемых к общегосударственного и местного значения осуществляется Кабинетом Министров Украины по представлению Государственного комитета Украины по геологии и использованию недр.
Эндогенные полезные ископаемые - вещества, образовавшиеся в недрах земли в результате кристаллизации, затвердевания магмы и деятельности магматических растворов. К ним относятся:
Экзогенные полезные ископаемые - вещества, которые образовались на поверхности земли или в верхней части земной коры под влиянием процессов выветривания - физического, химического, биогенного разрушения, например, при воздействии потоков воды и живых организмов.
Экзогенные полезные ископаемые образуются, в частности, на дне болот, озер, рек, морей и океанов. Они формируются в результате механического и биохимического преобразования и дифференциации минеральных веществ эндогенного происхождения. Различают четыре генетические группы этих ископаемых: остаточные, инфильтрационные, россыпные и осадочные.
- Остаточные формируются в результате вынесения растворимых минеральных соединений из зоны выветривания и накопления труднорастворимого минерального остатка, образующий руды железа, никеля, марганца, алюминия.
- Инфильтрационные возникают при осаждении из подземных вод поверхностного происхождения растворенных в них минеральных веществ с образованием залежей руд урана, меди, серебра, золота, самородной серы.
- Россыпные образуются при накоплении в рыхлых отложениях на дне рек и морского побережья тяжелых ценных минералов, к числу которых относятся золото, платина, минералы титана, вольфрама, олова.
- Осадочные образуются в процессе осадонакопичення на дне морей и континентальных водоемов, формирует залежи угля, горючих сланцев, нефти, горючего газа, солей, фосфоритов, руд железа, марганца, бокситов, урана, меди, а также строительных материалов (щебень, песок, глина, известняк, цементное сырье).
Метаморфогенные полезные ископаемые - экзогенные и (или) эндогенные полезные ископаемые, структура и текстура которых существенно изменена под действием температуры, давления, глубинных растворов и других факторов в недрах земли. Метаморфизм обычно происходит при изменении температуры в диапазоне 300-1100 С и давлении в диапазоне 1-6000 атм. Изменения включают перекристаллизацию, минералогические и химические превращения горных пород.
К полезных ископаемых органического происхождения относятся вещества всех трех агрегатных состояний: газообразные (природный газ), жидкие (нефть) и твердые (уголь, сланцы, торф). К неорганическим относятся твердые ископаемые трех видов: нерудного минерального сырья, содержащего неметаллические породы (асбест, графит, гранит, гипс, известняк, каменная соль, кварц, мрамор, сера, слюда и др.); агрономические руды (апатиты, фосфориты) руды черных, цветных, благородных и редких металлов.
Руды разделяются на металлические и неметаллические. В металлических относятся руды, которая является сырьем для получения черных, цветных, редких, драгоценных и других металлов (железные, медные, урановые и другие). К неметаллических относятся руды, которая является сырьем для химической, пищевой и другой промышленности (асбестовые, графитовые, фосфоритовые т.д.).
Нерудные полезные ископаемые - те, которые не содержат металлов и является сырьем для производства строительных материалов (глина, песок, гравий, известняк и др.)..
Ископаемое представлены углем, торфом, горючими сланцами, нефтью, природным газом, кристаллогидраты. Полезные ископаемые состоят из минералов - природных химических соединений или самородных элементов, примерно однородных по химическому составу и физическим свойствам. В широком смысле к минералам относят газообразные вещества (природный газ), жидкости (нефть, ртуть, минеральную воду) и твердые минералы. Количественно преобладают твердые минералы. В природе минералы распространены в виде кристаллов или зерен, из которых состоят моно-или полиминеральные агрегаты. Насчитывается от 2000 до 3000 основных разновидностей минералов (Фрей К.), всего - до 14000 (за Лазаренко Е.К. и Виноделам О.М.). В земной коре распространенные минералы класса силикатов и класса оксидов и гидроксидов.
Украина, которая занимает 0,4% земной суши, где проживает только 0,8% населения планеты, имеет в своих недрах 5% минерального потенциала мира.
3. Генезис
Генезис (условия образования полезных ископаемых) определяют строение полезных ископаемых, характер кристаллизации , изоморфизм , скорость и степень окисления и электронные свойства минералов. Например сульфидные руды , которые образуются в результате кристаллизации расплавленных магм или осаждения сульфидных минералов из горячих водных растворов, отличаются плотностью, крупнокристаллической строением и не имеют пор. Окисленные же руды, образовавшиеся в процессе окисления и выщелачивания сульфидных руд, характеризуются обычно мелкокристаллический строением и большим количеством пор заполненных охристо-глинистым материалом. При измельчении окисленных руд охристо-глинистый материал образует большое количество первичных шламов, которые вредно влияют на флотацию.
Генезисом определяется содержание изоморфной примеси в минералах. Широкая изменение содержания изоморфного железа в сфалерит и пентландит , молибдена в шеелита , марганца в вольфрамита существенно влияет на необходимые условия активации и депрессии изоморфных разновидностей минералов. Изоморфизм является основной причиной наличия в рудах легко-и трудно флотованих разновидностей одного и того же минерала.
От генезиса зависит соотношение концентраций электронов и дырок и характер изменения уровня Ферми в полупроводниковых минералах. Изменение концентрации электронов в поверхностном слое не требует изменения установленных ранее соотношений концентраций реагентов, но может значительно повлиять на максимально возможное извлечение минералов в концентрат. Повысить извлечение минерала при высокой концентрации электронов можно, например, применением реагента-окислителя, а при высокой концентрации дырок - реагента-восстановителя, которые по-нижують их концентрацию в поверхностном слое до оптимальных значений.
Вторичным изменениям могут быть подвергнуты как рудные минералы, так и минералы вмещающих пород. Важнейшие изменения минералов пустой породы связаны с окременинням , каолинизациею, хлоритизациею и серицитизациею их поверхности. Каолинизация и серицитизация, например, являются основными процессами изменения полевых шпатов, тогда как для зализомагнезиальних минералов наиболее характерна хлоритизация. В процессе вторичных изменений происходит унификация поверхностных свойств различных породных минералов при росте их общего степени гидрофобности.
4. Добыча полезных ископаемых
Использование человеком минерального сырья началось в палеолите (см. горное дело). На протяжении всей истории развития общества к.к. были важнейшим сырьем, потребность в которой резко увеличилось в период становления и совершенствования промышленности и рост объемов пром. производства. Мировая экономика ХХ века. базируется на использовании огромных количеств различных к.к. - Ежегодно в последние десятилетия ХХ в. из недр 3. изымалось ок. 20-25 млрд. т минерального сырья и десятки млрд. т пустой породы. Самым резервом минеральных богатств являются недра Мирового ок., Прежде морских и океанич. шельфов. Большие перспективы увеличения ресурсов рудного сырья в обозримом будущем связываются с железо-марганцевыми конкрециями, залегающих на дне Тихого, Индийского и Атлантич. ок. Наряду с железом и марганцем конкреции содержат медь, никель, кобальт и др.. ценные элементы. В ост. десятилетия ХХ в. ок. 1/3 мирового потребления каменной соли, 1/5 часть потребления магния, значительное количество брома полученные из морской воды. Все большее внимание привлекают минеральные рассолы и минерализованные воды лагун, озер, мор. заливов, рифтовых зон, которые являются не только поставщиками брома, йода, каменной соли, мирабилита, но могут стать также источником лития, рубидия, цезия, бора, стронция и др..
Большим резервом ближайшего будущего является синтез минерального сырья. В ряде стран в крупных пром. масштабах производятся синтетические алмазы, синтезируются пьезокварц, рубин, ведутся эксперименты по получению синтетической слюды, кристаллов оптич. кварца и др..
4.1. Способы добычи
См.. также
Последствия добычи
Наибольшая опасность подстерегает на экосистемы в гидротермальных карстовых пещерах. Источники горячей минеральной воды богаты такие рудные полезные ископаемые, как медь, кадмий, никель или платину. Во время экспериментальных промышленных проектов предприятия и ученые исследуют возможности и методы добычи полезных ископаемых из морских глубин в будущем. По прогнозам участников проекта "Census", в сочетании с изменениями климата эти меры могут иметь негативные последствия: "Мы получили результаты этих исследований весьма своевременно, учитывая рост интереса к использованию ресурсов морских глубин". Существуют попытки минимизировать экологическое воздействие такой деятельности. Однако проблема заключается в том, что сейчас у нас недостаточно сведений о разнообразии видов в экосистемах морских глубин, чтобы реально оценить возможные последствия.
Природные минеральные вещества, которые используются в народном хозяйстве, называют полезными ископаемыми, а их скопления в недрах или на поверхности земли - их месторождениями. Полезные ископаемые бывают твердые, жидкие и газообразные. По области использования их делят на 5 групп. Первую группу составляют топливно-энергетические минеральные ресурсы (уголь, нефть, газы природные, торф, горючие сланцы, уран). Во вторую группу входят руды металлов: черных (железо), цветных (медь, алюминий, цинк, олово), редких и благородных (ванадий, германий и др.). Третья группа - химическое сырье - сера, калийные соли, апатиты, фосфориты и т. д. Четвертая - строительные материалы, поделочные и драгоценные камни (гранит, мрамор, огнеупорное сырье, яшма, агат, алмаз и др.). Пятая - гидроминеральные полезные ископаемые (подземные пресные и минерализованные воды).
В недрах земли имеется очень большое количество каменного угля - его предполагаемые запасы составляют, по некоторым данным, 15 триллионов т. Очень велики в недрах залежи железных руд. Имеются большие запасы горючих сланцевдорфа и природного газа. О масштабах добычи полезных ископаемых говорит такой факт: на каждого жителя нашей планеты их ежегодно добывают около 5-6 т.
В последние годы потребности в различных видах полезных ископаемых все увеличиваются.
Из разных мест геологи сообщают об открытии новых и новых месторождений полезных ископаемых. Достижения техники и технологии позволяют извлекать ценные вещества из самых бедных руд и самых труднодоступных месторождений.
Минеральные запасы недр не безграничны. И хотя природа может восстанавливать свои силы и в недрах Земли постоянно идет процесс образования, накопления минеральных богатств, темпы этого восстановления несоизмеримы с сегодняшними темпами использования земных ресурсов.
Только за одни сутки в разнообразных печах и на электростанциях мира сжигают столько минерального топлива, сколько природа создавала в недрах за долгие, долгие годы. Сегодня подсчитаны общие запасы многих полезных ископаемых. С учетом темпов их добычи определены приблизительные сроки, в которые они могут быть исчерпаны.
По некоторым видам полезных ископаемых сроки эти невелики, поэтому отношение к минеральным богатствам должно быть очень бережным.
Необходимо повсеместно внедрять комплексное использование полезных ископаемых.
При таком способе использования полезных ископаемых все, что поднято из недр земли, подвергается комплексной переработке на горно-обогатительных и горно-металлургических комбинатах с помощью различных механических и физико-химических процессов. И на каждом этапе переработки извлекаются все новые элементы.
Отходы одного процесса служат ценным сырьем для другого.
В Советском Союзе есть уже много примеров этого комплексного метода добычи и переработки полезных ископаемых. На предприятиях цветной металлургии вместе с 12 основными цветными металлами из руды попутно извлекают еще 62 элемента. Так, вместе с медью и алюминием получают серебро, висмут, платину, платиноиды. Из месторождений природного газа начинают попутно добывать серу, гелий, а из угольных - редкие металлы. Даже пустую породу, которую приходится поднимать на поверхность, чтобы открыть доступ к ценным залежам, возможно использовать для изготовления строительных материалов.
