Для удовлетворения потребностей в цветных металлах необходима, с одной стороны, развитая металлургическая промышленность, способная осуществлять производство цветных металлов в необходимом ассортименте и с требуемым качеством. С другой стороны, необходима сырьевая база, обеспечивающая металлургическую промышленность соответствующим сырьём и энергоносителями. Основным сырьём для получения цветных металлов являются руды.
Руда – минеральное образование с содержанием металлов или полезных минералов, обеспечивающая техническую возможность и экономическую целесообразность их извлечение. Минералы, содержащие извлекаемые (полезные) металлы называют рудными, остальные – пустая порода. Обычно руду называют по получаемому из неё основному металлу, например, медная, железная и т.д. Однако простых руд, содержащих только одно полезное ископаемое, в природе почти не существует.
Рудное месторождение, как правило, состоит из нескольких полезных минералов, в свою очередь, содержащих 2÷5, а иногда более 10 ценных элементов. В зависимости от химического состава рудных минералов руды называют самородными, сульфидными, окисленными. Под окисленными рудами подразумевают не только оксиды, но и кислородосодержащие минералы, например, силикаты, карбонаты, нитраты. По содержанию металлов руды делят на богатые, бедные и забалансовые (непромышленные).
Руды различают по принципу образования в земной коре — генезису: магматические, пегматические, гидротермальные и т.д.; по физическим характеристикам — форме рудных тел, крупности, текстуре; структурным особенностям и другим признакам. Минимальное содержание металла в добываемой руде не остается постоянным, а зависит от уровня развития техники в данной отрасли металлургии и потребности в данном металле. Так, до недавнего времени считалось, что минимальное содержание меди в руде должно быть выше 1%. Однако с развитием методов обогащения и потребностей этот минимум в настоящее время снижен до 0,5÷0,8 %.
По химическому составу руды подразделяют на следующие виды:
- Самородные — основной металл присутствует в свободном состоянии;
- Окисленные — основной металл находится в виде соединения с кислородом, карбоната, гидрата и др.
- Сульфидные — основной металл находится в виде сульфидного соединения.
К типичным представителям руд первой группы (самородных) относятся золотосодержащие.
- россыпные — золото встречается в свободном виде среди обломков рыхлых отложений (песков) являющихся результатом разрушения первичных горных пород;
- коренные — золото находятся в свободном или связанном состоянии в твёрдых кристаллических породах, таких как кварц, гранит, порфир и др.
Из окисленных руд после процессов обогащения и металлургических переделов получают: никель, алюминий, титан, вольфрам, уран, ниобий, тантал и др.
Главное сырье алюминиевой промышленности это бокситы. Бокситы перерабатываются на глинозем. Затем из криолит-глиноземного расплава получают алюминий. Преимущественно бокситы распространены во влажных тропиках и субтропиках. Где протекают процессы глубокого химического выветривания горных пород. Сорок два процента мирового запаса бокситов располагает Гвинея. Затем идёт Австралия – 18,5%, Бразилия – 6,3%, Ямайка – 4,7%, Камерун -3,8% и Индия – 2,8%. Первое место занимает Австралия по масштабам добычи – 42,6 млн. т в 1995г. Основные добывающие районы – Западная Австралия, север Квинсленда и Северная территория. В России бокситы добываются в Ленинградской области, на Урале, Тиммане. Добыча бокситов, в США в ведется открытым способом в Алабаме, Арканзасе и Джорджии. Суммарный объем составляет 35 тыс.т в год.Магний.
Сравнительно недавно в промышленности стал применяться магний. Значительная часть получаемого магния во время второй мировой войны шла на изготовление зажигательных снарядов, бомб, осветительных ракет и других боеприпасов. Главная область его применения в мирное время – производство легких сплавов на основе магния и алюминия (магналин, дуралюмин). По своим физическим свойствам магнийалюминиевые сплавы – литейные (4-13% магния) и деформируемые (1-7% магния) прекрасно подходят для получения кованых деталей и фасонных отливок в разных отраслях машиностроения и приборостроения. В 1935г. мировое производство магния составило 1,8 тыс.т. В 1943 – 238 тыс.т, в 1988 – 364 тыс.т. . Кроме того, в 1995г. было произведено около пяти млн.т соединений магния. Практически неограниченны и приурочены ко многим районам земного шара запасы сырья, пригодного для получения магния и его многочисленных соединений. Широко распространены в природе содержащие магний доломит и эвапориты (карналлит, бишофит, каинит и др.). Установленные мировые запасы магнезита оцениваются в двенадцать миллиардов тонн. Брусита – в несколько миллионов тонн. Соединения магния в природных рассолах могут содержать миллиарды тонн этого металла. В 1995 г. около сорока одного процента мирового производства металлического магния и двенадцати процентов его соединений приходится на долю США. Турция и КНДР крупные производители металлического магния. Крупные производители соединений магния – Россия, Китай, КНДР, Австрия, Турция и Греция. В США металлический магний производится в штатах Техас, Юта и Вашингтон. Оксид магния и другие его соединения получают из морской воды в Калифорнии, Флориде, Делавэре, и Техасе. Из подземных рассолов в Мичигане. Также путем переработки оливина в Северной Каролине и Вашингтоне. Неисчерпаемые запасы магнезиальных солей заключены в рапе залива Кара-Богаз-Гол.Медь
Один из самых распространенных и наиболее ценный цветных металлов и наиболее ценный это медь. Электротехническая промышленность является крупнейшим потребителем меди. Она использует медь для силовых кабелей, телеграфных и телефонных и проводов, а также в генераторах, электродвигателях и коммутаторах. Применяется медь ещё в автомобилестроении и строительстве. Она расходуется на производство бронзы, латуни и медно-никелевых сплавов. Для получения меди наиболее важным сырьем является халькопирит и борнит (сульфиды меди и железа), халькозин (сульфид меди). Также самородная медь. В первую очередь окисленные медные руды состоят из малахита (карбоната меди). Часто обогащается на месте добытая медная руда. Затем рудный концентрат направляется на медеплавильный завод. Далее – на рафинирование для получения чистой красной меди. Распространенный и дешевый способ переработки многих медных руд – гидрометаллургический: жидкостная экстракция и электролитическое рафинирование черновой меди. В пяти регионах мира преимущественно распространены медные месторождения. Они находятся: в Скалистых горах США; докембрийском (Канадском) щите в пределах штата Мичиган (США) и провинций, Онтарио, Квебек и Манитоба (Канада); на западных склонах Анд, особенно в Перу и; Чили на Центрально-Африканском плато – в медном поясе Замбии и Демократической Республики Конго. Также в России, Узбекистане, Казахстане и Армении. В 1995г основные производители меди: Чили – 2,5 млн. т, США – 1,89 млн. т, Канада -730 тыс. т, Индонезия -460 тыс. т, Перу 405 тыс. т, Австралия 394 тыс. т, Польша – 384 тыс. т, Замбия – 342 тыс. т, Россия – 330 тыс. т. Медные руды в США добываются в основном в Аризоне, Нью-Мексико, Мичигане, Юте и Монтане. Добывается и перерабатывается 77 тыс. т медной руды в сутки на крупнейшем руднике Бингем-Каньон штата Юта. Главная отрасль горнодобывающей промышленности Чили это добыча меди. Там сосредоточено примерно двадцать два процента ее мировых запасов. На месторождении Чукикамата добывают больше всего медной руды. В пустыне Атакама на севере страны открыто в 1981г самое крупное в мире неразрабатываемое меднорудное тело Эскондида (с запасами руды 1,8 млрд. т при содержании меди 1,59%).Свинец
При изготовлении автомобильных аккумуляторов и присадок тетраэтилата свинца к бензину главным образом используется свинец. В последнее время применение токсичных свинцовых присадок сокращается. В связи с ограничениями на использование этилированного бензина. Около четверти добываемого свинца расходуется на нужды связи, строительства, электронной и электротехнической промышленности, на изготовление боеприпасов, красителей (свинцовых белил, сурика и др.), хрусталя и свинцового стекла и керамических глазурей. Свинец применяется в антифрикционных сплавах, в качестве балластных грузов или гирь, в керамическом производстве, для изготовления типографских шрифтов. Из него делают трубы и контейнеры для радиоактивных материалов. Для защиты от ионизирующего излучения свинец является основным материалом. Повторному использованию подлежит большая часть свинца. Исключение составляют стеклянные и керамические изделия, химикаты и пигменты. Могут покрываться в значительной степени за счет переработки металлолома потребности в свинце. Галенит (свинцовый блеск), представляющий собой сульфид свинца – главный рудный минерал свинца. Он часто содержит также примесь серебра, которое извлекается попутно. Образуя полиметаллические руды галенит обычно ассоциирует со сфалеритом – рудным минералом цинка и нередко с халькопиритом – рудным минералом меди. В сорока восьми странах ведётся добыча свинца. В 1995г ведущие производители мировой добычи являются Австралия – 16% , Китай – 16%, США – 15%, Перу – 9% и Канада 8%. Добыча ведется в значительных объёмах также в Казахстане, России, Швеции, Мексике, ЮАР и Марокко. В США, в 1995г, основной производитель свинцовой руды – штат Миссури. Где в долине реки Миссисипи восемь рудников дают 89% общей добычи свинца в стране. Другие районы добычи – штаты Колорадо, Монтана и Айдахо. Запасы свинца на Аляске связаны с серебряными, цинковыми и медными рудами. В Канаде большая часть разрабатываемых месторождений свинца находится в провинции Британская Колумбия. Свинец всегда ассоциирует с цинком в Австралии. Основные месторождения находятся – Брокен-Хилл (Новый Южный Уэльс) и Маунт-Айза (Квинсленд). В Казахстане имеются крупные свинцово-цинковые месторождения. Это Рудный Алтай, Казахский мелкосопочник. Также имеются в Узбекистане, Таджикистане, Азербайджане. Основные месторождения свинца в России сосредоточены на Алтае, в Забайкалье, Якутии, Приморье, на Северном Кавказе и Енисее.Цинк
Цинк известен с древности, синевато – белый металл. Он широко применяется для производства латуни и других сплавов. Также цинк применяется для цинкования – нанесения гальванических покрытий, предохраняющих от ржавления поверхности стальных и железных листов, труб, проводов, металлических сеток, фасонных соединительных деталей трубопроводов. Его соединения служат пигментами, люминофорами и т.д. Основной минерал цинковых руд является сфалерит (сульфид цинка). Он часто ассоциирует с галенитом или халькопиритом. Канада занимает первое место в мире по добычи и запасам цинка. В 1995г это составило 16,5% мировой добычи, 1113 тыс. т. Значительные запасы цинка сосредоточены: в Китае – 13,5%, Австралии – 13%, США- 10%, Перу -10% и Ирландии около трёх процентов. В пятидесяти странах ведётся добыча цинка. Цинк извлекается в России из медноколчеданных месторождений Урала. Также из полиметаллических месторождений в горах Южной Сибири и Приморья. Крупные запасы цинка сосредоточены в Рудном Алтае (Восточный Казахстан – Лениногорск и др.), на долю которого приходится более пятидесяти процентов добычи цинка в странах СНГ. Также в Азербайджане, Узбекистане (месторождение Алмалык) и Таджикистане добывают цинк. В США штат Теннеси занимает ведущее место по добычи цинка – 55%. За ним следуют штаты Нью-Йорк и Миссури. Другие значительные производители цинка являются Монтана, Колорадо, Айдахо и Аляска. Важнейшие цинковые рудники в Канаде находятся в Британской Колумбии, Квебеке, Онтарио, Манитобе и Северо-Западных Территориях.Никель
Для получения никелевой стали используется около 64% всего производимого в мире никеля. Из никелевой стали станки, инструменты, броневые листы и плиты, посуду из нержавеющей стали и другие изделия. Шестнадцать процентов никеля расходуется на гальванические покрытия (никелирование) стали, латуни, меди и цинка. Девять процентов – на суперсплавы для турбин, авиационных креплений, турбокомпрессоров и т.п. Никель применяется при чеканке монет. Например, американская пятицентовая монета содержит двадцать пять процента никеля и семьдесят пять меди. В соединениях с серой и мышьяком никель присутствует в первичных рудах. Во вторичных месторождениях (корах выветривания, латеритах) образует рассеянную вкрапленность водных никелевых силикатов. На долю России и Канады приходится половина мировой добычи никеля. Крупномасштабная добыча ведется также в Австралии, Новой Каледонии, Индонезии, ЮАР, в Китае, на Кубе, Доминиканской Республике и Колумбии. Занимающей первое место по добыче никелевых руд (22% мировой добычи) в России, основная часть руды извлекается из медно-никелевых сульфидных месторождений района Норильска (Таймыр)и отчасти района Печенги (Кольский п-ов). Также на Урале разрабатывается силикатно-никелевое месторождение. Канада, прежде производившая восемьдесят процентов никеля в мире за счет одного крупнейшего медно-никелевого месторождения Садбери (пров.Онтарио). Ныне уступает России по объему добычи. Никелевые месторождения в Канаде также разрабатываются в Манитобе, Британской Колумбии и других районах. Месторождения никелевых руд в США отсутствуют. Никель извлекают в качестве побочного продукта на единственном заводе по рафинированию меди. Также вырабатывают из скрапа (металлолома).Кобальт
Для промышленных и авиационных газотурбинных двигателей кобальт составляет основу сплавов исключительно высокой прочности (суперсплавы). Также для изготовления мощных постоянных магнитов. Оцениваются примерно в 10,3 млн. т. мировые запасы кобальта. Добывается большая часть в Конго (ДРК) и Замбии. Значительно меньше в Канаде, Австралии, России (на Урале), Казахстане, на Украине. Кобальт не производится, хотя его непромышленные запасы (1,4 млн. т) имеются в Миннесоте (0,9 млн. т), Айдахо, Калифорнии, Миссури, Монтане, на Аляске и Орегоне.Олово
Для изготовления белой (луженой) жести используется олово. Эта жесть (сталь, покрытая тонкой пленкой олова) идеально подходит для хранения пищевых продуктов из-за нетоксичности. В США двадцать пять процентов олова расходуется на изготовление консервных банок. Есть ещё другие аспекты применения олова – припай, изготовление шпатлевок, бронзы, баббитов, оловянной фольги и других сплавов. Главный, до недавнего времени – единственный, рудный минерал олова – касситерит (оловянный камень). Он встречающийся главным образом в кварцевых жилах, связанных с гранитами. Также в аллювиальных россыпях. На россыпные месторождения Юго-Восточной Азии приходится почти половина мировой добычи олова. Пояс протяженностью 1600 км и шириной до 190 км от о.Банка (Индонезия) до крайнего юго-востока Китая. Одним из крупнейших мировых производителей олова является Китай. В 1995 г составило 61 тыс. т. Далее идут Индонезия – 44 тыс. т, Малайзия -39 тыс. т, Боливия – 20 тыс. т, Бразилия – 15 тыс. т и Россия – 12 тыс. т. Добыча ведется в значительных масштабах также в Австралии, Канаде, Конго (ДРК) и Великобритании.Молибден
В производстве легированных сталей для станкостроения, нефтегазовой, химической и электротехнической промышленности и транспортного машиностроения применяется молибден. Он также применяется для производства броневых плит и бронебойных снарядов. Молибденит (сульфид молибдена) главный рудный минерал молибдена. Он мягкий черного цвета с ярким металлическим блеском. Этот минерал часто ассоциирует с сульфидами меди (халькопирит и др.) или вольфрамитом, реже – касситеритом. По выпуску молибдена занимают США, занимает первое место в мире. Добыча в 1995г выросла до 59 тыс. т (1992 – 49 тыс. т). В Колорадо (на крупнейшем в мире руднике Хендерсон) и Айдахо добывают первичный молибден. Молибден в качестве побочного извлекают продукта в Аризоне, Монтане, Калифорнии, и Юте. По добыче делят второе место Чили и Китай – по 18 тыс. т. На третьем месте Канада – 11 тыс.т. На эти три страны приходится восемьдесят восемь процентов мирового производства молибдена. В Забайкалье, Кузнецком Алатау и на Северном Кавказе добываются в России молибденовые руды. Небольшие месторождения медно-молибденовые имеются в Армении и Казахстане.Вольфрам
В состав сверхтвердых износостойких инструментальных сплавов, в основном в форме карбида входит вольфрам. В нитях накаливания электроламп он используется. Вольфрамит и шеелит – главные рудные металлы. В Китае сосредоточено сорок два процента мировых запасов вольфрама (в основном вольфрамит). Россия занимает второе место по производству вольфрама (в форме шеелита). В 1995г составило 4,4 тыс. т. На Кавказе, в Забайкалье и на Чукотке находятся основные месторождения. В Канаде, США, Германии, Турции, Казахстане, Узбекистане, Таджикистане. В США имеются крупные месторождения. Также действует один вольфрамовый рудник в Калифорнии.Висмут
Для производства легкоплавких сплавов используется висмут. В ядерных реакторах жидкий висмут служит теплоносителем. В медицине, оптике, электротехнике, текстильной и других отраслях промышленности применяются соединения висмута. В основном попутно при выплавке свинца получают висмут. Минералы висмута являются сульфид висмутин, самородный висмут, висмутовые сульфосоли. Они присутствуют в рудах меди, молибдена, серебра, никеля и кобальта, в некоторых месторождениях урана. Непосредственно из висмутовой руды добывают висмут только в Боливии. Мировые лидеры в 1995г по производству висмута являются Перу – 1000 т, Мексика – 900 т, Китай – 700 т, Япония – 175 т, Канада – 126 т. Значительные запасы висмутовой руды обнаружены в Таджикистане и Узбекистане. В значительных количествах висмут извлекают из полиметаллических руд в Австралии. Висмут в США получают только на одном заводе по рафинированию свинца в Омахе штат Небраска.Сурьма
Сурьма блестящий серебристый хрупкий металл. Сурьма используется в полупроводниках, в химической промышленности, при изготовлении керамики и стекла. Она применяется в качестве отвердителя свинца в автомобильных аккумуляторах. Основная область применения сурьмы – антипирены (антивоспламенители) – составы (преимущественно в форме оксида Sb2O3), понижающие горючесть древесины, тканей и других материалов. Антимонит (стибнит), сульфид сурьмы главный рудный минерал очень часто ассоциирующий с киноварью (сульфидом ртути), иногда с вольфрамитом (ферберитом). Мировые запасы сурьмы, оцениваемые в шесть миллионов тон. Они сосредоточены главным образом в Китае (52% мировых запасов). Ттакже в Боливии, Киргизии и Таиланде (по 4,5%), ЮАР и Мексике Залежи сурьмы в США встречаются в Айдахо, Неваде, Монтане и на Аляске. Промышленные месторождения сурьмы в России известны в Республике Саха (Якутия), Красноярском крае и Забайкалье.Ртуть
Единственный металл и минерал жидкий при обычной температуре. Он затвердевает при температуре 38,9 C. Термометры, барометры, манометры и другие приборы в которых используется ртуть. Она используют в электротехнической аппаратуре – ртутных газоразрядных источниках света: люминесцентных светильниках, ртутных лампах. Также для изготовления красителей, в стоматологии и прочее. Киноварь, сульфид ртути ярко-красного цвета, единственный рудный минерал ртути. После ее окислительного обжига в дистилляционной установке происходит конденсация паров ртути. Очень токсичны ртуть и особенно ее пары. Гидрометаллургический способ, менее вредный, применяется для получения ртути. Киноварь переводится в раствор сульфида натрия, после чего ртуть восстанавливается до металла алюминием. Мировое производство ртути составило 3049 т в 1995г. Выявленные ресурсы ртути оценивались в 675 тыс. т. Главным образом – в Испании, Италии, Югославии, Киргизии, на Украине и в России. Крупнейший производитель ртути это Испания -1497 т. Далее Китай -550 т, Алжир -290 т и Мексика – 280 т. Получения ртути главный источник служит месторождение Альмаден на юге Испании. Оно известное уже почти две тысячи лет. Некоторое количество ртути извлекают в качестве побочного продукта при добыче золота в Юте и Неваде. В США киноварь добывается на одном руднике в Неваде. Небольшие месторождения на Чукотке, Камчатке и Алтае имеются в России. Издавна разрабатываются месторождения Хайдаркан и Чаувай в Киргизии.Роль и значение цветной металлургии и краткая характеристика мировых запасов руд цветных металлов.
Цветная металлургия является одной из ведущих отраслей тяжелой промышленности в народном хозяйстве страны. По выпуску продукции цветная металлургия занимает одно из первых мест в мире. В народном хозяйстве во все возрастающих объемах используется алюминий, медь, цинк, никель, свинец, молибден, вольфрам, ртуть, сурьма, кобальт, кадмий, ниобий, титан, магний, золото, серебро, платина, палладий и другие цветные, редкие и благородные металлы.
Наряду с другими сырьевыми отраслями цветная металлургия составляет основу индустриальной мощи нашей страны, а ее продукция способствует научно-техническому прогрессу практически во всех отраслях народного хозяйства.
В годы Советской власти были расширены ранее работавшие рудники, металлургические заводы, а также заводы по обработке цветных металлов. В 1931 г. вошел в строй Красноуральский медеплавильный завод, в 1932 г. - первенец алюминиевой промышленности СССР - Волховский алюминиевый завод, в 1933 г. - первенец никелевой промышленности Уфалейский никелевый завод, в 1934 г. - Чикментский свинцовый, в 1935 г. - Челябинский цинковый и многие другие предприятия. В 1939 г. вступил в строй действующий Уральский алюминиевый завод; начали работать Магнитогорский медносерный завод. В 1938 г. выдал первую медь Балхашский горнометаллургический комбинат.
К 1940 г. отечественная цветная металлургия вышла на одно из ведущих мест в мире как по объему производства, так и по техническому уровню. Отечественная металлургия полностью отказалась от ввоза алюминия, цинка, частично меди.
На Крайнем Севере был построен Норильский горнодобывающий комбинат, в Сибири - Новокузнецкий, а на Урале - Богословский алюминиевые заводы.
За годы послевоенных пятилеток цветная металлургия развивалась ускоренными темпами. Были построены комбинаты “Североникель”, Балхашский, Зырянский, Усть-Каменогорский, Алтын-Топканский, Сумгаитский и Канакерский алюминиевые заводы и многие другие.
К концу 1970 г. введены в действие крупные предприятия с использованием современной технологии, в том числе Надеждинский металлургический завод в Норильске, Николаевский глиноземный завод, ряд горно-обогатительных комбинатов по добыче медных, свинцово-цинковых и вольфрамовых руд в Казахстане и на Дальнем Востоке. Вошел в строй крупный медно-молибденовый комбинат “Эрденет” в Монгольской Народной Республике - совместное советско-монгольское предприятие. Осуществлены крупные мероприятия по внедрению новых технологических процессов, высокопроизводительного оборудования.
Производство цветных металлов постоянно возрастает. Наращивается производство цинка, свинца, титана, меди, никеля, кобальта, драгоценных металлов и других легирующих элементов. Опережающими темпами развивалось производство цветных металлов в 90-е годы XX столетия.
Основная продукция цветной металлургии Болгарии - медь, свинец, цинк.
Венгрия имеет большие запасы высококачественных бокситов (второе место после Франции). Основной продукцией цветной металлургии Венгрии являются глинозем и алюминий. Она не только удовлетворяет свои потребности в алюминии, но экспортирует бокситы, глинозем и алюминий.
В бывшей ГДР разрабатывались месторождения медных руд. Имеются небольшие месторождения оловянных руд. Основной продукцией цветной металлургии Германии являются алюминий и медь. В Германии производство вторичной меди почти в 1,5 раза больше, чем из руд.
Основной продукцией Польши в области цветной металлургии является медь, цинк, свинец, алюминий.
Румыния располагает значительными запасами медных и свинцово-цинковых руд. В республике развита выплавка меди, свинца, а также редких металлов.
Чехия и Словакия располагают небольшими месторождениями свинцово-цинковых, медных, олово-вольфрамовых и золотосодержащих руд. Продукция потребляется, в основном, внутри страны, однако потребности в ней удовлетворяются не полностью.
Югославия имеет значительные запасы медных, свинцово-цинковых, сурьмяных, ртутных, молибденовых руд и бокситов.
Республика Куба располагает большими запасами сравнительно богатых никелькобальтовых руд (одно из первых мест в мире).
Основные запасы алюминиевого сырья - бокситов сосредоточены в недрах Австралии, Гвинеи, Ямайки, Суринама. Австралия является самым крупным поставщиком бокситов: на ее долю приходится 36 % мировой добычи и 79 % добычи в развитых странах. По запасам медных руд первые места занимают США, Чили, Замбия, Заир, Канада. К числу новых перспективных поставщиков медного сырья относится Мексика.
Запасы свинцовых руд сосредоточены в США, Канаде, Австралии, Мексике, Перу, Марокко и других странах, а запасы цинковых руд - в Канаде, Австралии, США, Перу, Японии, Мексике. Наиболее крупными запасами никелевых руд располагают Канада, Новая Каледония, Австралия. Значительные запасы вольфрамовых руд имеются в США, Южной Корее, Бразилии. Главным районом сосредоточения запасов и добычи кобальта является “медный пояс” Заира и Замбии.
Основные запасы золота в недрах находятся в ЮАР. В значительных размерах запасы серебра имеются в США, Мексике, Канаде. Наибольшая часть запасов и добычи урана приходится на США, Канаду, ЮАР и Австралию. Основными районами сосредоточения запасов и добычи ванадия являются месторождения, расположенные в ЮАР и западной Австралии.
Самым крупным потребителем цветных металлов среди развитых стран остаются США, с 1970 годов на второе место по использованию алюминия, меди, олова и цинка вышла Япония. Это связано с бурным процессом индустриализации Японии в 60-е годы XX-го столетия. США использует алюминия 40 % от общего использования в мире, свинца 36 %, меди, цинка и олова - по 26 %.
Нехватка первичного сырья компенсируется переработкой соответствующего лома.
В перспективе важное значение может приобрести добыча полезных ископаемых со дна океана. В США разработана технология использования океанских конкреций, содержащих марганец, никель, медь и кобальт.
Классификация запасов полезных ископаемых применительно к месторождениям цветных металлов
Запасы цветных металлов по степени их изученности в соответствии с Классификацией ГКЗ СССР подразделяются на разведанные - категорий А, В, C 1 - и предварительно оцененные - категории С 2 .
Для отнесения запасов к категории А должны быть удовлетворены следующие требования:
1) установлены размеры, форма и условия залегания тел полезного ископаемого, изучены характер и закономерности изменчивости их морфологии и внутреннего строения, выделены и оконтурены без рудные и некондиционные участки внутри тел полезного ископаемого, при наличии разрывных нарушений - их положение и амплитуды смещения;
2) определены природные разновидности, выделены и оконтурены промышленные (технологические) типы и сорта полезного ископаемого, установлены их состав, свойства, распределение ценных и вредных компонентов по минеральным формам; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями показателям;
3) технологические свойства полезного ископаемого изучены с детальностью, обеспечивающей получение исходных данных, достаточных для проектирования технологической схемы его переработки с комплексным извлечением компонентов, имеющих промышленное значение;
4) гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-геологические и другие природные условия исследованы с детальностью, позволяющей получить исходные данные для составления проекта разработки месторождения;
5) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по скважинам или горным выработкам.
Запасы категории А при детальной разведке месторождений цветных металлов подсчитываются только на месторождениях 1-й группы в блоках, оконтуренных скважинами и горными выработками без экстраполяции. На штокверковых месторождениях меди к категории А могут быть отнесены блоки, в пределах которых коэффициент рудоносности близок к единице, установлены пространственное положение, форма и размеры участков кондиционных руд, подлежащих селективной выемке. На разрабатываемых месторождениях запасы категории А подсчитываются по данным эксплуатационной разведки и горно-подготовительных работ.
1) установлены размеры, основные особенности и изменчивость формы, внутреннего строения и условий залегания тел полезного ископаемого, пространственное размещение внутренних без рудных и некондиционных участков; при наличии крупных разрывных нарушений выяснены их положение и амплитуды смещения, охарактеризована возможная степень развития мало амплитудных разрывных нарушений;
2) определены природные разновидности, выделены и при возможности оконтурены промышленные (технологические) типы полезного ископаемого; при невозможности оконтуривания установлены закономерности пространственного распределения и количественного соотношения промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого, минеральные формы нахождения полезных и вредных компонентов; качество выделенных промышленных - (технологических) типов и сортов полезного ископаемого охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями показателям;
3) технологические свойства полезного ископаемого изучены в степени, необходимой для выбора принципиальной технологической схемы переработки, обеспечивающей рациональное и комплексное его использование с извлечением компонентов, имеющих промышленное значение;
4) гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-геологические и другие природные условия изучены с полнотой, позволяющей качественно и количественно охарактеризовать их основные показатели и влияние на вскрытие и разработку месторождения;
5) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по скважинам или горным выработкам с включением (при выдержанных мощности тел и качестве полезного ископаемого) ограниченной зоны экстраполяции, обоснованной геологическими критериями, данными геофизических и геохимических исследований.
Запасы категории В при детальной разведке месторождений цветных металлов подсчитываются только на месторождениях 1-й и 2-й групп. Контур запасов категории В должен быть проведен по разведочным выработкам без экстраполяции, а основные горно-геологические характеристики рудных тел и качество руд в пределах этого контура установлены по достаточному объему предста-вительных данных.
На штокверковых месторождениях, где объем руды определяется с использованием коэффициента рудоносности, к категории В могут быть отнесены блоки, в пределах которых коэффициент рудоносности выше, чем средний по месторождению, выявлены изменчивость рудонасыщенности в плане и на глубину, закономерности пространственного положения, типичные формы и характерные размеры участков кондиционных руд в степени, позволяющей дать оценку возможности их селективной выемки.
На разрабатываемых месторождениях запасы категории В подсчитываются по данным эксплуатационной разведки и горно-подготовительных работ.
Для подсчета запасов категории C 1 должны быть выполнены следующие требования:
1) выяснены размеры и характерные формы тел полезного ископаемого, основные особенности условий их залегания и внутреннего строения, оценены изменчивость и возможная прерывистость тел полезного ископаемого, а для пластовых месторождений установлено также наличие площадей интенсивного развития малоамплитудных тектонических нарушений;
2) определены природные разновидности и промышленные (технологические) типы полезного ископаемого, установлены общие закономерности их пространственного распространения и количественные соотношения промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого, минеральные формы нахождения полезных и вредных компонентов; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями показателям;
3) технологические свойства полезного ископаемого изучены в степени, достаточной для обоснования промышленной ценности разведанных запасов;
4) гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-геологические и другие природные условия выявлены с полнотой, позволяющей предварительно охарактеризовать их основные показатели;
5) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по скважинам или горным выработкам с учетом данных геофизических и геохимических исследо-ваний и геологически обоснованной экстраполяции.
К категории C 1 относятся запасы на участках месторождений, в пределах которых выдержана принятая для данной категории сеть скважин и горных выработок, а полученная при этом информация подтверждена на разрабатываемых месторождениях данными эксплуатации, а на новых - результатами исследований на участках детализации.
На штокверковых месторождениях изученность основных особенностей внутреннего строения должна обеспечить выяснение рудонасыщенности и закономерностей распределения участков кондиционных руд.
1) размеры, форма, внутреннее строение тел полезного ископаемого и условия их залегания оценены по геологическим и геофизическим данным и подтверждены вскрытием полезного ископаемого единичными скважинами или горными выработками;
2) качество и технологические свойства полезного ископаемого установлены по результатам исследований единичных лабораторных проб либо оценены по аналогии с более изученными участками того же или другого подобного месторождения;
3) гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-геологическиё и другие природные условия оценены по имеющимся для других участков месторождения данным, наблюдениям в разведочных выработках и по аналогии с известными в районе месторождениями;
4) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций на основании единичных скважин, горных выработок, естественных обнажении или по их совокупности с учетом данных геофизических и геохимических исследований и геологических построений, а также путем геологически обоснованной экстраполяции параметров, использованных при подсчете запасов более высоких категорий.
Запасы категории С 2 подсчитываются путем экстраполяции по простиранию и падению, от контура разведанных запасов более высоких категорий на основе геофизических работ, геолого-структурных построений и единичных рудных пересечений, подтверждающих эту экстраполяцию; по самостоятельным рудным телам запасы данной категории подсчитываются, исходя из совокупности рудных пересечений, выявленных в обнажениях, горных выработках и скважинах с учетом данных геофизических, геохимических исследований и геологических построений.
При определении контуров подсчета запасов категории С 2 следует учитывать условия залегания рудных тел, закономерности изменения их размеров, формы и мощности, состава руд и содержание полезных компонентов (меди, свинца, цинка, никеля, кобальта).
На месторождениях 3-й группы из общего контура запасов категории С 2 должны быть выделены запасы, учитываемые в установленном Классификацией соотношении различных категорий. Возможность использования этих запасов для проектирования следует обосновать аналогией геологических особенностей залегания их и запасов более высоких категорий и подтвердить результатами перевода запасов категории С 3 в более высокие категории на представительных, детально разведанных участках месторождения.
Запасы руд цветных металлов подсчитываются раздельно по выделенным промышленным (технологическим) типам руд и учитываются по наличию их в недрах без учета потерь и разубоживания при добыче, обогащении и переработке. По народнохозяйственному значению они подразделяются на две группы:
1) балансовые , вовлечение в эксплуатацию которых согласно утвержденным кондициям экономически целесообразно при существующей либо осваиваемой промышленностью прогрессивной техничке и технологии добычи и переработки сырья с соблюдением требований по рациональному использованию недр и охране ок-ружающей среды;
2) забалансовые , разработка которых согласно утвержденным кондициям в настоящее время экономически нецелесообразна или технически и технологически невозможна, но которые могут быть в дальнейшем переведены в балансовые.
Забалансовые запасы подсчитываются и учитываются в том случае, если в ТЭО кондиций доказана возможность их сохранения в недрах для последующего извлечения или целесообразность попутной добычи, складирования и сохранения для использования в будущем.
При подсчете забалансовых запасов проводится их подразделение в зависимости от причин отнесения запасов к забалансовым - экономических, технологических, гидрогеологических или горнотехнических.
Необходимая степень изученности месторождений, подготовленных для промышленного освоения, определяется в зависимости от их принадлежности к той или иной группе Классификации ГКЗ СССР по сложности геологического строения и распределения полезных компонентов, а также от экономических факторов - затрат средств и времени, требуемых на производство геологоразведочных работ.
Разведанные месторождения цветных металлов считаются подготовленными для промышленного освоения при условии утверждения в ГКЗ СССР балансовых запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых, а также содержащихся в них компонентов, имеющих промышленное значение. При этом соотношение запасов различных категорий должно соответствовать требуемому при проектировании горнодобывающих предприятий (табл. 5).
Запасы категории С 2 на месторождениях 1, 2 и 3-й групп утверждаются в количестве, полученном в результате разведки. При этом ГКЗ СССР устанавливает возможность полного или частичного использования запасов этой категории при проектировании горнодобывающего предприятия.
На разрабатываемых месторождениях (участках) соотношение категорий утвержденных балансовых запасов, принимаемое при проектировании либо реконструкции предприятия по добыче полезных ископаемых, либо дальнейшего развития горно-эксплуатационных работ, может быть меньше указанного (см. табл. 5) и устанавливается соответствующим горнодобывающим министерством на основе опыта разработки месторождения.
Соотношение запасов различных категорий, %, требуемое для проектирования горнодобывающих предприятий
Таблица 5
Категории запасов | Группа месторождений |
|||
В том числе А не менее | ||||
С 1 | ||||
С 2 | ||||
На подготовленных к промышленному освоению месторождениях вещественный состав и технологические свойства руд должны быть изучены с детальностью, обеспечивающей получение исходных данных, достаточных для проектирования технологической схемы их комплексной переработки, а гидрогеологические, инженерно-геологические, -горнотехнические и другие природные условия - с детальностью, позволяющей получить исходные данные, необходимые для составления проекта разработки месторождения.
Оценка месторождений на разных стадиях геологоразведочных работ
Общие положения геолого-экономической оценки месторождений
Основная задача геологоразведочных работ - выявление и разведка месторождений полезных ископаемых, пригодных для промышленного использования. При этом под «месторождением» понимается «такое природное скопление минерального сырья, которое технически возможно, а экономически целесообразно разрабатывать на данном уровне развития производительных сил», т. е. само понятие «месторождение» является геолого-экономическим и предопределяет необходимость обязательного выполнения экономических исследований на всех стадиях геологоразведочного процесса. Детальность, обоснованность, а соответственно и объем этих исследований возрастают от стадии к стадии геологоразведочных работ по мере накопления фактических данных и изучения месторождения.
Геолого-экономическая оценка, задачи которой - выяснение возможного народнохозяйственного значения обнаруженного объекта, определение его запасов (в натуральном и денежном выражении) и экономического эффекта от их использования, - является сравнительной: основные геолого-экономические показатели оцениваемого объекта сравниваются с таковыми известных месторождений, получивших промышленную оценку, и других новых рудопроявлений с целью решения вопросов о целесообразности постановки более детальных исследований на объекте, последовательности проведения разведочных работ на разных рудопроявлениях и месторождениях, очередности освоения месторождений, промышленная ценность которых доказана.
При геолого-экономической оценке месторождений и рудопроявлений учитывается четыре группы факторов, взаимосвязанных между собой: географо-экономических, геологических, горнотехнических и экономических.
В группу географо-экономических факторов могут быть вклю-чены такие, как географическое положение оцениваемого объекта, климат, рельеф, освоенность района, возможности транспорта и энергетики, состояние технического и питьевого водоснабжения, наличие строительных материалов, промышленных предприятий, рабочей силы и т. п.
К геологическим факторам относятся следующие: особенности геологического строения района и месторождения; условия и глубина залегания рудных тел, их морфология, размеры, внутреннее строение; вещественный и минеральный состав руд, наличие ценных попутных компонентов; количество и качество запасов и перспективы их увеличения.
Горнотехнические факторы оценки определяются инженерно-геологическими условиями залегания месторождения и технологическими свойствами руд, обусловливающими выбор способа отработки месторождения (открытого или подземного), возможной производительности горно-обогатительного предприятия, необходимого горнопроходческого и бурового оборудования, транспортных средств, рациональной схемы технологической переработки руд, технических средств и материалов для их обогащения.
Экономические факторы включают данные о себестоимости добычи и переработки руд, получения металлов, о размерах необходимых капиталовложений и сроках их окупаемости, рентабельности работы горно-обогатительного предприятия, потребности в разведываемом виде минерального сырья народного хозяйства страны или изучаемого района.
Различают три вида геолого-экономических оценок месторождений, соответствующих степени их изученности и принятой стадийности геологоразведочного процесса: первоначальная, предварительная и предпроектная, осуществляемые на завершающих этапах стадий поисково-оценочных работ, предварительной разведки и детальной разведки.
Геолого-экономическая оценка месторождений на стадии поисково-оценочных работ
По результатам поисково-оценочных работ производится первоначальная геолого-экономическая оценка обнаруженных месторождений и рудопроявлений, выполняемая на основании данных о геолого-промышленном типе выявленного объекта, возможных контурах распространения рудной минерализации в плане и на глубину, содержании основных и ценных попутных компонентов в рудах. Указанные ориентировочные параметры объекта сравниваются с оценочными (браковочными) кондициями , скорректированными применительно к конкретным геологическим особенностям исследуемого объекта и географо-экономическим условиям района.
Если установлено, что максимально возможные параметры объекта (запасы категории С 2 и прогнозные ресурсы, а также содержания металлов) удовлетворяют минимальным требованиям оценочных кондиций, то делается вывод о целесообразности его дальнейшего изучения, т. е. первоначальная геолого-экономическая оценка рудопроявлений неоднозначна. В процессе дальнейших работ объект может получить положительную промышленную оценку либо может быть забракован. Результаты ориентировочных геолого-экономических расчетов по всем положительно оцененным на стадии поисково-оценочных работ объектам излагаются в виде кратких технико-экономических соображении (ТЭС), которые утверждаются производственными геологическими объединениями совместно с отчетом о результатах поисково-оценочных работ и служат основанием для постановки предварительной разведки объекта. Сроки и очередность проведения предварительной разведки положительно оцененных объектов определяются производственными планами геологоразведочных работ.
Браковочные кондиции составляются на основании фактических данных по разведанным и эксплуатируемым месторождениям различных геолого-промышленных типов. Они рассчитываются исходя из принципа равенства ценности, извлекаемой из 1 т руды, и эксплуатационных затрат на получение конечной товарной продукции, т. е. бесприбыльно-безубыточной деятельности предприятия.
Браковочные кондиции устанавливаются для нормализованных, типичных для данного геолого-промышленного типа месторождений географо-экономических и горно-геологических условий, которые предусматривают приведение стоимостных показателей деятельности горно-обогатительных предприятий к условиям оплаты 1-го пояса (г. Москва), к действующим оптовым ценам на товарную продукцию, материалы, энергоносители, достигнутым показателям потерь, разубоживания, извлечения полезных компонентов и др. Браковочные кондиции учитывают способ разработки (открытый или подземный), нормализованные коэффициенты вскрыши (0,0) и рудоносности (0,7) для открытых работ, мощность рудного тела (1,2 м), крепость пород и руд (10 по шкале М. М. Протодьяконова), угол падения рудных тел (45°), глубину их залегания (до 200м).
Отклонения реальных условий нахождения и природных геологических особенностей оцениваемых объектов от нормализованных учитываются с помощью поправочных коэффициентов. Содержания основных попутных компонентов пересчитываются с помощью переводных коэффициентов в условный металл.
Браковочные кондиции устанавливаются по минимальному содержанию металла и рассчитываются отдельно для объектов с различными запасами руды (с разной производительностью горнодобывающих предприятий).
ТЭС составляются на основе оцененных на стадии поисково-оценочных работ запасов категории С 2 и прогнозных ресурсов категории P 1 с использованием для ориентировочного определения основных оценочных параметров (себестоимости разведки, добычи, переработки руды и др.) браковочных кондиций и укрупненных расчетов, выполненных с учетом технико-экономических показателей отработки аналогичных разведанных и разрабатываемых месторождений того же геолого-промышленного типа, скорректированных с учетом географо-экономических условий нахождения исследуемых объектов, их конкретных геологических особенностей и горнотехнических условий залегания.
В ТЭС должны быть отражены следующие данные:
1) географо-экономические условия района месторождения;
2) краткие сведения о проведенных в его пределах геолого-съемочных, поисковых и заверочных работах, обеспечивших выявление месторождения, с указанием количества принятых для обосно-вания постановки поисково-оценочных работ прогнозных ресурсов категории Р 2 ;
3) основные особенности геологического строения месторождения; его геолого-промышленный тип; размеры, морфология и условия залегания рудных тел; минеральный и вещественный состав руд, средние содержания основных и важнейших попутных компонентов;
4) группа месторождения по сложности разведки; гидрогеологические и горнотехнические условия нахождения;
5) данные, определяющие предполагаемые способы добычи и переработки руд и возможное извлечение полезных компонентов;
6) сведения о методике, объемах и затратах на поисково-оценочные работы;
7) запасы категории С 2 и прогнозные ресурсы категории P 1 , учтенные для обоснования возможной производительности предприятия; предполагаемые средние содержания основных и попутных компонентов в добываемых рудах; объемы товарной продукции; принятые в расчетах оптовые цены;
8) выбор и характеристика эксплуатируемых или детально разведанных месторождений-аналогов, принятых в качестве эталонов при определении технико-экономических показателей оценки исследуемого объекта (себестоимости добычи и переработки руды, необходимых капиталовложений в строительство горно-обогатительного предприятия, себестоимости товарной продукции, показателей возможной рентабельности отработки месторождения и окупаемости капиталовложений);
9) сопоставление возможных основных показателей освоения месторождения с аналогичными показателями разрабатываемых или детально разведанных месторождений того же вида полезного ископаемого.
На основе выполненных исследований составляется заключение о возможном промышленном значении изучаемого объекта. Учитывая условность полученных технико-экономических показателей освоения месторождения, они используются только для ранжирования первоочередности вовлечения в. предварительную разведку того или иного объекта. В заключении приводятся соображения о целесообразных методах предварительной разведки месторождения и возможных параметрах временных кондиций.
К объяснительной записке ТЭС должны быть приложены необходимые планы и разрезы, отражающие предполагаемые контуры рудных тел и положение всех разведочных выработок, вскрывающих и оконтуривающих оруденение, а также графические приложения, иллюстрирующие горнотехнические условия отработки месторождения.
Список учебниковРуд и другими особенностями . Для решения практических вопросов поисков, разведки и оценки месторождений возникает необходимость их... , марганец, хром, титан, ванадий, кобальт, никель , молибден, вольфрам) Цветные металлы (медь...
Клеандров иван михайлович правовое регулирование предпринимательских (хозяйственных) отношений в сфере поиска и оценки месторождений нефти
Автореферат диссертации... разведке месторождений углеводородов, описывает особенности строительства поисково-разведочных скважин, формулирует требования к оценке разведанных... недрах нефти и растворенного в нефти газа, никеля , кобальта. Кроме того, гостайну составляют...
ПРОГРАММА КАНДИДАТСКОГО ЭКЗАМЕНА по специальности 25 00 11«Геология поисков и разведки твердых полезных ископаемых минерагения» Оренбург 2011
Программа... : руды цветных металлов(алюминий, медь, никель , свинец, цинк, олово) и благородных (золото... заведений. Геология и разведка» Раздел 7. Геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых Тема 1. Особенности горного производства...