Дипломная работа на тему: Общие сведения. Минерально-сырьевая база. Промышленные типы месторождений

Введение

Учение о месторождениях полезных ископаемых относится к геолого-экономическим дисциплинам. К ним же принадлежат и методика поиска и разведки месторождений полезных ископаемых, экономика минерального сырья и геологоразведочных работ и некоторые другие, тесно связанные между собой дисциплины. Большое значение для учения о полезных ископаемых имеет также технология полезных ископаемых, включающая вопросы обогащения руд, облагораживание концентратов, металлургического и других видов передела минерального сырья.

К полезным ископаемым относят минеральные образования, которые используются в промышленности целиком (например, граниты - для производства щебня, строительные глины) или для извлечения из них тех или иных полезных компонентов (минералов, химических элементов, соединений элементов и др.).

Рудой называют минеральный агрегат, из которого технологически возможно и экономически выгодно извлекать химические элементы, (в том числе металлы), их соединения или минералы. Иными словами, руда - рудное полезное ископаемое. К нерудным полезным ископаемым относят горные породы, из которых не извлекают химические элементы и минералы, а используют целиком с учетом особенностей их физических, физико-химических свойств и состава. Например, диабазы применяют для производства плавленого камня, граниты и гнейсы - строительного щебня и бута, каменный уголь используется как минеральное топливо. Таким образом, к нерудным ископаемым относятся преимущественно те или иные горные породы. Иногда и из горных пород извлекается какая-то их часть (например, блоки для последующей распиловки на облицовочные плиты, или кондиционные штуфы нефрита-сырца). Такие виды горных пород относятся к полурудным полезным ископаемым.

Месторождением полезных ископаемых обычно считают участок земной коры, на котором в результате геологических процессов образовалось полезное ископаемое в достаточном для разработки количестве и по качеству, горно-геологическим и экономическим условиям удовлетворяющее требованиям промышленности. Однако к месторождениям в последнее время стали относить и такие скопления полезного ископаемого, которые сформировались благодаря деятельности человека - так называемые техногенные месторождения. Кроме того, к месторождениям относят также участки гидросферы - например, некоторые соляные (в том числе содовые) озера, из которых извлекают не только поваренную соль, соду и другие химические продукты, но и ряд элементов (бор, литий, магний и пр.). Специфические месторождения - моря и океаны, вода которых служит источником магния, поваренной соли и других продуктов, а также вся атмосфера Земли - источник кислорода, азота и других газов. В качестве месторождений отдаленного будущего рассматриваются астероиды, скопления полезных ископаемых на Луне и т. д.

К рудопроявлениям относят такие скопления полезных ископаемых, которые недостаточно исследованы (и потому их нельзя еще отнести к месторождениям) или по тем или иным показателям не удовлетворяют требованиям, обусловливающим выгодную разработку. Необходимо различать рудопроявления с недостаточными ресурсами сырья и, следовательно, не представляющие интереса в качестве объекта разработки в настоящем и будущем, и рудопроявления со значительными ресурсами сырья, но не соответствующие требованиям промышленности по горно-геологическим, экономическим, технологическим или экологическим причинам. Среди таких рудопроявлений имеются потенциальные месторождения, которые следует учитывать в качестве возможного объекта разработки.

Мелкие рудопроявления, которые не представляют интереса для разработки ни в настоящем, нив будущем, называют точкой минерализации (или рудной точкой, минерализованной точкой, пунктом минерализации). Точки минерализации могут представлять интерес как поисковый признак для выявления месторождений.

Возможность разработки скоплений минерального сырья в недрах определяется рядом горно-геологических и экономико-географических факторов. К горно-геологическим условиям относятся размеры объектов (в том числе мощность залежей), глубина их залегания от поверхности, степень обводненности, морфология залежей, характер их залегания, наличие внутри них тел пустых пород, степень изменчивости состава залежи по падению, простиранию и вкрест простирания, механические свойства полезного ископаемого и вмещающих пород. Массовая доля полезных, вредных и балластных примесей - один из важнейших показателей при оценке месторождений. В ряде случаев имеет значение и соотношение отдельных компонентов друг с другом. Например, для оценки полевого шпата как керамического сырья имеет значение не только общая массовая доля оксидов щелочей (Na2O+K2O), но и величина отношения K2O/ Na2O. Для переработки бокситов на алюминий учитывается величина отношения Аl2O3/SiO2 (кремниевый модуль); для переработки хромитов на феррохром - величина отношения Cr2O3/FeО. Нередко промышленно важной является не валовая массовая доля того или иного компонента, а ее величина, связанная с определенным минералом. Например, для руд молибдена следует учитывать молибден, входящий в состав сульфидов, так как такие руды могут легко обогащаться в отличие от оксидных. В связи с этим наряду с обычными (валовыми) химическими анализами выполняют и рациональные, показывающие связь одних элементов с другими.

К географо-экономическим факторам оценки месторождений относятся степень удаленности объектов от тех или иных путей сообщения (железных дорог, судоходных рек, побережий), экономическая развитость района, наличие и стоимость энергии, климатические условия, наличие рабочей силы, крепежных и строительных материалов и т. д.

Учение о полезных ископаемых тесно связано с минералогией, геохимией, петрографией, структурной и исторической геологией, литологией, тектоникой, геоморфологией, гидрогеологией и рядом других геологических наук, а также с кристаллографией, физической химией, аналитической химией, теорией вероятности и др.

Учение о месторождениях полезных ископаемых тесно связано и с развитием горного дела. Еще в глубокой древности, в эпоху первобытнообщинного строя человек использовал различные камни, а затем и примитивные каменные орудия для охоты, раскалывания костей животных, обработки шкур. Из камня делали наконечники для стрел, ножи, скребки, каменные топоры. Постепенно человек научился пользоваться металлами. Вначале, по-видимому, метеорным железом, самородными медью и золотом, а затем стал выплавлять металлы из руд. Судя по археологическим находкам, золото люди стали применять за 12 тыс. лет до н.э. С давних времен человек занимался добычей соли. Кельты стали получать соль из рассолов еще в 1 тысячелетии до н. э. Бронзовый век, во время которого получали легкоплавкие сплавы меди с оловом, свинцом, серебром и сурьмой, длился примерно до 1 тысячелетия до н.э. В это время в качестве топлива уже использовалась нефть. Во втором тысячелетии до н. э. на Древнем Востоке - в Египте, Месопотамии - стали выплавлять железо из руды, начался железный век.

На территории СНГ на Урале, Алтае, в Средней Азии известны следы древних разработок, так называемые "чудские копи". Добыча руд меди, олова, золота и серебра велась здесь за несколько тысячелетий до н.э. В Средней Азии и на Алтае имеются следы древних разработок талькового камня, из которого делали посуду. Известны древние разработки и в Закавказье. В Индии найдены браслеты из обожженного талькита, возраст которых около пяти тысячелетий. Одним из первых, кто рассматривал условия формирования месторождений полезных ископаемых, были философы Фалес, Зенон, Гераклит. Фалес (624-547 гг. до н. э.) считал воду первоисточником всего живого и мертвого. Гераклит (544-474 гг. до н. э.) полагал, что главенство принадлежит огню. Отдельные суждения о рудах можно найти в трудах Аристотеля (IV век до н. э.), Плиния Старшего (1 в. до н.э.), Тита Лукреция Кара (1 в. н. э.). Ли Сицина (950 г. н. э.). Ряд сведений о рудах и минералах имеется в работах ученых Средней Азии ибн-Сины (Авиценны, 1023 г.), аль-Бируни (1048 г.).

Научные основы учения о полезных ископаемых зарождались в средние века. Одним из известнейших ученых того времени был Георгий Агрикола (1494-1555 гг.). Он полагал, что рудные жилы сформированы растворами или "соками земли". Позднее, в XVII в. Рене Декарт, наоборот, связывал рудное вещество с инъекциями из глубин недр. М. В. Ломоносов (1711-1765 гг.) пришел к выводу, что, исследуя пересечения рудных жил, можно установить последовательность их образования. Он считал, что формирование месторождений полезных ископаемых связано с действием поверхностных вод. Позднее, в середине XIX века подобные идеи высказал французский ученый Эли де Бомон. Спор между плутонистами - учеными, связывающими рудный процесс с глубинными источниками, и нептунистами - учеными, полагающими, что руды отлагались из нисходящих по трещинам подземных вод, особенно обострился в XVIII в. и продолжался до первой половины XIX в. Наиболее ярким представителем плутонистов был геолог из Шотландии Д. Хеттон (1726- 1797 гг.), нептунистов - профессор Фрайбергской Горной Академии А. Г. Вернер (1749-1817 гг.). В качестве продолжателей нептунистов второй половины XIX в. следует упомянуть Г. Бишофа и Ф. Зандберга, развивших интересную латераль-секреционную гипотезу. Согласно их взглядам, поверхностные воды заимствовали из боковых пород необходимые для рудообразования компоненты.

В работах русского ученого А. П. Карпинского (1883 г.) и американского ученого Ф. Пошепного (1813 г.) описано многообразие процессов генезиса руд. Дальнейшее развитие взглядов на рудообразование в начале XX в. связано с исследованиями И. Фогта (Норвегия), В. Линдгрена, В. Эммонса (США), В. А. Обручева, А. П. Карпинского, К. И. Богдановича. Первые в России учебные пособия по полезным ископаемым - "Курс рудных месторождений" А. П. Карпинского и позднее изданный учебник по рудным месторождениям К. И. Богдановича (1912 - 1913 гг.).

В советский период большой вклад в развитие учения о полезных ископаемых внесли В. А. Обручев, А. П. Заварицкий, В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, Л. И. Лутугин, П. И. Степанов, И. М. Губкин, С. И. Миронов, Ю. А.Билибин, А. Г. Бетехтин, Д.С. Коржинский, В. С. Соболев, С. С. Смирнов, П. М. Татаринов, И. Ф. Григорьев, В. М. Крейтер, В. И. Смирнов, М. Г. Магакьян, Д. П. Григорьев, М. А. Усов, В. К- Котульский, П. И. Преображенский, X. М. Абдуллаев, А. В. Пэк, А. В. Казаков, Н. М. Страхов, Г. С. Дзоценидзе, К. И. Сатпаев, В. П. Петров, В. Д. Никитин, Н. С. Курнаков, Л. И. Пустовалов, И. С. Рожков и многие другие. Из зарубежных ученых следует отметить большую роль в развитии науки Б. Линдгрена, В. Эммонса, А. Баддиндгтона, Б. Батлера, Л. Грейтона, И. Иовчева, Е. Ссадецки-Кардоша, Я. Кутины, П. Ниггли, Г. Шнейдерхена, К. Оксениуса, А. Локка, Я. Вант-Гоффа, Г. Потонье, А. Бетма-на, М. Рамдора, Р. Рутье и многих других.

Минеральное сырье играет огромную роль в народном хозяйстве нашей страны. Развитию минерально-сырьевой базы СНГ и ее освоению уделяется исключительно большое внимание. Советские геологи создали в нашей стране надежную минерально-сырьевую базу.

Большое внимание уделяется комплексному использованию минерального сырья, т. е. вовлечению в промышленность ряда компонентов, входящих в состав руд. Например, из серебро-свинцово-цинковых руд извлекают серу, селен, кадмий, индий, барит и другие компоненты. На некоторых месторождениях горючих газов попутно получают сероводород (для извлечения серы) и гелий. На некоторых месторождениях флогопита стали попутно извлекать новый вид керамического сырья - диопсид. Примеров подобного рода можно привести очень много. Однако еще много попутных продуктов теряется. Например, в нашей стране пока не используются тонкоизмолотые серпентиновые отходы фабрик по извлечению волокон хризотил-асбеста, хотя в некоторых странах (например, в Канаде) постепенно, пока в опытном порядке, стали извлекать из этих отходов магний и другие компоненты. В США в экспериментальном порядке приступили к извлечению урана из фосфоритов.

При разработке многих месторождений попутно добывают вмещающие (в том числе вскрышные) породы, которые нередко используются для строительных целей, закладки выработанного пространства в подземных выработках и т. д.

Оглавление

- 1. Введение 1

- Общие сведения

- Минерально-сырьевая база

- Промышленные типы месторождений

- Технологические свойства руд и особенности их переработки

- Методика разведки месторождений никеля

- Опробование

- Изучение руд на попутные компоненты

- Классификация запасов полезных ископаемых

- Оценка месторождений на разных стадиях геологоразведочных работ

- Подсчет запасов

- 12. Заключение 56

- Список литературы

Заключение

На протяжении всей истории человечества люди осваивали различные полезные ископаемые, особенно металлы. Семь из них, известных с древнейших времен - золото, серебро, медь, олово, железо, свинец и ртуть, - принято называть доисторическими.

Первыми ставшим известным человеку металлом было золото. Оно использовалось для изготовления украшений и монет. Затем люди стали использовать медь, роль которой в становлении человеческой культуры особенная. Из самородной меди были изготовлены первые металлические орудия труда, в результате век каменный сменился веком медным. Использование олова и получение бронзы привело к веку бронзовому. Затем наступил век железа, который длится и поныне.

По мере развития науки и техники, открытия новых элементов, создания сталей и сплавов используется все большее число металлов. В настоящее время в огромных масштабах осуществляется добыча руд железа, марганца, алюминия, меди, свинца, цинка, никеля и др. В современную эпоху научно-технической революции, в эпоху электроники, атомной энергетики, ядерной и космической техники также широко применяются радиоактивные и редкие металлы. Но перспективы их применения в будущем еще более грандиозны.

Огромная работа была проделана советскими геологами. Большой вклад в развитие науки о рудных месторождениях и создание надежной сырьевой базы металлов внесли академики В.А.Обручев, А.Е.Ферсман, С.С.Смирнов, А.Н.Заврицкий, А.Г.Бетехтин, Д.С.Коржинский, В.И.Смирнов.

В.М.Крейтер (1960 г.), а вслед за ним и В.И.Красников (1965 г.) под промышленными типами месторождений понимали такие естественные геолого-минералогические типы месторождений, при эксплуатации которых в сумме во всем мире извлекается несколько процентов данного вида полезного ископаемого.

За последние 20 лет промышленная систематика месторождений рассматривалась многими исследователями. Но наиболее удачно промышленные типы месторождений определены и систематезированны сотрудниками ВИЭМСа по железу, никелю, хромитам, свинцу и цинку, олову, вольфраму и другим металлам.

Систематика промышленных типов для многих металлов разработана недостаточно, и в дальнейшем её следует усовершенствовать. При разработке систематики необходимо исходить из того, что промышленными являются такие месторождения с балансовыми запасами, которые экономически целесообразно разрабатывать при современном состоянии техники и соответствующих технологий. Промышленный тип месторождений определяется прежде всего геологическими условиями залегания и морфологией рудных тел, минеральным и вещественным составом руд, от которых зависят методы отработки месторождений и технология получения металлов.

В зависимости от величины запасов металла месторождения делятся на крупные и уникальные, средние и мелкие. Мировая практика показывает, что крупные месторождения играют главную роль в разведанных запасах и добыче металлов. При проектируемых на ближайшее время масштабах добычи минерального сырья небольшие и средние по размерам запасов месторождения не смогут существенно влиять на состояние обеспеченности растущих потребностей промышленности. От масштабов месторождений зависит эффективность их разведки и разработки. Поэтому желательно, чтобы месторождения, открываемые и разведуемые в новых рудных районах, были крупными.

Качество руд должно соответствовать установленным требованиям по содержанию главного металла (кондиции) и допустимым содержанием вредных элементов. Необходимо учитывать также наличие в руде ценных элементов-примесей. Руды могут быть мономентальными и комплексными (двух-, трехметальными и т.д.). По содержанию основных компонентов среди них выделяются богатые, средние и бедные. Наиболее ценными являются руды богатые, из которых можно получит металл без обогащения. Однако в связи с ростом добычи металлов и совершенствованием технологической переработки все в больших масштабах добываются руды бедные.

Технология переработки руд определяется их минеральным и вещественным составом. Необходимо установит количественный минеральный состав руд и выявить основные и попутные компоненты, определить основные рудные минералы, изучить разновидности и генерации рудных минералов, отличающихся по составу и обогатимости. Необходимо также изучить пространственное распределение рудных минералов и составить минералого-технологические карты, сопоставить баланс распределения рудных элементов по минералам и выяснить формы вхождения их в состав руд, изучить гипергенные изменения руд и решить ряд других вопросов. Лишь после этого следует разрабатывать схему технологической переработки руд, которая должна предусматривать извлечение не только главных, но и попутных компонентов. В настоящее время из сульфидных медно-никелевых руд извлекается 10-15 элементов. Важно не только извлечь из руды все элементы, но извлечь их экономически выгодно.

Горно-геологические условия эксплуатации также должны обеспечить рентабельную и высокоэффективную отработку месторождений. Наиболее эффективна отработка месторождений открытым способом, удельный вес которой все более возрастает, особенно при добыче руд никеля. В сложной геологической или гидрогеологической обстановке даже крупные месторождения с высоким содержанием металлов оказываются недоступными для отработки. Однако при совершенствовании техники эти вопросы успешно решаются.

Географо-экономическое положение месторождений также в ряде случаев оказывает существенное влияние на их экономическую оценку. Промышленное месторождение никеля должно отвечать следующим требованиям: обладать крупными запасами, иметь руды вясокого качества, хорошо поддающиеся переработке, характеризоваться горно-геологическими условиями, доступными для эффективной отработки и находится в благоприятном геолого-географическом районе.

Однако с развитием науки и техники все эти требования не остаются постоянными, меняется и понятие о промышленных месторождениях. В отработку вовлекаются все новые месторождения, которые до недавнего времени считались непромышленными.

Список литературы

- "Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям никелевых руд", М: Госгеологтехиздат, 1961г.

- В, в и др. "Справочник по поискам и разведке месторождений полезных ископаемых", М: Недра, 1985г.

- В, рг и др. "Курс рудных месторождений", М: Недра, 1986г.

- В "Промышленные типы рудных месторождений", М: Недра, 1986г.

- Он, ин "Главнейшие типы рудных месторождений", М: Недра, 1973г.

- Ин ( под редакцией) "Сборник руководящих материалов по геолого-экономической оценке месторождений полезных ископаемых. Том 1", М., 1985г.

- Вич, ва и др. "Полезные ископаемые", М: Недра, 1992г.

- В "Рудные месторождения СССР", М: Недра, 1978г.