Присутствие металлов и минералов

Земная кора состоит из разнообразных минералов, которые существуют в различных формах. Эти минералы включают различные металлы, начиная от широко используемых металлов, таких как железо и алюминий, и до более редких металлов, таких как платина и золото. Понимание присутствия металлов и минералов важно, так как оно является основой горнодобывающих и извлекающих процессов для получения этих ценных ресурсов.

Что такое минералы?

Минералы — это природные вещества, имеющие определенный химический состав и кристаллическую структуру. Они образуются в результате геологических процессов в течение миллионов лет. У каждого минерала есть свои уникальные свойства, такие как цвет, твердость, кристаллическая форма и блеск, которые помогают в его идентификации.

Образование минералов

Минералы обычно образуются в результате различных природных процессов, таких как:

• Кристаллизация из магмы: Когда магма остывает, различные минералы кристаллизуются при разных температурах, образуя твердые отложения.
• Испарение: При определенных условиях минералы могут кристаллизоваться из испарения соленой воды.
• Метаморфизм: Высокие давления и температуры могут изменить существующие породы в новые типы минералов.

Типы минералов

Минералы можно грубо классифицировать на основе их состава следующим образом:

• Силикатные минералы: Составляют самую большую группу и включают такие минералы, как кварц и полевой шпат.
• Несиликатные минералы: Включают карбонаты (например, кальцит), оксиды (например, гематит), сульфаты (например, гипс) и галогениды (например, галит).

Наличие и распределение металлов

Металлы обычно извлекаются из минералов, называемых рудами. Руда определяется как месторождение минералов, которое может быть добыто, переработано и транспортировано на рынок так, чтобы его можно было извлечь экономически. Не все металлы встречаются в рудных месторождениях; некоторые встречаются в природе в свободном состоянии, такие как золото, медь и платина.

Обычные металлы и их источники

Давайте посмотрим на некоторые распространенные металлы и откуда они обычно добываются:

• Железо (Fe): Извлекается из руд, таких как гематит (Fe2O3) и магнетит (Fe3O4).
• Алюминий (Al): Получают из бокситов, которые в основном состоят из гиббсита (Al(OH)3).
• Медь (Cu): Находится в минералах, таких как халькопирит (CuFeS2) и борнит (Cu5FeS4).
• Золото (Au): Золото обычно находится в своем родном виде, часто легировано с серебром.

Извлечение металлов из их руд

Процесс извлечения металлов из их руд включает несколько основных этапов. Обычно это включает добычу, обогащение и извлечение:

• Добыча: Первый шаг — это извлечение руды с поверхности Земли. В зависимости от местоположения руды это может быть сделано открытым способом или подземным методом.
• Обогащение: Этот этап включает концентрацию руды. Руда измельчается и измельчается для освобождения ценных минералов от отходов. Это можно достичь различными методами, такими как флотация, магнитная сепарация и гравитационная сепарация.
• Извлечение: На этом этапе металл химически извлекается из концентрированной руды. Обычно используются такие процессы, как плавка и электролиз.

Плавка

Плавка — это основной процесс, используемый для извлечения металлов из их руд. Он включает в себя использование высоких температур и восстановителя для перевода руды в ее металлическую форму. Например, извлечение железа из гематита включает использование доменной печи.

Fe2O3(s) + 3C(s) → 2Fe(l) + 3CO(g)
  

Электролиз

Электролиз необходим для некоторых электро-положительных металлов, таких как алюминий. Во время электролиза через расплавленную руду проходит электрический ток для разделения металла.

Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2
  

Переработка металлов

Переработка играет важную роль в снижении воздействия извлечения металлов на окружающую среду. Она сохраняет природные ресурсы и экономит энергию. Почти все виды металлов могут быть переработаны, снижая необходимость добычи новых руд.

Воздействие извлечения металлов на окружающую среду

Извлечение металлов может иметь значительное воздействие на окружающую среду. Это включает в себя разрушение мест обитания из-за добычи, загрязнение воздуха и воды в результате плавки и выбросов парниковых газов. Принятие устойчивых практик и передовых технологий важно для снижения этих воздействий.

Заключение

Понимание местонахождения металлов и минералов является ключевым для эффективного использования этих ценных ресурсов и минимизации воздействия на окружающую среду. Технический прогресс и устойчивые практики имеют жизненно важное значение, поскольку мы продолжаем полагаться на эти природные ресурсы для удовлетворения человеческих потребностей.

Комментарии