Железо
Содержание
1. Железо, область определений, свойства 3
2. Промышленные типы месторождений. Рудные месторождения 6
Литература 16
ЖЕЛЕЗО, Fe (ferrum), химический элемент VIIIB подгруппы периодической системы элементов, металл, член триады железа (Fe, Co, Ni). Железо самородное редко встречается в природе, главным образом в минералах феррит, аваруит и метеоритах (т.н. метеоритное железо, которое содержит более 90% Fe). В соединениях с кислородом и другими элементами широко распространено в составе многих минералов и руд. По распространенности в земной коре (5,00%) это третий (после кремния и алюминия) элемент; считается, что земное ядро состоит в основном из железа. Основные минералы – гематит (красный железняк) Fe2O3; лимонит Fe2O3 H2O (n = 1–4), содержащийся, например, в болотной руде; магнетит (магнитный железняк) Fe3O4 и сидерит FeCO3. Наиболее распространенным минералом железа, не являющимся, однако, источником его получения, является пирит (серный колчедан, железный колчедан) FeS2, который иногда называют за его желтый блеск золотом дураков или кошачьим золотом, хотя он в действительности часто содержит небольшие примеси меди, золота, кобальта и других металлов.
| СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗА | |
| Атомный номер | 26 |
| Атомная масса | 55,847 |
| Изотопы | |
| Стабильные | 54, 56, 57, 58 |
| Нестабильные | 52, 53, 55, 59 |
| Температура плавления, ° С | 1535 |
| Температура кипения, ° С | 3000 |
| Плотность, г/см3 | 7,87 |
| Твердость (по Моосу) | 4,0–5,0 |
| Содержание в земной коре, % (масс.) | 5,00 |
| Степень окисления | |
| характерная | +2, +3 |
| прочие значения | +1, +4, +6 |
Железо (элементное) известно и используется с доисторических времен. Первые изделия из железа, вероятно, были изготовлены из метеоритного железа в виде амулетов, драгоценностей и рабочего инструмента. Около 3500 лет назад человек открыл способ восстановления красной земли, содержащей оксид железа, в металл. С тех пор из железа было изготовлено огромное количество различных изделий. Оно сыграло важную роль в развитии материальной культуры человечества.
В наши дни железо в основном (95%) выплавляют из руд в виде чугунов и сталей и в сравнительно небольших количествах получают восстановлением металлизованных окатышей, а чистое железо – термическим разложением его соединений или электролизом солей. Железо – один из самых пригодных к эксплуатации металлов в сплаве с углеродом (сталь, чугун) – высокопрочная основа конструкционных материалов. Как материал, обладающий магнитными свойствами, железо используется для сердечников электромагнитов и якорей электромашин, а также в качестве слоев и пленок на магнитных лентах.
Чистое железо – катализатор в химических процессах, компонент лекарственных средств в медицине. Железо является существенным химическим компонентом организмов многих позвоночных, беспозвоночных и некоторых растений. Оно входит в состав гема (пигмента эритроцитов – красных кровяных клеток) гемоглобина крови, мышечных тканей, костного мозга, печени и селезенки. Каждая молекула гемоглобина содержит 4 атома железа, которые способны создавать обратимую и непрочную связь с кислородом, образуя оксигемоглобин. Кровь, содержащая оксигемоглобин, циркулирует по телу, поставляя кислород к тканям для клеточного дыхания. Поэтому железо необходимо для дыхания и образования красных кровяных клеток. Миоглобин (или мышечный гемоглобин) снабжает кислородом мышцы. Общее количество железа в человеческом теле (средней массы 70 кг) составляет 3–5 г. Из этого количества 65% Fe находится в гемоглобине. От 10 до 20 мг Fe ежедневно требуется для обеспечения нормального метаболизма среднего взрослого. Красное мясо, яйца, желток, морковь, фрукты, любая пшеница и зеленые овощи в основном обеспечивают организм железом при нормальном питании; при анемии, связанной с недостатком железа в организме, принимают лекарственные препараты железа.
Основные факторы, определяющие промышленную ценность месторождения – масштабы по запасам минерального сырья, концентрация запасов, качество минерального сырья.
Примеры промышленных типов месторождений – железные руды, медь, олово, золото, угли, асбест, слюда, цементное сырье, строительные материалы.
Железо.
Марганец.
Хром.
Титан.
Ванадий.
Алюминий.
Магний.
Никель.
Кобальт.
Медь.
Свинец и цинк.
Олово.
Вольфрам.
Молибден.
Висмут.
Ртуть и сурьма.
Литий, цезий и рубидий.
Бериллий.
Ниобий и тантал.
Цирконий и гафний.
Редкометальные элементы и иттрий.
Рассеянные элементы.
Геолого-промышленные типы месторождений руд благородных металлов
Золото.
Серебро.
Платиноиды.
Геолого-промышленные типы месторождений руд радиоактивных металлов
Уран.
Торий.
Оценка различных месторождений на условиях предпринимательского риска базируется при рыночной экономике на главном факторе – прибыльности разработки полезного ископаемого(п.и.). В этом случае правомерно определение руды, по Риккарду: «Руда – это порода, содержащая металл, которую можно с выгодой разрабатывать в данном месте и в данное время» (Крейтер, 1961). В конце XIX в. были выведены первые формулы разведки и добычи (эксплуатации) полезных ископаемых в условиях предпринимательскогориска (напр., Хосколдом в 1877 г. (Крейтер, 1961), определявшие прибыль, которую можно получить от эксплуатации месторождения с учетом нормы прибыли возможного риска. По формуле Бринсмейда (1911 г.) (там же), устанавливающей ценность месторождения по прибыли при его разработке, работают во всем мире, ее применяли в СССР, и она остается базовой в своей основе. Среди необходимых предпосылок существует и оценка риска, не только связанного с техническими аспектами (качество, глубина и т.д.), но также с такими, как политическая стабильность и надежность, налоговая система, постановления об окружающей среде и др. Все это входит в перечень, необходимый для снижения риска и уменьшения незащищенности инвесторов(Капю, 2000).
Особое значение имеет разноаспектный анализ районов, где, на первый взгляд, возможно перспективное и быстрое комплексное развитие горнорудной базы сразу по нескольким направлениям. В частности, речь может идти о Медвежьегорском районе Центральной Карелии. Близость к промышленным центрам, приграничное положение, хорошо развитая инфраструктура могли бы гарантированно и беспроблемно решить поставленные задачи. Если учесть, что вся территория Карелии может рассматриваться как единое месторождение на строительные материалы, то ее прикладное значение для России не вызывает сомнения – разведка и разработка месторождений ванадия, благородноплатиновометальных комплексных руд, золота, урана, а также нерудного сырья – шунгитов, строительного камня, песков и др. Однако в основу стратегии развития любого региона должна быть положена концепция экологического риска с учетом экологической цены. Следовательно, прежде чем рассматривать экономику Карелии с позиций преимущественного развития горнорудного дела как, например, Колыму, необходимо провести анализ конъюнктуры всех видов полезных ископаемых на мировом рынке и, в первую очередь, имеющих экологический риск регионального масштаба.
Медвежьегорский район характеризуется весьма сложным геологическим строением, которое до настоящего времени не может приниматься однозначно и требует комплексной оценки и дополнительного изучения. В строении территории принимают участие практически все известные на восточной части Фенноскандии комплексы пород широкого спектра возрастов от 3,5 млрд. лет до 230 млн. лет. Его тектонические особенности свидетельствуют о непрекращающихся движениях разного масштаба и отражают активную жизнь планеты. Условно район делится на три части, где отмечаются индивидуальные специфические геологические особенности: восточный – от границы с Архангельской областью до Беломорско-Балтийского канала (ББК), центральный – от ББК до границы с Кондопожским районом и южный – от г. Медвежьегорска до южной окраины Медвежьегорского района. На территории восточной части располагается южный участок Каменноозерской структуры Сумозерско-Кенозерского верхнеархейского зеленокаменного пояса, где на р. Кумбуксе впервые были обнаружены коматииты (Куликова, Куликов, 1981 и многие другие), а Карельской геологической экспедицией проведено опоискование на медно-никелевые (интрузии Светлая, Лебяжинская, Вожминская и др.), а также тальк-карбонатные (участок «Светлое») руды. В районе оз. Рыбозера в метасоматитах установлен широкий спектр оруденения и минерализации от золота до меди, никеля и других элементов; на границе с Сегежским районом – прогнозируемое месторождение золота «Заломаев ручей» на Южно-Выгозерской площади (на границе Медвежьегорского и Сегежского районов на площади 1.650 кв. км) с запасами около 100 тонн при содержании 2–10 г./т. (Голубев и др., 2000). В Центральной части района известно месторождение серного колчедана (Бергаул), а в районе Мяндосельга-Юстозеро ЗАО «Педролампи» предполагается в 2001 г. добыть 100 кг золота. Онежский прогиб, известный более как Заонежье, существенно отличается своим строением, и до настоящего времени о его происхождении и формировании существует множество версий (часть геосинклинали, мелководная мульда, фрагмент рифта, раннепротерозойская астроблема), представляет собой перспективный рудный район на выявление новых промышленных месторождений комплексных руд от медных (Воронов Бор) до алмазов (Фоймагуба). Особое место занимает здесь широкое развитие шунгитовых пород, рассматриваемых как самостоятельный вид п.и. (Углеродсодержащие…, 1998 и многие другие). На границе Медвежьегорского и Пудожского к юго-востоку от Заонежья располагается Бураковско-Аганозерская расслоенная интрузия с крупными запасами хромитов и платинометалльным оруденением.