Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ВЕЧЕРНЕГО И ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине: Основы учения о полезных ископаемых
Тема: «РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ»
Выполнил: студент ФВиЗО
Курс:, группа
Специальности ГС
Заочной формы обучения
.
Проверил:
.
Оренбург 2010
1.Введение………………………………………………………………………3
2. ЧТО ТАКОЕ РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ………….……………………………………..….4
3. ПРОМЫШЛЕННОЕ СЫРЬЕ………………………………………….………….…..…6
4. РЕДКОМЕТАЛЬНЫЕ ПЕГМАТИТЫ……………………………...…………….………..8
5. РОССЫПИ……………………………………………………..………….……………….…10
6. КАРБОНАТИТЫ И КОРЫ ИХ ВЫВЕТРИВАНИЯ………………………………….....10
7. РЕДКОМЕТАЛЬНЫЕ ЩЕЛОЧНЫЕ ГРАНИТЫ……………………………………13
8.Литература…………………………….………….………...………………...17
РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Введение
Редкие металлы были освоены промышленностью относительно недавно, но их использование активно развивается, особенно в сфере высоких технологий. Редкие металлы добываются как из месторождений их собственных минералов, так и попутно при разработке других видов полезных ископаемых. По мере освоения сырьевых ресурсов редких металлов типы их месторождений менялись от редких и небольших объектов к крупным и гигантским месторождениям, каждое из которых способно обеспечить современный уровень добычи в течение сотен лет.
ЧТО ТАКОЕ РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ
Геологи к редким металлам обычно относят 36 химических элементов Периодической системы Д.И. Менделеева (рис. 1), которые стали широко осваиваться промышленностью только в 50—60-х годах XX века, после второй мировой войны, хотя для некоторых из них области ограниченного применения были известны и раньше. Многие из этих металлов открыты только в конце XVIII века, а рений, галлий, гафний, германий, скандий обнаружены по предсказанию Д. И. Менделеева уже после создания им Периодической системы, причем гафний и рений открыты соответственно только в 1923 и 1925 годах.
В отличие от черных, цветных и благородных металлов, известных человечеству на протяжении тысячелетий, природные образования редких металлов, как минералы, так и месторождения, были изучены в основном в XX веке и сначала представлялись экзотическими, исключительными объектами. Отсюда возник термин "редкие металлы", хотя по современным представлениям это понятие весьма условно. Здесь больше дани исторической традиции, чем физико-химическим критериям или малой распространенности в природе.
Большинство исследователей склоняются к тому, что эту группу объединяет в основном новизна практического применения в промышленных масштабах. Другие критерии — незначительное содержание редких металлов в земной коре, относительная редкость их промышленных минералов и месторождений, трудность выделения металлов в технологическом процессе, объем использования — теряют свою универсальность по мере изучения и освоения редких металлов, оставаясь справедливыми только для некоторых из них. Таким образом, термин "редкие металлы" постепенно утрачивает свое точное смысловое значение, но, как это часто бывает, продолжает широко использоваться специалистами.
Как правило, редкие металлы — это материалы высоких технологий. С использованием лития созданы миниатюрные и емкие перезаряжаемые батареи, ниобия — сверхпроводниковые материалы с самой высокой критической плотностью тока, тантала — миниатюрные и емкие конденсаторы, бериллия, лития и скандия — легкие сплавы, ниобия, рения и гафния — жаропрочные и коррозионностойкие сплавы, неодима и самария — мощные и миниатюрные постоянные магниты, галлия и индия — надежные полупроводниковые устройства, германия — высококачественные приборы ночного видения и волоконной оптики. Современные исследования открывают все новые свойства редких металлов и новые возможности их практического использования. Если в начале их освоения промышленностью главной его сферой была оборонная техника, то сейчас многие редкие металлы применяют в производстве самых обычных потребительских товаров: упаковочной тары (Ge, Li), сантехнических изделий и кафеля (Zr), батареек для электронных приборов (Та, Li, La, Cd). По темпам роста производства и потребления редкие обгоняют все другие промышленные металлы, а в некоторых быстро развивающихся областях спрос на них увеличивается на 15—25% в год. Степень промышленного использования в большой мере зависит от стоимости редких металлов, диапазон цен на которые очень велик — от близких к свинцу и цинку для кадмия до приближающихся к золоту и металлам платиновой группы для лютеция и скандия.
С0Р0С0ВСКИЙОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙЖУРНАЛ, ТОМ 7, №11, 2001
| 1 | II | III | IV | V | VI | VII |
| Liлитий | Beбериллий | В | С | N | О | F |
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl |
| К | Ca | Scскандий | Ti | Vванадий | Cr | Mn |
| Си | Zn | Gaгаллий | Geгерманий | As | Seселен | Br |
| Rbрубидий | Srстронций | Yиттрий | Zrцирконий | Nbниобий | Mo | Br |
| Ag | Cdкадмий | Inиндий | Sn | Sb | Тетеллур | 1 |
| Csцезий | Ba | La*лантан | Hfгафний | Татантал | W | Reрений |
| Au | Hg | Tlталлий | Pb | Biвисмут | Po | At |
* Лантаноиды Ln.
| Ceцерий | Prпразеодим | Ndнеодим | Pmпрометий | Smсамарий | Euевропий | Gdгадолиний |
| Tbтербиц | Dyдиспрозий | Hoгольмий | Erэрбий | Tmтулий | Ybиттербий | Luлютеций |
Рис. 1. Химические элементы, которые называют редкими, в Периодической системе Д.И. Менделеева
Мировое потребление отдельных редких металлов также неодинаково — от сотен килограммов для рубидия до сотен тысяч тонн для циркония .
По сути дела, каждый редкий элемент индивидуален, но в то же время можно выделить группы элементов, родственных по многим свойствам и обычно вместе встречающихся в природе: Nb и Та, Rb и Cs, Zr и Hf, Se и Те. Весьма близкими свойствами обладают и редкоземельные металлы (лантаноиды и иттрий), которые всегда встречаются совместно, но в меняющихся соотношениях.
ПРОМЫШЛЕННОЕ СЫРЬЕ
Месторождения редких металлов можно разделить на две группы. На одних месторождениях редкие металлы (Li, Cs, Be, Nb, Та, TR, Zr, Sr) заключены в собственных минералах. Известно большое число редкометальных минералов, но промышленные скопления образуют лишь немногие из них (табл. 1). В одном и том же месторождении обычно встречаются вместе несколько редкометальных минералов. Исключением являются лишь стронциевые месторождения, которые не содержат других редкометальных минералов, кроме целестина (см. табл. 1).
Вторая группа месторождений — это те, где редкие металлы извлекают попутно при переработке других полезных ископаемых. Сырьевыми источниками редких металлов попутной добычи являются руды цветных металлов — меди, молибдена, свинца, цинка, олова, алюминия. Из таких руд извлекают Bi, Ge, Ga, In, Re, Se, Те, Т1, Cd. Германий извлекают также из бурых углей, гафний и рубидий — при переработке редкометальных руд, ванадий — из руд железа и титана. Эти химические элементы часто называют рассеянными. Их минералы чрезвычайно редки и не образуют промышленных скоплений. Единственным исключением является висмут, для которого известны редкие собственные месторождения, которые пока не разрабатываются.
Многие месторождения редких металлов образуются в результате глубинной магматической деятельности. Их преобразование в верхних частях земной коры под влиянием физического и химического выветривания (разрушения) нередко приводит к концентрированию редкометальных минералов, многие из которых весьма устойчивы. Для отдельных металлов (Sr, Zr, Li) известны крупные осадочные месторождения, которые образуются вблизи земной поверхности.
По мере освоения сырьевых ресурсов редких металлов типы месторождений, играющие ведущую роль в структуре их запасов и добычи, изменялись. Минералы многих редких металлов (Li, Cs, Be, Nb, Та) были открыты в пегматитах или россыпях (Nb, Та, TR, Zr). Начиная с середины 50-х годов XX века ведущая роль в добыче ниобия и РЗЭ переходит к карбонатитам и ко-рам их выветривания, а с 80-х годов большое место в структуре запасов тантала и РЗЭ иттриевой группы занимают щелочные граниты. Геологическое строение и характеристики этих главных типов редкометальных месторождений существенно различаются.
Таблица 1. Главные промышленные минералы редкометальных месторождений
| Элемент | Промышленный минерал | Химическая формула | Оксиды редких металлов | Содержание, % |
| Li | Сподумен | LiAlSi206 | Li20 | 5,8-7,6 |
| Лепидолит | K2Li3Al5Si6O20(FOH)4 | Li20 | 3,4-4,1 | |
| Петалит | LiAlSi4O10 | Li20 | 3,2-4,5 | |
| Cs | Подлупит | CsAlSi1206■ яН20 | Cs20 | До 30 |
| Be | Берилл | Be3Al2Si6018 | BeO | 10-14 |
| Бертрандит | Be4Si207(OH)2 | BeO | 40-43 | |
| Nb | Пирохлор | NaCaNb206F | Nb205 TaA | 40-71 0,2-10 |
| Колумбит | FeTa206 | Nb205 TaA | 40-76 1-40 | |
| Та | Танталит | FeTa206 | TaA Nb205 | 40-81 7-40 |
| Лопарит(Россия) | NaCe(Ti, Nb, Ta)206 | TaA Nb205TRA | 0,6 6-833-35 | |
| TR (Ln + Y) | Бастнезит | (Ce, La)C03(F, OH) | TRA | 75 |
| Монацит | (Ce, La)P04 | TRA | 70 | |
| Ксенотим | YP04 | TRA | 61 | |
| Zr | Циркон | ZrSi04 | Zr02 | 53-68 |
| Бадделеит | Zr02 | Zr02 | 95-98 | |
| Sr | Целестин | SrS04 | SrO | 40-50 |
РЕДКОМЕТАЛЬНЫЕ ПЕГМАТИТЫ