Минеральное сырье

Плотность 3122,6кг/м³; температура плавления –7,2ºС, кипения –59; теплопроводность 0,122Вт/(м·К); удельная магнитная восприимчивость –4,44·10^-9 м³/кг.

Кларк брома земной коры 2,1 г/т. Средние  его содержания в горных породах главных типов (г/т): ультраосновных –0,5, основных –3,0, средних –4,5, кислых –1,7, осадочных –(глинах и сланцах) –6.

Бром–высокотоксичный  элемент (I I класс опасности).  ПДК_р.з.CH₃Br –1 мг/м³, CHBr –10; ПДК_с.с. Br –0,04мг/м³, CHBr –0,01мг/м³;  ПДК_вВr –0,2мг/л.

Мировые запасы брома не ограничены, так  как основной источник –морская вода. Годовое производство брома составляет 350 тыс.т. Наиболее крупные призводители –США, Израиль, Германия, Франция, Англия, Италия.

В России запасы брома в солях составляют около 12млн т,  в подземных водах –14,6 тыс. т/год, годовое призводство –190т.

Бром  и его соединения широко используют в медицине, при изготовлении светочувствительных  материалов, в синтезе красителей, в производстве синтетитческого  каучука и средств по обеззараживанию воды, в качестве антидетонатора в моторных топливах.

  Известно четыре собственных минерала брома –бромиды. Промышленное значение имеют солевые минералы-носители –карналлит, сильвин, галит,бишофит.

  Промышленные типы месторождений –морская вода, рапа (рассолы) заливов и соляных озер морского происхождения, калийные соли и бишлфит, подземные воды, где бром содержится в растворенном или рассеянном состоянии. Для России наибольшее значение имеют подземные промышленные воды.

По  сложности гидрогеологических и гидрохимических условий месторождений относят к первой, второй и третьей группам.

Источники бромного сырья для России –подземные просышленные воды, в которых концентрация брома 11-12г/дм³  

Разработку  месторождений осуществляют: бромсодержащего твердого сырья (калийные соли, бишофит) открытым и подземным способами; из подземных вод –с помощью водозаборов, ддобывая бромные воды и из рассолы из водоносных горизонтов, залегающих на глубинах до 2000м и более.

Перерабатывают  бромсодержащее сырье (рассолы и подземные воды) воздушно-десорбционным способом, предварительным окислением с последующей отгонкой водяным паром или выдуванием воздухом (воздушная сорбция).

Товарный продукт призводят  в виде брома технического и железа бромистого. Содержание брома в них соответственно 99,5-99,9 и более 51%. Вредные примеси в броме –йод, хлор, сульфаты.

Сопутствующий йод извлекают в процессе производства брома воздушно-десорбционным способом в виде йода-сырца.

Йод (I, VII, 53)

Неметалл, черный, твердый, легко возгоняемый, галоген; проявляет свойства полуметалла, сильный восстановитель, лито- и атмофильный, устойчивые валентности  1^-,1⁺,5⁺,7⁺.

Плотность 4930 кг/м³; температура плавления –113,5ºС, кипения –184,4; теплопроводность 0,449; Вт/(м·К); удельное электрическое сопротивление 1,37·10^-7 Ом·м удельная магнитная восприимчивость –4,4·10^-9 м³/кг.

Кларк йода земной коры 0,4 г/т. Средние его  содержания в горных породах главных  типов (г/т): ультраосновных –0,01, основных –0,5, средних –0,3, кислых –0,4, осадочных –(глинах и сланцах) –1.

Йод–сильно  токсичный, но жизненно необходимый  элемент.  ПДК_р.з.I –1 мг/м³,CP₃I-28; ПДК_с.сI –0,03.

Мировые запасы йода 15 млн.т, годовое производство составляет 15-16 тыс.т. Наиболее крупные  производителя –Япония, Чили, США, Россия, Китай. В России производдство йода составляет около 100т/год.

Основные  области применения –медицина, здровоохранение, ветеринария, производство синтетического каучука, реактивов, красителей, кино-и  фотоматериалов.

Известно  девять минералов йода –йодидов. Промышленного значения они не имеют.

Промышленные  типы месторождений: подземные воды –йодные,йодобромные, йодоборные; нитраты (чилийская селитра), каличе (продукт  жизнедеятельности птиц), морские  водорости, нефти. Наибольшее значение для России имеют рассолы, йодные и йодобромные подземные воды.

По  сложности гидрогеологических и  гидрохимических условий месторождения  относят к первой, второй и третьей  группам.

Концентрации  йода в промышленных подземных водах  составляют от 22 до 68мг/дм³.

Месторждения твердого сырья разрабатывают открытым способом, жидкого –с помощью водозаборов.

Подготовку  вод к производству йода-сырца  производят: из рассолов –отгонкой  водяным паром, выдуванием воздухом, экстракцией растворителями; подземных  вод –угольно-адсорбционным и воздушно-десорбционным способами; твердого сырья –выщелачиванием водой; селитровых пород –выщелачиванием; морских водорослей –сжиганием, растворением.

Извлечение  йода составляет 70-80% при содержании его 95-97%.

При обогащении руд комплексного состава попутно получают бромные продукты. Очищают йод-сырец кипящей серной кислотой.

Товарный  продукт содержит 99,5-99,8% йода. Вредные  примеси в нем –хлор, SO₄, органические вещества.

Сапропели.

Органоминеральные донные отложения  пресноводных озер желеобразного вида, темно-оливковой, коричневой, серой, серо-желтой, голубоватой, розовой, красной окраски.

Химический состав органической части  сапропелей определяют содержания углерода, водорода, азота, серы, двуокиси углерода.

Физико-механические свойства: плотность 1400-2700 кг/м³; удельная поверхность 1100-3200 м²/кг; естественноя влажность 72-98%; рH 4,2-8,2; степень насыщения основаниями 64-80%.

Экологическая характеристика определяется ПДК тяжелых  металлов при использовании сапропелей в качестве удобрения (мг/кг): кадмий –1,5-9,6, молибден –2,5-14,0, никель –50-200, цинк –50-220, свинец –50-260, медь –30-150, кобальт –25-150, ртуть –1,0-7,5.

Применяют в качестве удобрений и минерально-витаминной подкормки животных и птиц, в медицине в виде лечебных средств, в строительстве.

Основные  минералы сапропелей: кварц, кальцит, сидери, полевые шпаты, глинисные минералы, фосфаты, амфиболы, гранаты, оксидв железа, эпидот, турмалин, рутил, циркон, лейкоксен.

Биологический состав сапропелей: водоросли, животный остаток, высшие растения, пыльца и споры.

Промышленные типы месторождений  –биогенный, кластогенный, смешанный.

По  сложности геологического строения месторждения сапропелей относят к  первой, второй и третьей группам.

По  запасам сапропелей (млн.т) месторождения подразделяют на весьма крупные –сотни, крупные –десятки, средние –единицы, мелкие –доли единиц.

Особенности при поисках и разведке заключаются  в эффектисности применения радиолокационного  метода зондирования с оценкой мощности слоя.

Промышленное  сырье –органическое, органоизвестковистое, органокремнистое. Для каждого из них содержание соответственно (%): органические вещества –50,15,30; N не менее 1,5; 0,7; 1,0; Ca не более 12-17; Fe₂O₃ –не более 10 (для всех типов); SO₃- не более –8,0; 7,0; 3,0. Радиоактивное загрязнение цезием до 5·10^-7Ки/кг; рН около 5.

Месторождения позрабатывают гидромеханизированным, грейферным и фрезерным способами.

Промышленная  переработка сырья включает окисление  вылеживанием, окускование и термическую  обработку.

Товарный продукт содержит (%): удобрения –золы не более 70 и озота не менее 1,5; кормовые добовки –SiO₂ не более 15 и Fe₂O₃ не более 5; лечебные грязи –остаток от прокаливания не менее 84; сырье для строительных материалов –зольность менее 25. Температура воспламенения выше 300ºС, рН 4,5-6,0.

Вредные примеси в удобрениях –Fe₂O₃, CaO, SO₃; в кормовых добавках –CaO, SiO₂, Fe₂O₃, N, SO₃, P₂O₅,F, As, Pb, Cd, Mn, Cu, Cr.

Сера (S, VI,16)

Неметалл, желтый, кристаллический; проявляет  кислотные свойства, халькофильный, устойчивые валентности  2^-,0, 6⁺. Существуют три модификации –α, β, γ.

Плотность 2070 (α), 1957 (β), 1819 (жидкость) кг/м³; твердость по шкале Мооса 1-2; температура (ºС): плавления –113 (α), 119 (β), 107 (γ), кипения –444,6; теплопроводность 0,269 (α) Вт/(м·К); удельное электрическое сопротивление 2·10^-15 Ом·м; удельная магнитная восприимчивость –6,09·10^-9 (α), -5,83·10^-9(β)м³/кг; температурный коэффициент линейного расширения 74,33·10^-6К^-1.

Кларк серы земной коры 470 г/т. Средние ее содержания в горных породах главных типов (г/т): ультраосновных –100, основных –300, средних –200, кислых –400, осадочных –(глинах и сланцах) –3000.

Сера–высокотоксичный  элемент (I I класс опасности), но жизненно важный элемент.  ПДК_р.з.H₂SO₄ –1 мг/м³, ПДК_м.р.S^о-6,0, H₂SO₄ –0,3, CS₂-0.03, SO₂ –0.5;  ПДК_с.с. H₂SO₄  –0,1, H₂S -0,08, CS₂-0,005, SO₂-0,05 мг/м³.

Мировые общие запасы самородной серы 1,1млрд.т, в том числе подтвержденные 750 млн т; ежегодная добыча –53,57 млн.т. Наиболее крупные производители  –Украина, Туркмения, США, Мексика.

Страны  СНГ занимают первое место в мире по запасас серы. В России запасы самородной серы незначительны.

Структура потребления в (%): в химической промышленности для производства серной кислоты  –около 70; остальная часть-в бумажной промышленности для получения целлюлозы, в резиновой промышленности, в производстве красителей, искусственных волокон и других материалов.

Известно  более 760 минералов серы. Среди них  преобладают сульфаты, сульфиды, сульфоантимониды, сульфовисмутиды. Промышленное значение имеют восемь минералов: самородная сера (основное), гипс, ангидрит, барит, целестин, алунит, ярозит, пирит.

Промышленные  типы месторождений –месторождения самородной серы (экзогенный, вулканогенно-гидротермальный), колчеданно-полиметаллический (вулканогенно-осадочный), сероводородных газов (газоконденсатный, нефтяной), сернистых нефтей. Наибольшее значение имеют экзогенные месторождения самородной серы.

По  слоожности геологического строения месторождения  самородной серы относят к первой и второй группам.

По  запасам серного сырья (млн.т.) подразделяют месторождения: серных руд –на крупные (более 50), средние (50-10), мелкие (менее 10); полиметаллических сульфидных руд  –на крупные (более 10), средние (10-1), мелкие (менее1); сероводородных газов  –на уникальные (более 500), крупные (500-50), средние (менее 50); сернистых нефтей –на крупные (более 1), средние (1-0,5), мелкие (менее 0,5).

  Особенности при поисках и разведке заключаются в оценке достоверности кернового опробования в связи с выкрашиванием и вымыванием серы при бурении.

Промышленное  сырье представлено известняковыми и известняково-глинистыми рудами со средним содержанием серы 12-25%. По обогатимости при фабричном способе  переработки сырье подразделяют на легкообогатимое (вкрапленная, гнездовая, прожилковая текстура), среднеобогатимое (тонкослойная текстура) и труднообогатимое (моссивная, тонковкрапленная текстура). По обогатимости при подземной выплавке серы сырье делят на легко-,средне-и трудновыплавляемое (текстуры соответствуют указанным выше).

Месторождения разрабатывают открытым способом и  подземной выплавкой серы на глубине  более 100м.

Подготовку  руд к извлечению серы из руд и  концентратов производят дробленим, сортировкой  богатых руд  и обогащеним бедного  вырья с применением флотационной технологии.

Извлечение  серы из руд при обогащении различных  типов составляет 92% % при содержании ее в конццентрате 60-70%. При подземном  выщелачивании извлечение серы колеблется от 40до 80%.

К вредным примесям в концентрате  относя селен, мышьяк, глину, гипс, битумные вещества.

При обогащении руд комплексного состава  выделяют сероводородсодержащие и  сульфидные продукты.

Перерабатывают  серные концентраты выплавкой в  автоклавах, термическим, пароводяным  и экстркционным способами. При  геотехнологическом способе выплавленную серу заливают на специальные прощадки или аккумулирсют в танках.

Значительное  количество серы и серного газа получают попутно при металлурническом переделе сульфидных руд и при переработке  нефтей.

Товарный  продукт содержит 99,5% серы. Вредные примеси в элементной сере –фосфор, хлор, битумы, алюминий, железо, кадмий, кобаль, галлий, марганец, медь, мышьяк, никель, олово серебро, теллур, индий, молибден.

Соли минеральные.

Природные легко растворимые в  воде соединения, образуемые щелочными (натрий и калий) и щелочно-земельными (магний и кальций) металлами с соляной (хлориды), серной (сульфаты) и угольной кислотами (карбонаты и бикарбонаты); в природе они встречаются в растворенном состоянии (минерализованные воды, рассолы) и в твердых образованиях (соляные минералы, галогенные породы).

По степени минерализации выделяют воды пресные (до 0,1%), солоноватые (0,1-3,5), соленые (3,5-5)  и рассолы (более 5), а по химическому составу –карбонотные, сульфатные и хллоридные.

Минеральные соли – общетоксичные и жизненно необходимые вещества. ПДК токсичных элементов в пищевой и кормовой солях (%): As-1·10^-4, Cu-2·10^-4,Cd и Pb- 2·10^-5, Hg-1·10^-6. KCI малотоксичный, относится к IV классу опасности.

По  промышленной значимости выделяют натриевые, калийные и магниевые соли. Натриевая соль –пищевая, кормовая и техническая. Основной потребитель технической соли – химическое производство (хлор, кааустическая и кальцинированная сода). Гидрокарбонат Натрия применяют в пищевых целях (35%), в производстве синтетических каучуков и химикатов (20), фармацевтических и косметических препаратов (15), средств тушения огня (10), кормовых добавок (7), моющих средств (5), в текстильной, кожевенной, целлюлозно-бумажной промышленности и т.д.

Калийные  и калийно-магниевые соли используют для производства удобрений (95%), в химической промышленности и других отраслях (5%).

Магниевые соли применяют в металлургии (каустический магнезит как огнеупор), в химической, электрохимической, строительной, кожевенной, резиновой промышленности, медицине и других областях.

Основные  соляные минералы –сильвин, карналлит, каинит, лангбейнит,полигалит, бишофит, кизерит, тахгидрит, глауберит, астраханит, галит, тенардит, мирабилит, трона, давсонит, калиевая и натриевая селитры.

Мировые общие запасы калийных солей составляют 42,8 млрд.т, подтвержденные –12,2; годовое производство –23-25млн.т. Основные производители – Голландия, Япония, Франция, Польша, Англия. В России запасы калийных солей 4 млрд.т, годовое производство 11 млн.т.