عندما كنت طفلاً، حلمت أن أصبح جيولوجيًا. أردت أن أعرف كل شيء عن ثروات الغلاف الأرضي. يبدو أنه في أعماق القشرة الأرضية تم إخفاء كل أسرار الكون. لسوء الحظ، تجاوزتني هذه المهنة. لكن فضول الأطفال لا يزال يغلي.
مفهوم "المعادن"
PI هي الموارد الطبيعية للأرض، التي يستخرجها الإنسان من أعماق القشرة الأرضية أو من سطحها. وتشمل هذه النفط والرمل والغاز وما إلى ذلك.
تتكون القشرة الأرضية من الصخور التي تتكون من معادن. المعادن هي أجسام طبيعية تتكون من ذرات وجزيئات. وتشمل هذه الكوارتز والملح والماس وغيرها.
تصنيف المعادن
يتم جلب الصخور النارية إلى سطح القشرة الأرضية مع الصهارة. تختلف هذه المعادن والصخور في الكثافة. وتشمل هذه: الحديد والنحاس والخامات الأخرى.
توجد الصخور الرسوبية على سطح الأرض. وقد تشكلت أثناء تراكم العناصر على المدى الطويل أو نتيجة لتدمير الجبال. وتشمل هذه، على سبيل المثال، الحجر الجيري والحجر الرملي والحجر المسحوق.
تتكون الصخور الرسوبية العضوية من بقايا النباتات والحيوانات التي تتراكم على مدى سنوات عديدة. وتشمل هذه: الصخور الصدفية والنفط وما إلى ذلك.
وفقًا لحالتهم البدنية، يتم تمييز PIs:
- صعب (ذهبي) ؛
- السائل (الزئبق)؛
- غازية (كبريتيد الهيدروجين).
اعتمادًا على استخدامها وتكوينها، يتم تقسيم PIs إلى خام وغير خام (بناء وقابل للاحتراق).
استخدام النفط في الحياة اليومية
لقد كنت دائمًا مهتمًا بما تقدمه لنا الحفرية التي نوقشت كثيرًا مثل النفط. اتضح أن معظم الأدوات المنزلية تتكون منه. على سبيل المثال، يوجد في شقتي تلفزيون، وفرشاة أسنان، وكمبيوتر وطابعة، وأكياس بلاستيكية، وملابس صناعية... كل هذه العناصر مصنوعة من البلاستيك وتحتوي على "الذهب الأسود".
عند تكرير النفط، يتم تقسيمه إلى العديد من الكسور. من هذه الأجزاء، في مراحل مختلفة من المعالجة، يتم الحصول على الوقود ومستحضرات التجميل والبلاستيك وما إلى ذلك.
المعادن ليست بلا حدود! يجب علينا حماية كوكبنا من الاستخدام غير الحكيم للموارد الطبيعية!
مفيد0 ليس مفيدًا جدًا
التعليقات0
وبما أنني أعيش في منطقة غنية رواسب الفحم، لا يسعني إلا أن أكون مهتمًا بمسألة كيفية تكوين الفحم. المعلومات التي وجدتها كانت مثيرة للاهتمام للغاية، لذلك سأخبرك ليس فقط ما هي المعادنولكنني سأصف أيضًا عملية تكوين الفحم بالتفصيل.
ماذا يعني مصطلح "المعادن"؟
يشير هذا المصطلح إلى الأشياء ذات القيمة بالنسبة للإنسان. المعادن والصخور.بناءً على طبيعة أصلها، من المعتاد التمييز بين الأنواع التالية من هذه الموارد:
- الرسوبية- تشمل هذه المجموعة الوقود الأحفوري، على سبيل المثال الفحم والنفط؛
- نارية- تمثل المعادن هذه المجموعة؛
- متحولة- على سبيل المثال الرخام أو الحجر الجيري.
ما هو الفحم
حتى السبعينيات من القرن الماضي تقريبًا، كان هذا النوع من الوقود هو الأكثر شيوعًا ناقلة الطاقةولكن تم استبداله لاحقًا بأنواع أخرى. على الرغم من ذلك، فإنه مطلوب على نطاق واسع، في المقام الأول في مجال المعادن، باعتباره المورد الرئيسي لإنتاج الحديد الزهر. مثل معظم الأنواع الأخرى من حاملات الطاقة، فهي مادة معدلة ذات طبيعة عضوية - بقايا النباتات القديمة. حدثت هذه العملية على مدى ملايين السنين من خلال تأثير عوامل مختلفة.
كيف تم تشكيل الفحم
يتم تصنيف غالبية الموارد المستخرجة على أنها منذ 300-350 مليون سنةعندما تكون ضخمة كتل من المواد العضويةالمتراكمة في ظروف الغياب التام للأكسجين. ويمكن وصف هذه العملية على النحو التالي:
- تشكلت في البداية طبقة الخثعادة في الأراضي الرطبة.
- مع مرور الوقت، زادت الطبقة، مما يعني زاد الضغطإلى أسفل؛
- دفع الضغط الهائل الأكسجين إلى الخارج، مما أدى في النهاية إلى التكوين الخث المضغوط- الفحم الصلب .
وكقاعدة عامة، كلما زاد العمق طبقات الخثكلما زاد الضغط، وبالتالي ارتفعت جودة التماس الفحم. تتميز الأنواع الرئيسية التالية من هذه الحفرية:
- بني- لتكوينها، كانت هناك حاجة إلى طبقة من الرواسب تصل إلى كيلومتر واحد؛
- حجر- في هذه الحالة، تعرضت المادة الأصلية لضغط يصل إلى 3 كيلومترات من الرواسب؛
- أنثراسايت- ضغط يزيد عن 7 كيلومترات من الرواسب.
لكن هذا لا يعني أن الوقود عالي الجودة يتواجد في أعماق كبيرة؛ العمليات التكتونيةتسبب في ظهور المورد الثمين إلى السطح، مما جعله في متناول الاستخراج.
مفيد0 ليس مفيدًا جدًا
التعليقات0
ما هو القاسم المشترك بين الذهب والفحم؟ يبدو أن الذهب معدن باهظ الثمن تُصنع منه المجوهرات الجميلة. علامة الفخامة والنعمة. والفحم معدن صلب أسود وقذر. يتم استخدامه كوقود. ولكن هناك مفهوم واحد مشترك يوحد هذين الشيئين - كلاهماتنتمي إلى الموارد المعدنية. الآن سأشرح كل شيء بالتفصيل.
اكتشافات مفيدة
ما الذي يمكن العثور عليه في أعماق أرضنا؟ في بعض الأحيان تكون المعادن والصخور الطبيعية مخفية عن أعيننا تقريبًا على السطح وأحيانًا عميقة جدًا. أنهم ينتمون إلى المعادن. يتم استخدامها على نطاق واسع من قبل الناس في مختلف مجالات النشاط. قد تختلف في الخصائص والشروط. هناك:
- الغازي(الغازات الخاملة والمواد القابلة للاحتراق الطبيعية)؛
- صعب(الخث والملح والخامات والفحم)؛
- في الحالة السائلة(المياه المعدنية والنفط).
منذ العصور القديمة، بدأ الناس استخراج واستخدام المعادن.بدأت المحاولات الأولى لاستخراجها مع قدماء المصريين. على مر القرون، تم استكشاف المزيد والمزيد من أنواع المعادن الجديدة، ومنذ القرن الثامن عشر، تسارع استخراجها بشكل كبير، وتم اكتشاف رواسب جديدة. وساهم تطور عالم التكنولوجيا الحديثة في ذلك.
واحد من طُرقكيف يتم استخراج المعادن - مفتوحة، في المحاجر.ونتيجة لذلك، يتم تشكيل الوديان. يتم استخراج الفحم في المناجمويمكن أن يصل العمق إلى 1200 م نافورة ومضخةطريقة.
ليست كل الموارد الطبيعية موجودة بكميات غير محدودة. هناك تلك التي تتجدد، وهناك تلك التي يمكن أن تنتهي في طبيعتنا في لحظة معينة (على سبيل المثال، الفحم، النفط). ولذلك لا بد من اختيار الأساليب الصحيحة لعملية استخراج المعادن الطبيعية واستخدام التقنيات الحديثة في البحث عن أماكن المنشأ.
أقدم المعادن
أقدم المعادن يعتبر الذهب.إنه نادر جدًا، ولهذا السبب يرتفع سعره. توجد أكبر رواسب الذهب في جنوب إفريقيا والولايات المتحدة الأمريكية وكذلك في الصين وبيرو وأستراليا. عقلله طرق الغسل والدمج والسياندة.هناك رواسب كبيرة من الذهب في روسيا. فترة "حمى الذهب" معروفة في التاريخ. عندما باعت روسيا ألاسكا لأمريكا وتم اكتشاف رواسب كبيرة من هذا المعدن الثمين فيها.
مفيد0 ليس مفيدًا جدًا
التعليقات0
ذات مرة قرأت حكايات P. P. Bazhov الخيالية. لقد اكتشفوا الجمال بالنسبة لي جبال الأورال غنية بالمعادنوخاصة مع الأحجار الكريمة. أردت أيضًا أن أحصل على صندوق الملكيت الخاص بي. في وقت لاحق علمت عن قرية مورزينكا الأورال - مستودع مشهور عالميًا للأحجار شبه الكريمة.
مصطلح المعادن
تسمى التكوينات العضوية والمعدنية الموجودة في القشرة الأرضية بالمعادن. تسمح الخصائص الفيزيائية والتركيب الكيميائي للشخص باستخدام المعادن لتلبية احتياجاته، أي تحقيق فوائد. تشكل الموارد المعدنية ثلاث مجموعات: المعدنية (الحديد والنحاس والقصدير)، والقابلة للاحتراق (الخث والفحم والنفط والغاز)، وغير المعدنية (الملح والطين والأباتيت).
تشمل المعادن غير المعدنية أيضًا معادن من مجموعة الأحجار الكريمة. هذه أحجار نادرة وبالتالي باهظة الثمن.
الأرض الروسية غنية بالأحجار الكريمة؛ ويوجد في أعماقها 27 نوعاً من الأحجار الكريمة. وتقع معظم الودائع في جبال الأورال.
جبال الأورال هي مخزن للمعادن
- كنز من المعادن. وإذا كان الجدول الدوري يحتوي على ما يقرب من 120 عنصرا، فسيتم استخراج 50 منها في جبال الأورال. هذا هو المكان الذي معظم عناصر مفيدة ضرورية جدًا لحياة بلدنا.وأهمها هي:
- خامحيث يتم استخراج معظم المعادن الحديدية وغير الحديدية منه. تقع معظم احتياطيات الخام في جبال الأورال.
- النفط والذهبيتم استخراجها أيضًا في جبال الأورال. احتياطياتها ليست كبيرة جدا (20٪ من جميع مصادر هذه المواد الخام في البلاد)، لكنها لم يتم استنفادها بعد. علاوة على ذلك، يعثر العلماء على رواسب جديدة لهذه الحفريات؛
- حجر الراين. العديد من الشركات المحلية مشغولة بمعالجتها.
الأحجار الكريمة والملونة هي مجموعة خاصة من المعادن النادرة والقيمة.تفتخر بحق بأحجار الزمرد الخضراء الزاهية والتوباز الذهبي والإسكندريت الأحمر والأخضر والجمشت الليلكي الناعم.
منتجات الحرفيين المحليين مشهورة في جميع أنحاء العالم. نعم القرية اشتهرت مورزينكا بمناجمها من الأحجار الكريمة: الجمشت والتورمالين والبريل والتوباز الأزرقالتي جلبت شهرة Murzinka العالمية. تم العثور هنا على اكتشاف فريد من نوعه - توباز أزرق يسمى "النصر" ويزن أكثر من 43 كيلوجرامًا! الآن هذا المعدن الفريد موجود في خدمة حماية الدولة في روسيا. والأورال يتم التعرف على الكسندريت على أنه الأفضل في العالم! هذا هو أندر المعادن. ولذلك، يتم البحث عنها واستخراجها ونقلها تحت رقابة صارمة. والكسندريت مشهور بحقيقة ذلك يغير لونه الأخضر الطبيعي (تحت الضوء الاصطناعي) إلى اللون الأرجواني الوردي. وبالطبع فإن السمة المميزة لأحجار الأورال هي الملكيت.
تم العثور على الكثير من الملكيت في مناجم النحاس. كان هناك وقت بلغ فيه إنتاجه عدة آلاف من الجنيهات في السنة! تم العثور على قطعة ضخمة من الملكيت تزن 250 طنًا في عام 1835.
هكذا هم الأحجار الكريمة الأورالالذي جلب المجد العالمي لجبال الأورال وروسيا!
مفيد0 ليس مفيدًا جدًا
التعليقات0
أنا من كوزباس، وفي رأيي، يبدو هذا فخورًا. منطقتي متخصصة في التعدين. جميع الرجال في عائلتي مارسوا ويستمرون في ممارسة حياتهم غنيمة. حتى وقت قريب، كنت أعرف فقط عن الفحم، لأنه كوزباس - عاصمة الفحم. بدأت معرفتي بالموارد المعدنية المختلفة منذ عام، بعد أن غير زوجي وظيفته، بالإضافة إلى الفحم، بدأ في استخراج معادن أخرى. لقد أحضر أجمل العينات إلى المنزل، وفي تلك اللحظة قررت التعرف على المعادن بمزيد من التفصيل.
تعريف المعادن
المعادن هي الصخور، و المعادن, والتي تجد تطبيقها في الاقتصاد الوطني. ومن تجربتي الخاصة أود أن أشير إلى أن أجمل المعادن هي المعادن.
هناك أنواع من المعادن:
- غازوتضم هذه المجموعة الميثان والهيليوم والغازات؛
- سائل– المياه المعدنية والنفط.
- صعبوهي المجموعة الأكبر وتضم الفحم والملح والجرانيت والخامات والرخام.
كيف يتم استخراج المعادن
هناك طريقتان للتعدين. مفتوحة ومغلقة. يتم إجراء التعدين في الحفرة المفتوحة في حفر مفتوحة، من أين، بالمناسبة، يجلب زوجي عينات مثيرة للاهتمام.
الطريقة المغلقة تنتج الفحم في المناجم. يعد هذا نوعًا خطيرًا جدًا من التعدين، ولكن التعدين المغلق في منطقتنا هو الأكثر شيوعًا.
أجمل المعادن التي واجهتها على الإطلاق
الجرانيت. صخرة صلبة وكثيفة تستخدم في البناء.
كوارتز. لديها مجموعة متنوعة للغاية من الألوان من الأبيض إلى الأسود. يتم استخدامه في البصريات وأجهزة الراديو والأجهزة الإلكترونية.
نحاس. يستخدم المعدن المرن في الهندسة الكهربائية، وفي إنتاج الأنابيب، وفي سبائك المجوهرات.
المعادن هي تكوينات قشرة الأرض التي تتكون من معادن تسمح خصائصها الكيميائية والفيزيائية باستخدامها في المجال الصناعي والمنزلي. لولا تنوع المواد التي تزخر بها الأرض، لما كان عالمنا متنوعًا ومتطورًا. وسيكون التقدم التكنولوجي بعيد المنال وصعبا للغاية. دعونا نفكر في مفهوم وأنواع المعادن وخصائصها.
المفاهيم والمصطلحات المتعلقة بالموضوع
قبل دراسة أنواع المعادن، لا بد من معرفة التعريفات المحددة المتعلقة بهذا الموضوع. وهذا سيجعل من الأسهل والأسهل معرفة كل شيء. لذلك، المعادن هي مواد خام معدنية أو تكوينات لقشرة الأرض، والتي يمكن أن تكون ذات أصل عضوي أو غير عضوي وتستخدم في إنتاج الأشياء المادية.
الرواسب المعدنية هي تراكم كمية معينة من المواد المعدنية على السطح أو في باطن الأرض، والتي تنقسم إلى فئات حسب مجال التطبيق في الصناعة.
الخام هو تكوين معدني نشأ في الظروف الطبيعية ويتكون من هذه المكونات وبنسبة تجعل استخدامه ممكنًا ومستحسنًا في المجال الصناعي والتقني.
متى بدأ التعدين؟
من غير المعروف على وجه اليقين متى حدث التعدين الأول بالضبط. وبحسب المؤرخين فإن قدماء المصريين فتحوا الحجاب. أُرسلت البعثة إلى شبه جزيرة سيناء عام 2600 قبل الميلاد. كان من المفترض أنهم سوف يقومون بتعدين الميكا. ومع ذلك، كان هناك طفرة في معرفة السكان القدماء عن المواد الخام: تم العثور على النحاس. إن تعدين الفضة ومعالجتها معروف منذ تاريخ اليونان. تعلم الرومان عن المعادن مثل الزنك والحديد والقصدير والرصاص. بعد أن أنشأت مناجمًا من أفريقيا إلى بريطانيا، استخرجتها الإمبراطورية الرومانية ثم استخدمتها في صنع الأدوات.
في القرن الثامن عشر، بعد الثورة الصناعية، أصبحت المعادن مطلوبة بشكل عاجل. وفي هذا الصدد، تطور إنتاجهم بوتيرة سريعة. تعتمد التقنيات الحديثة على اكتشافات تلك الفترة. في القرن التاسع عشر، حدث "حمى الذهب" الشهيرة، حيث تم استخراج كمية هائلة من المعدن الثمين - الذهب. تم اكتشاف العديد من رواسب الماس في نفس الأماكن (جنوب إفريقيا).
خصائص المعادن حسب الحالة الفيزيائية
نعلم من دروس الفيزياء أن المواد يمكن أن تكون في إحدى حالات التجميع الأربع: السائلة والصلبة والغازية والبلازمية. في الحياة العادية، يمكن للجميع بسهولة مراقبة الثلاثة الأولى. يمكن العثور على المعادن، مثل أي مركبات كيميائية أخرى، على سطح الأرض أو في باطنها في إحدى الحالات الثلاث. وهكذا تنقسم أنواع المعادن بشكل أساسي إلى:
- السائل (المياه المعدنية والنفط) ؛
- الصلبة (المعادن والفحم والخامات)؛
- غازية (غاز طبيعي، غاز خامل).
تعد كل مجموعة جزءًا مهمًا ومتكاملًا من الحياة الصناعية. إن تنوع الموارد يسمح للبلدان بالتطور في المجالات التقنية والاقتصادية. عدد الرواسب المعدنية هو مؤشر على ثروة ورفاهية البلد.
الأنواع الصناعية، تصنيف المعادن
بعد اكتشاف الصخور المعدنية الأولى، بدأ الإنسان يفكر جديًا في الفوائد التي يمكن أن تجلبها لحياته. ومع ظهور الصناعة وتطورها، تم تشكيل تصنيف للرواسب المعدنية على أساس استخدامها في المجال الفني. دعونا نلقي نظرة على هذه الأنواع من المعادن. يحتوي الجدول على معلومات كاملة عن خصائصها:
| نوع الرواسب الأحفورية | المجموعات بداخله | أنواع الحفريات |
| قابل للاحتراق (الوقود) | الحالة الصلبة | الجفت والفحم |
| الحالة السائلة/الغازية | الغاز والنفط | |
| معدن | المعادن الفلزية | المنغنيز والكروم والتيتانيوم والحديد |
| المعادن غير الحديدية | الرصاص، النحاس، الكوبالت، الألومنيوم، النيكل | |
| المعادن النبيلة | البلاتين والذهب والفضة | |
| معادن نادرة | القصدير، التنتالوم، التنغستن، النيوبيوم، الموليبدينوم | |
| المركبات المشعة | الثوريوم، الراديوم، اليورانيوم | |
| غير معدني | تعدين المواد الخام | الميكا، المغنسيت، التلك، الحجر الجيري، الجرافيت، الطين، الرمال |
| المواد الخام الكيميائية | الفلوريت، الفوسفوريت، الباريت، الأملاح المعدنية | |
| مواد بناء | الرخام والجبس والحصى والرمل والطين وأحجار المواجهة والمواد الخام الأسمنتية | |
| الأحجار الكريمة | أحجار كريمة وأحجار الزينة |
إن أنواع المعادن التي تم النظر فيها، إلى جانب احتياطيات المياه العذبة، هي السمة الرئيسية لثروة الأرض أو أي بلد على حدة. هذا هو التدرج النموذجي للموارد المعدنية، حيث يتم تجميع جميع المواد الطبيعية المستخدمة في المجال الصناعي والمحلي حسب خصائصها الفيزيائية والكيميائية. دعونا نتعرف على كل فئة على حدة.
الوقود الحفري
ما هو نوع المعدن النفط؟ ماذا عن الغاز؟ غالبًا ما يبدو المعدن وكأنه معدن صلب وليس سائلًا أو غازًا غامضًا. لقد أصبح الناس على دراية بالمعادن منذ الطفولة المبكرة، في حين أن فهم ماهية النفط أو حتى الغاز المنزلي يأتي بعد ذلك بقليل. إذن، ما هو النوع الذي يجب أن يصنف إليه النفط والغاز، حسب التصنيفات التي سبق دراستها؟ ينتمي النفط إلى مجموعة المواد السائلة والغاز إلى مجموعة المواد الغازية. بناءً على تطبيقها، بشكل واضح، على المعادن القابلة للاحتراق، أو بمعنى آخر، الوقود. بعد كل شيء، يتم استخدام النفط والغاز في المقام الأول كمصدر للطاقة والحرارة: فهم يقومون بتشغيل محركات السيارات، وتدفئة أماكن المعيشة، وطهي الطعام بمساعدتهم. يتم إطلاق الطاقة نفسها عن طريق حرق الوقود. وإذا نظرت بشكل أعمق، فإن الكربون يساهم في ذلك، وهو جزء من جميع أنواع الوقود الأحفوري. لقد اكتشفنا نوع زيت الموارد المعدنية.
ما هي المواد الأخرى المدرجة هنا؟ هذه مركبات وقود صلبة تتشكل في الطبيعة: الفحم الصلب والبني، الخث، الجمرة الخبيثة، الصخر الزيتي. دعونا نلقي نظرة على خصائصهم المختصرة. أنواع المعادن (القابلة للاحتراق):
- الفحم هو الوقود الأول الذي بدأ الإنسان في استخدامه. المصدر الرئيسي للطاقة المستخدمة على نطاق واسع في الإنتاج، وبفضل هذه الحفرية حدثت الثورة الصناعية. يتكون من بقايا النباتات دون الوصول إلى الهواء. اعتمادا على الثقل النوعي للكربون في الفحم، يتم تمييز أصنافه: أنثراسايت، الفحم البني والصلب، الجرافيت؛
- تشكل الصخر الزيتي في قاع البحر منذ حوالي 450 مليون سنة من بقايا النباتات والحيوانات. يتكون من أجزاء معدنية وعضوية. عند التقطير الجاف، فإنه يشكل راتنجًا قريبًا من البترول.
- الخث هو تراكم بقايا النباتات المتحللة بشكل غير كامل في ظروف المستنقعات، وأكثر من نصف تكوينها هو الكربون. يستخدم كوقود وأسمدة وعزل حراري.
المواد الطبيعية القابلة للاحتراق هي أهم أنواع المعادن. وبفضلهم، تعلمت البشرية إنتاج واستخدام الطاقة، كما أنشأت العديد من الصناعات. في الوقت الحالي، أصبحت الحاجة إلى الوقود الأحفوري حادة للغاية بالنسبة لمعظم البلدان. هذا جزء كبير من الاقتصاد العالمي، والذي يعتمد عليه رفاهية البلدان في جميع أنحاء العالم.
المعادن المعدنية: الأنواع والخصائص
نحن نعرف أنواع المعادن: الوقود، الخام، غير المعدني. تمت دراسة المجموعة الأولى بنجاح. دعنا ننتقل - الخام، أو المعدن، المعادن - هذا ما ولدت الصناعة وتطورت من أجله. منذ العصور القديمة، أدرك الناس أن المعدن يوفر فرصا في الحياة اليومية أكثر بكثير من غيابه. في العالم الحديث لم يعد من الممكن تخيل الحياة بدون أي معدن. في الأجهزة المنزلية والإلكترونيات، في المنازل، في الحمام، حتى في المصباح الكهربائي الصغير - إنه موجود في كل مكان.
كيف يحصلون عليه؟ فقط المعادن النبيلة، والتي بسبب خصائصها الكيميائية لا تتفاعل مع غيرها من المواد البسيطة والمعقدة، يمكن العثور عليها في شكلها النقي. يتفاعل الباقي بنشاط مع بعضهم البعض، ويتحول إلى خام. يتم فصل خليط المعادن إذا لزم الأمر أو تركه دون تغيير. لقد "ترسخت" السبائك المتكونة بطبيعتها بسبب خصائصها المختلطة. على سبيل المثال، يمكن جعل الحديد أكثر صلابة عن طريق إضافة الكربون إلى المعدن لإنتاج الفولاذ، وهو مركب قوي يمكنه تحمل الأحمال الثقيلة.
اعتمادا على الخصائص الفردية، فضلا عن مجال التطبيق، وتنقسم المعادن الخام إلى مجموعات: المعادن الحديدية وغير الحديدية والنبيلة والنادرة والمشعة.
معادن سوداء
المعادن الحديدية هي الحديد وسبائكه المختلفة: الصلب والحديد الزهر والسبائك الحديدية الأخرى. يتم استخدامه في مجموعة متنوعة من الصناعات: العسكرية، بناء السفن، الطائرات، الهندسة الميكانيكية.
يتم استخدام العديد من منتجات الحديد في الحياة اليومية: أدوات المطبخ مصنوعة من الفولاذ، ويتم تغطية العديد من أدوات السباكة به.
المعادن غير الحديدية
تضم مجموعة المعادن غير الحديدية عددًا كبيرًا من المعادن. يأتي اسم المجموعة من حقيقة أن العديد من المعادن لها لون محدد. على سبيل المثال، النحاس أحمر، والألومنيوم فضي. الأنواع الثلاثة المتبقية من المعادن (النبيلة والنادرة والمشعة) هي في الأساس نوع فرعي من المعادن غير الحديدية. يتم خلط الكثير منهم في السبائك، لأنه في هذا النموذج لديهم خصائص أفضل.
تنقسم المعادن غير الحديدية إلى:
- ثقيل - شديد السمية بوزن ذري مرتفع: الرصاص، والقصدير، والنحاس، والزنك؛
- الضوء، ذو الكثافة والوزن المنخفض: المغنيسيوم، التيتانيوم، الألومنيوم، الكالسيوم، الليثيوم، الصوديوم، الروبيديوم، السترونتيوم، السيزيوم، البريليوم، الباريوم، البوتاسيوم؛
- النبيلة ، نظرًا لمقاومتها العالية ، لا تدخل عمليًا في التفاعلات الكيميائية ، فهي جميلة المظهر: البلاتين والفضة والذهب والروديوم والبلاديوم والروثينيوم والأوزميوم ؛
- صغير (نادر) - الأنتيمون والزئبق والكوبالت والكادميوم والزرنيخ والبزموت؛
- الحراريات لها نقطة انصهار عالية ومقاومة للتآكل: الموليبدينوم، التنتالوم، الفاناديوم، التنغستن، المنغنيز، الكروم، الزركونيوم، النيوبيوم؛
- الأرض النادرة - تتكون المجموعة من 17 عنصرًا: السماريوم، النيوديميوم، اللانثانم، السيريوم، اليوروبيوم، التيربيوم، الجادولينيوم، الديسبروسيوم، الإربيوم، الهولميوم، الإيتربيوم، اللوتيتيوم، السكانديوم، الإيتريوم، الثوليوم، البروميثيوم، التيربيوم.
- توجد العناصر المتناثرة في الطبيعة فقط في شكل شوائب: التيلوريوم، الثاليوم، الإنديوم، الجرمانيوم، الرينيوم، الهافنيوم، السيلينيوم؛
- تنبعث منها بشكل مستقل تيار من الجزيئات المشعة: الراديوم والبلوتونيوم واليورانيوم والبروتكتينيوم والكاليفورنيوم والفرميوم والأمريسيوم وغيرها.
للألمنيوم والنيكل والنحاس أهمية خاصة للإنسانية. وتسعى الدول المتقدمة جاهدة إلى زيادة إنتاجها، حيث أن كمية هذه المعادن غير الحديدية تؤثر بشكل مباشر على التقدم التقني في بناء الطائرات والملاحة الفضائية والأجهزة الذرية والمجهرية والهندسة الكهربائية.
العناصر الطبيعية غير المعدنية
دعونا نلخص. تمت دراسة الفئات الرئيسية من جدول "أنواع المعادن" (الوقود، الخام، غير المعدنية). ما هي العناصر التي تصنف على أنها غير معدنية، أي غير معدنية؟ وهي عبارة عن مجموعة من المعادن الصلبة أو الناعمة التي تحدث كمعادن أو صخور فردية. يعرف العلم الحديث أكثر من مائة من هذه المركبات الكيميائية التي ليست أكثر من نتاج للعمليات الطبيعية.
من حيث حجم استخراجها واستخدامها، فإن المعادن غير المعدنية تتقدم فقط على أنواع الوقود المعدنية. يحتوي الجدول أدناه على الصخور والمعادن الرئيسية التي تشكل المجموعة غير المعدنية من الموارد الطبيعية، وخصائصها المختصرة.
| مجموعة المعادن/الصخور اللافلزية | نوع الصخور/المعادن | صفة مميزة |
| تعدين المواد الخام | الأسبستوس | صخرة مقاومة للحريق. يستخدم لتصنيع المواد المقاومة للحريق والأسقف والأقمشة المقاومة للحريق. |
| حجر الكلس | الصخور الرسوبية تستخدم على نطاق واسع في البناء. عندما يتم حرقه، يتم الحصول على الجير الحي. | |
| ميكا | معدن مكون للصخور. وفقا للتركيب الكيميائي، يتم تقسيمها إلى ميكا الألومنيوم والمغنيسيوم والحديد والليثيوم. المستخدمة في التكنولوجيا الحديثة. | |
| المواد الخام الكيميائية | أملاح البوتاسيوم | الصخور الرسوبية التي تحتوي على البوتاسيوم. يتم استخدامه كمادة خام للصناعات الكيماوية وفي إنتاج أسمدة البوتاس. |
| الأباتيت | المعادن التي تحتوي على كميات كبيرة من أملاح الفوسفور. يستخدم في صناعة الأسمدة، وكذلك في إنتاج السيراميك. | |
| الكبريت | ويوجد في شكل خام الكبريت الأصلي وفي المركبات. يتم استخدامه بشكل رئيسي لإنتاج حامض الكبريتيك في فلكنة المطاط. | |
| مواد بناء | جبس | معدن الكبريتات. يتم استخدامه في مختلف مجالات النشاط البشري. |
| رخام | صخرة أساسها الكالسيت. يستخدم في الهندسة الكهربائية، لصناعة الجص والفسيفساء والآثار. | |
| الأحجار الكريمة | ثمين | تتميز بنمط أو لون جميل، ولامع، وسهلة التلميع والقطع. تستخدم لصنع المجوهرات والديكورات الأخرى. |
| شبه ثمين | ||
| الزينة |
تعتبر المعادن اللافلزية مهمة جدًا لمختلف الصناعات والبناء وهي ضرورية أيضًا في الحياة اليومية.
تصنيف الموارد حسب الاستنفاد
بالإضافة إلى تصنيف المعادن حسب حالتها وخصائصها الفيزيائية، يتم النظر في مؤشرات استنفاذها وتجددها. وتنقسم الأنواع الرئيسية من المعادن إلى:
- قابلة للاستنفاد، والتي قد تنفد في لحظة معينة ولن تكون متاحة للإنتاج؛
- لا تنضب - مصادر لا تنضب نسبيا من الموارد الطبيعية، على سبيل المثال، الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والمحيطات والبحار؛
- المتجددة - الحفريات التي، عند مستوى معين من النضوب، يمكن استعادتها جزئيًا أو كليًا، على سبيل المثال، الغابات والتربة والمياه؛
- غير قابلة للتجديد - إذا تم استنفاد الموارد بالكامل، فإنه عادة لا يكون من الممكن تجديدها؛
- قابلة للاستبدال – الحفريات التي يمكن استبدالها إذا لزم الأمر، على سبيل المثال، أنواع الوقود.
- لا يمكن الاستغناء عنه – تلك التي بدونها ستكون الحياة مستحيلة (الهواء).
تتطلب الموارد الطبيعية معالجة دقيقة واستخداماً رشيداً، حيث أن معظمها لها حد قابل للنفاد، وإذا كانت قابلة للتجديد فلن يكون ذلك في وقت قريب جداً.
تلعب المعادن دورًا مهمًا في حياة الإنسان. وبدونها لن تكون هناك اكتشافات تقنية وعلمية، ولا حتى الحياة الطبيعية بشكل عام. إن نتائج استخراجها ومعالجتها تحيط بنا في كل مكان: المباني ووسائل النقل والسلع المنزلية والأدوية.
المعادن الرسوبيةالأكثر شيوعًا بالنسبة للمنصات، نظرًا لوجود غطاء المنصة هناك. وهي بشكل رئيسي المعادن والوقود اللافلزية، والتي يلعب الدور الرئيسي فيها الغاز والنفط والفحم والصخر الزيتي. وقد تشكلت من بقايا النباتات والحيوانات المتراكمة في الأجزاء الساحلية من البحار الضحلة وفي ظروف أراضي مستنقعات البحيرات. لا يمكن لهذه البقايا العضوية الوفيرة أن تتراكم إلا في ظروف رطبة ودافئة بدرجة كافية مواتية للنمو الخصب. في الظروف الحارة والجافة، في البحار الضحلة والبحيرات الساحلية، تتراكم الأملاح، والتي تستخدم كمواد خام في.
التعدين
هناك عدة طرق التعدين. أولاً، هذه طريقة مفتوحة يتم من خلالها استخراج الصخور في المحاجر. وهو أكثر فائدة من الناحية الاقتصادية، لأنه يساعد في الحصول على منتج أرخص. ومع ذلك، يمكن للمحجر المهجور أن يتسبب في تكوين شبكة واسعة. تتطلب طريقة تعدين الفحم في المناجم نفقات كبيرة وبالتالي فهي أكثر تكلفة. أرخص طريقة لإنتاج النفط هي التدفق، عندما يرتفع النفط عبر بئر تحت الغازات النفطية. طريقة الضخ في الاستخراج شائعة أيضًا. هناك أيضًا طرق خاصة للتعدين. يطلق عليهم الجيوتكنولوجية. وبمساعدتهم، يتم استخراج الخام من أعماق الأرض. ويتم ذلك عن طريق ضخ الماء الساخن والمحاليل إلى الطبقات التي تحتوي على المعادن الضرورية. تضخ الآبار الأخرى المحلول الناتج وتفصل المكون القيم.
إن الحاجة إلى المعادن تتزايد باستمرار، ويتزايد استخراج المواد الخام المعدنية، ولكن المعادن هي موارد طبيعية قابلة للاستنفاد، لذلك من الضروري استخدامها بشكل أكثر اقتصادا وبشكل كامل.
هناك عدة طرق للقيام بذلك:
- تقليل خسائر المعادن أثناء استخراجها؛
- استخراج أكثر اكتمالا لجميع المكونات المفيدة من الصخور؛
- الاستخدام المتكامل للموارد المعدنية؛
- البحث عن ودائع جديدة واعدة أكثر.
وبالتالي، فإن الاتجاه الرئيسي في استخدام المعادن في السنوات المقبلة لا ينبغي أن يكون زيادة في حجم إنتاجها، ولكن استخدامها أكثر عقلانية.
في عمليات البحث الحديثة عن الموارد المعدنية، من الضروري استخدام ليس فقط أحدث التقنيات والأدوات الحساسة، ولكن أيضًا التوقعات العلمية للبحث عن الرواسب، مما يساعد على إجراء استكشاف مستهدف للتربة تحت الأرض على أساس علمي. وبفضل هذه الأساليب تم التنبؤ علميًا أولاً بوجود رواسب الماس في ياقوتيا ثم اكتشافها. يعتمد التنبؤ العلمي على معرفة الروابط والظروف اللازمة لتكوين المعادن.
وصف موجز للمعادن الرئيسية
أصعب من جميع المعادن. تركيبته من الكربون النقي. تم العثور عليها في الغرينيات وكشوائب في الصخور. الماس عديم اللون، ولكنه يوجد أيضًا بألوان مختلفة. قطع الماس يسمى الماس. يقاس وزنه عادة بالقيراط (1 قيراط = 0.2 جم). تم العثور على أكبر ماسة في يوزنايا: وزنها أكثر من 3000 قيراط. يتم استخراج معظم الماس في أفريقيا (98٪ من الإنتاج في العالم الرأسمالي). وفي روسيا، توجد رواسب كبيرة من الماس في ياقوتيا. تستخدم البلورات الشفافة لصنع الأحجار الكريمة. قبل عام 1430، كان الماس يُعتبر أحجارًا كريمة شائعة. وكانت رائدة الموضة بالنسبة لهم هي الفرنسية أغنيس سوريل. بسبب صلابته، يتم استخدام الماس غير الشفاف صناعيًا في القطع والنقش، وكذلك في تلميع الزجاج والحجر.
معدن لين طيع، أصفر اللون، ثقيل، لا يتأكسد في الهواء. يوجد في الطبيعة بشكل رئيسي في شكله النقي (شذرات). تم العثور على أكبر كتلة صلبة تزن 69.7 كجم في أستراليا.
تم العثور على الذهب أيضًا في شكل الغرينيات - وهذا نتيجة للعوامل الجوية وتآكل الرواسب، عندما يتم إطلاق حبيبات الذهب وحملها بعيدًا، لتشكل الغرينيات. ويستخدم الذهب في صناعة الأدوات الدقيقة والمجوهرات المختلفة. في روسيا، يكمن الذهب في الداخل. في الخارج - في كندا وجنوب أفريقيا. وبما أن الذهب يوجد في الطبيعة بكميات قليلة ويرتبط استخراجه بتكاليف عالية، فهو يعتبر من المعادن الثمينة.
البلاتين(من بلاتا الإسبانية - الفضة) - معدن ثمين من اللون الأبيض إلى اللون الرمادي الفولاذي. يتميز بالحرارة ومقاومة التأثيرات الكيميائية والتوصيل الكهربائي. يتم استخراجه بشكل رئيسي في الغرينيات. يتم استخدامه لتصنيع الأواني الزجاجية الكيميائية والهندسة الكهربائية والمجوهرات وطب الأسنان. في روسيا، يتم استخراج البلاتين في جبال الأورال وسيبيريا الشرقية. في الخارج - في جنوب أفريقيا.
الأحجار الكريمة(الأحجار الكريمة) - أجسام معدنية ذات لون جميل وتألق وصلابة وشفافية. وهي مقسمة إلى مجموعتين: الحجارة المستخدمة في القطع والأحجار شبه الكريمة. المجموعة الأولى تضم الماس والياقوت والياقوت والزمرد والجمشت والزبرجد. أما المجموعة الثانية فتضم الملكيت واليشب والكريستال الصخري. جميع الأحجار الكريمة، كقاعدة عامة، هي من أصل ناري. ومع ذلك، فإن اللؤلؤ والعنبر والمرجان هي معادن ذات أصل عضوي. تستخدم الأحجار الكريمة في المجوهرات ولأغراض تقنية.
طفرات- صخور من أصول مختلفة. الطف الجيري عبارة عن صخرة مسامية تتكون من ترسيب كربونات الكالسيوم من المصادر. يستخدم هذا التوف لإنتاج الأسمنت والجير. الطف البركاني - عزز. تستخدم Tuffs كمواد بناء. لديها ألوان مختلفة.
ميكا- صخور لها القدرة على الانقسام إلى طبقات رقيقة ذات سطح أملس؛ توجد على شكل شوائب في الصخور الرسوبية. تستخدم الميكا المختلفة كعازل كهربائي جيد، لصناعة النوافذ في الأفران المعدنية، وفي الصناعات الكهربائية والإذاعية. في روسيا، يتم استخراج الميكا في شرق سيبيريا، في. يتم التطوير الصناعي لرواسب الميكا في أوكرانيا والولايات المتحدة الأمريكية، .
رخام- صخور بلورية تكونت نتيجة تحول الحجر الجيري. يأتي بألوان مختلفة. يستخدم الرخام كمواد بناء لتكسية الجدران والهندسة المعمارية والنحت. يوجد في روسيا العديد من رواسبها في جبال الأورال والقوقاز. وفي الخارج، يتم استخراج الرخام الأكثر شهرة.
الأسبستوس(باليونانية: لا تنطفئ) - مجموعة من الصخور الليفية المقاومة للحريق والتي تنقسم إلى ألياف ناعمة ذات لون أصفر مخضر أو شبه بيضاء. ويحدث على شكل عروق (الوريد هو جسم معدني يملأ صدعاً في القشرة الأرضية، وعادةً ما يكون له شكل صفيحي، يتجه عمودياً إلى أعماق كبيرة. ويصل طول العروق إلى كيلومترين أو أكثر)، بين الصخور النارية والرسوبية. يتم استخدامه لصناعة الأقمشة الخاصة (عزل الحريق)، والقماش المشمع، ومواد التسقيف المقاومة للحريق، وكذلك مواد العزل الحراري. في روسيا، يتم تعدين الأسبستوس في جبال الأورال، وفي الخارج - وفي بلدان أخرى.
أسفلت(الراتنج) - صخرة هشة راتنجية ذات لون بني أو أسود وهي عبارة عن خليط من الهيدروكربونات. يذوب الأسفلت بسهولة، ويحترق بلهب دخاني، وهو نتاج تغيرات في أنواع معينة من الزيت، والتي تبخرت منه بعض المواد. غالبًا ما يخترق الأسفلت الأحجار الرملية والحجر الجيري والمارل. يتم استخدامه كمادة بناء لأسطح الطرق، في الهندسة الكهربائية وصناعة المطاط، لإعداد الورنيش ومخاليط العزل المائي. رواسب الأسفلت الرئيسية في روسيا هي منطقة أوختا، في الخارج - في فرنسا.
اللامبالاة- المعادن الغنية بأملاح الفوسفور والألوان الخضراء والرمادية وغيرها؛ توجد بين الصخور النارية المختلفة، وتشكل في بعض الأماكن تراكمات كبيرة. ويستخدم الأباتيت بشكل رئيسي في إنتاج الأسمدة الفوسفاتية، كما يستخدم في صناعة السيراميك. في روسيا، توجد أكبر رواسب الأباتيت في. وفي الخارج، يتم استخراجها في جمهورية جنوب أفريقيا.
الفوسفوريت- صخور رسوبية غنية بمركبات الفوسفور التي تشكل حبيبات في الصخر أو تربط المعادن المختلفة معًا لتكوين صخرة كثيفة. لون الفوسفوريت رمادي غامق. وهي، مثل الأباتيت، تستخدم لإنتاج الأسمدة الفوسفاتية. في روسيا، تنتشر رواسب الفوسفوريت في منطقتي موسكو وكيروف. في الخارج، يتم استخراجها في الولايات المتحدة الأمريكية (شبه جزيرة فلوريدا) و.
خامات الألومنيوم- المعادن والصخور المستخدمة لإنتاج الألمنيوم. خامات الألومنيوم الرئيسية هي البوكسيت والنيفيلين والألونيت.
البوكسيت(الاسم يأتي من منطقة بو في جنوب فرنسا) - صخور رسوبية ذات لون أحمر أو بني. وفي الشمال يقع ثلث احتياطياتها العالمية، وتعد البلاد من الدول الرائدة في إنتاجها. في روسيا، يتم استخراج البوكسيت. المكون الرئيسي للبوكسيت هو أكسيد الألومنيوم.
ألونيتس(الاسم يأتي من كلمة ألون - الشب (الفرنسية) - المعادن التي تحتوي على الألومنيوم والبوتاسيوم وغيرها من الشوائب. يمكن أن يكون خام الألونيت مادة خام لإنتاج ليس فقط الألومنيوم، ولكن أيضًا أسمدة البوتاس وحمض الكبريتيك. رواسب الألونيت هي في الولايات المتحدة الأمريكية والصين وأوكرانيا ودول أخرى.
نيفلين(الاسم يأتي من الكلمة اليونانية "nephele" التي تعني السحابة) - معادن ذات تركيبة معقدة، رمادية أو خضراء اللون، تحتوي على كمية كبيرة من الألومنيوم. وهي جزء من الصخور النارية. في روسيا، يتم استخراج النيفلين في سيبيريا الشرقية وفيها. الألومنيوم الذي يتم الحصول عليه من هذه الخامات هو معدن ناعم، وينتج سبائك قوية، ويستخدم على نطاق واسع في إنتاج السلع المنزلية.
خامات الحديد- تراكمات معدنية طبيعية تحتوي على الحديد. وهي متنوعة في التركيب المعدني وكمية الحديد فيها والشوائب المختلفة. يمكن أن تكون الشوائب ذات قيمة (كروم المنغنيز والكوبالت والنيكل) وضارة (الكبريت والفوسفور والزرنيخ). أهمها خام الحديد البني، وخام الحديد الأحمر، وخام الحديد المغناطيسي.
خام الحديد البني، أو الليمونيت، هو خليط من عدة معادن تحتوي على الحديد مع خليط من المواد الطينية. لها لون بني أو أصفر-بني أو أسود. وغالبا ما توجد في الصخور الرسوبية. إذا كانت خامات خام الحديد البني - أحد خامات الحديد الأكثر شيوعا - تحتوي على نسبة حديد لا تقل عن 30%، فإنها تعتبر صناعية. الودائع الرئيسية موجودة في روسيا (أورال، ليبيتسك)، أوكرانيا ()، فرنسا (لورين)، جرا.
الهيماتيتالهيماتيت، هو معدن بني محمر إلى أسود يحتوي على ما يصل إلى 65٪ من الحديد.
ويوجد في صخور مختلفة على شكل بلورات وصفائح رقيقة. وتشكل في بعض الأحيان عناقيد على شكل كتل صلبة أو ترابية ذات لون أحمر فاتح. الرواسب الرئيسية لخام الحديد الأحمر موجودة في روسيا (KMA) وأوكرانيا (Krivoy Rog) والولايات المتحدة الأمريكية والبرازيل وكازاخستان وكندا والسويد.
خام الحديد المغناطيسيأو الماجنتيت وهو معدن أسود يحتوي على 50-60% حديد. هذا هو خام الحديد عالي الجودة. تتكون من الحديد والأكسجين، مغناطيسية للغاية. ويحدث في شكل بلورات وشوائب وكتل صلبة. الودائع الرئيسية موجودة في روسيا (الأورال، KMA، سيبيريا)، أوكرانيا (كريفوي روج)، السويد والولايات المتحدة الأمريكية.
خامات المنغنيز- مركبات معدنية تحتوي على المنغنيز، الخاصية الرئيسية لها هي إعطاء الفولاذ والحديد الزهر قابلية التحمل والصلابة. لا يمكن تصور علم المعادن الحديث بدون المنغنيز: يتم صهر سبيكة خاصة - المنغنيز الحديدي، تحتوي على ما يصل إلى 80٪ من المنغنيز، والذي يستخدم لصهر الفولاذ عالي الجودة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن المنغنيز ضروري لنمو وتطور الحيوانات وهو سماد دقيق. تقع رواسب الخام الرئيسية في أوكرانيا (نيكولسكوي) والهند والبرازيل وجمهورية جنوب أفريقيا.
خامات القصدير- العديد من المعادن التي تحتوي على القصدير. يجري تطوير خامات القصدير التي تحتوي على قصدير بنسبة 1-2% أو أكثر. تتطلب هذه الخامات إثراء - مما يؤدي إلى زيادة المكون القيم وفصل النفايات الصخرية، لذلك يتم استخدام الخامات في الصهر، حيث يتم زيادة محتوى القصدير إلى 55٪. القصدير لا يتأكسد، ولهذا السبب يستخدم على نطاق واسع في صناعة التعليب. في روسيا، توجد خامات القصدير في شرق سيبيريا وفي الخارج يتم استخراجها في إندونيسيا في شبه الجزيرة.
خامات النيكل- مركبات معدنية تحتوي على النيكل. لا يتأكسد في الهواء. إضافة النيكل إلى الفولاذ يزيد بشكل كبير من مرونته. يستخدم النيكل النقي في الهندسة الميكانيكية. يتم استخراجه في روسيا من شبه جزيرة كولا، وجبال الأورال، وسيبيريا الشرقية؛ في الخارج - في كندا، في البرازيل.
خامات اليورانيوم والراديوم- تراكمات معدنية تحتوي على اليورانيوم. الراديوم هو نتاج التحلل الإشعاعي لليورانيوم. محتوى الراديوم في خامات اليورانيوم لا يكاد يذكر - يصل إلى 300 مجم لكل طن من الخام. لها أهمية كبيرة، حيث أن انشطار نواة كل جرام من اليورانيوم يمكن أن ينتج طاقة تزيد بمقدار 2 مليون مرة عن حرق 1 جرام من الوقود، لذلك يتم استخدامها كوقود في محطات الطاقة النووية لتوليد كهرباء رخيصة الثمن. يتم استخراج خامات اليورانيوم والراديوم في روسيا والولايات المتحدة والصين وكندا والكونغو ودول أخرى في العالم.
سأكون ممتنا إذا قمت بمشاركة هذه المقالة على الشبكات الاجتماعية:
الغاز الطبيعي هو خليط من الغازات التي تتشكل في أحشاء الأرض أثناء تحلل المواد العضوية. وهو وقود أحفوري ويستخدم كوقود وفي الصناعة الكيميائية. يُطلق على الغاز الطبيعي أحيانًا اسم "الوقود الأزرق" - وهذا هو لون اللهب الذي يتشكل عند احتراقه.
يمكن العثور على الغاز الطبيعي في باطن الأرض في حالة غازية على شكل تراكمات منفصلة أو على شكل غطاء غازي لحقول النفط والغاز. ويمكن أيضا أن يذوب في الزيت أو الماء.
يتكون الغاز الطبيعي بشكل رئيسي من غاز الميثان (ما يصل إلى 98٪). وبالإضافة إلى ذلك، يشمل الغاز الطبيعي مركبات هيدروكربونية أخرى (الإيثان، البروبان، البيوتان)، بالإضافة إلى الهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين والنيتروجين والهيليوم وثاني أكسيد الكربون. الغاز الطبيعي نفسه عديم اللون والرائحة. نظرًا لأنه مميت للإنسان بتركيزات عالية، تتم إضافة مواد لها رائحة كريهة قوية.
ينتشر الميثان على نطاق واسع في الفضاء، وهو ثالث من حيث الوفرة بعد الهيدروجين والهيليوم. وهو أحد مكونات الكواكب والكويكبات، ولكن بما أنه ليس له تطبيق عملي، فإن هذا الجزء لا يدخل في احتياطيات الغاز الطبيعي. ونظرا لاستحالة استخراجها، لا تؤخذ في الاعتبار الكمية الكبيرة من الهيدروكربونات الموجودة في عباءة الأرض.
وتتركز رواسب الغاز الطبيعي المستخرج في القشرة الرسوبية للقشرة الأرضية. ويعتقد أنه يتشكل نتيجة تحلل بقايا الكائنات الحية. يتشكل الغاز الطبيعي عند درجات حرارة وضغوط أعلى من النفط، لذلك عادة ما يكون أعمق (من كيلومتر واحد إلى عدة كيلومترات تحت سطح الأرض). ويوجد أكبر احتياطي من الغاز الطبيعي في روسيا (حقل أورينغوي) والولايات المتحدة الأمريكية وكندا.
وفي الأعماق يتواجد الغاز في فراغات مجهرية تسمى المسام. وهي متصلة بواسطة قنوات مجهرية يتدفق من خلالها الغاز من المسام ذات الضغط العالي إلى المسام ذات الضغط المنخفض. يتم استخراج الغاز الطبيعي من أعماق الأرض باستخدام آبار موزعة بالتساوي في جميع أنحاء الحقل. وهذا يخلق انخفاضًا منتظمًا في ضغط الخزان في الخزان. قبل استخدام الغاز يجب إزالة الشوائب منه، ويتم ذلك في محطة خاصة لمعالجة الغاز. ثم يتم إرسال الغاز إلى المستهلكين عبر خطوط أنابيب خاصة.
المعادن هي أجزاء من الصخور والخامات متجانسة في تكوينها وبنيتها. هذه هي مركبات كيميائية تشكلت نتيجة لعمليات جيولوجية معينة. يوجد على الأرض عدد هائل من المعادن، لذا فهي تندمج في مجموعات متجانسة حسب تركيبها الكيميائي وخواصها الفيزيائية. تكون معظم المعادن في حالة صلبة، ولكنها في بعض الأحيان تكون سائلة (مثل الزئبق) وحتى غازية (ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين). بعض المعادن شفافة، وبعضها الآخر شفاف أو لا ينقل الضوء على الإطلاق.
يمكن للمحترفين بسهولة تمييز المعادن حسب لونها. وهكذا يكون لون الزنجفر أحمر، والملكيت أخضر فاتح، وبعض المعادن تأتي بألوان مختلفة. تختلف المعادن أيضًا بشكل كبير في شكلها. يمكن أن يكون للمعادن البلورية شكل مكعب أو منشور أو متعدد السطوح. ومع ذلك، فإن الغالبية العظمى من المعادن يمكن أن يكون لها أشكال مختلفة غير محددة.
تختلف المعادن بشكل كبير في الصلابة. لتقييم هذه المعلمة، يتم استخدام مقياس موس. ويشمل عشرة عناصر، كل منها يتوافق مع مستوى معين من الصلابة: التلك -1، الجبس - 2، الكالسيت - 3، الفلوريت - 4، الأباتيت - 5، أورثوكلاز - 6، الكوارتز - 7، التوباز - 8، اكسيد الالمونيوم - 9، الماس - 10. كل معدن لاحق يخدش كل ما سبقه. لتحديد صلابة معدن آخر، من الضروري معرفة أي من تلك المدرجة في مقياس موس يخدش، وأي واحد يخدش نفسه.
تعتمد خصائص المعادن على تركيبها الكيميائي وبنيتها البلورية - أي طبيعة اتصال أصغر الجزيئات (الذرات) التي تشكل البلورة. اعتمادا على هذه المعلمة، يتم تمييز الكالسيت والكوارتز والفلسبار والميكا والمعادن الأخرى.
الكالسيت هو واحد من المعادن الأكثر شيوعا. هو في الغالب عديم اللون أو أبيض حليبي اللون. في بعض الأحيان يتم العثور على الكالسيت ملونًا بظلال مختلفة من الرمادي والأصفر والأحمر والبني والأسود. إذا تعرض هذا المعدن لحمض الهيدروكلوريك، سيحدث إطلاق سريع لثاني أكسيد الكربون.
يتكون الكالسيت في أحواض البحر، ويتحول مع مرور الوقت إلى صخرة - حجر جيري أو رخام.
يعد الكوارتز أيضًا أحد أكثر المعادن شيوعًا. يمكن أن تصل بلورات الكوارتز إلى أحجام هائلة ويصل وزنها إلى 40 طنًا. لون الكوارتز أبيض حليبي أو رمادي. تسمى بلورات الكوارتز الشفافة بالكريستال الصخري، وتسمى البلورات الأرجوانية بالجمشت، وتسمى البلورات السوداء بالموريون. عادة ما يكون الكوارتز جزءًا من الصخور النارية الحمضية - الجرانيت والبيغماتيت الجرانيت وغيرها.
يشكل الفلسبار حوالي 50% من وزن جميع السيليكات التي تشكل القشرة الأرضية. وهي المكون الرئيسي لمعظم الصخور والعديد من الصخور المتحولة وبعض الصخور الرسوبية. تحتوي الميكا على تركيبة كيميائية معقدة نوعًا ما وتختلف بشكل كبير في مجموعة العناصر واللون والخصائص الأخرى.
توجد المعادن الشائعة في كثير من الأحيان على الأرض، وبالتالي فهي ليست أنواعًا ذات قيمة خاصة من المعادن. يتم استخدامها في مختلف مجالات الصناعة والزراعة: لإنتاج الأسمدة المعدنية وبعض العناصر والمركبات الكيميائية وفي إنتاج مواد البناء وغيرها من المجالات.
ومن أهم المعادن، إلى جانب الوقود، ما يسمى بالمعادن الخام. الخام هو صخرة تحتوي على عناصر معينة أو مركباتها (مواد) بكميات كبيرة. أكثر أنواع الخامات استخدامًا هي الحديد والنحاس والنيكل.
خام الحديد هو خام يحتوي على الحديد بكميات ومركبات كيميائية بحيث يكون استخراجه ممكنًا ومربحًا اقتصاديًا. وأهم المعادن هي: المغنتيت، والماجنتيت، والتيتانوماغنيتيت، والهيماتيت وغيرها. تختلف خامات الحديد في التركيب المعدني ومحتوى الحديد والشوائب المفيدة والضارة وظروف التكوين والخصائص الصناعية.
تنقسم خامات الحديد إلى غنية (أكثر من 50٪ حديد)، وعادية (50-25٪) وفقيرة (أقل من 25٪ حديد)، اعتمادًا على التركيب الكيميائي، يتم استخدامها لصهر الحديد الزهر في شكله الطبيعي أو بعده تخصيب. يجب أن تحتوي خامات الحديد المستخدمة في صناعة الفولاذ على مواد معينة بالنسب المطلوبة. تعتمد جودة المنتج الناتج على هذا. ويمكن استخلاص بعض العناصر الكيميائية (إلى جانب الحديد) من الخام واستخدامها لأغراض أخرى.
يتم تقسيم رواسب خام الحديد حسب الأصل. عادة ما تكون هناك 3 مجموعات: الصهارة، الخارجية والمتحولة. ويمكن تقسيمها كذلك إلى عدة مجموعات. تتشكل المواد المنصهرة بشكل رئيسي عندما تتعرض المركبات المختلفة لدرجات حرارة عالية. نشأت الرواسب الخارجية في وديان الأنهار أثناء ترسب الرواسب وتجوية الصخور. الرواسب المتحولة هي رواسب رسوبية موجودة مسبقًا والتي تحولت تحت ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة. وتتركز أكبر كمية من خام الحديد في روسيا.
يعد شذوذ كورسك المغناطيسي أقوى حوض لخام الحديد في العالم. وتقدر رواسب الخام على أراضيها بـ 200-210 مليار طن، أي حوالي 50٪ من احتياطيات خام الحديد على الكوكب. تقع بشكل رئيسي في مناطق كورسك وبيلغورود وأوريول.
خام النيكل هو خام يحتوي على عنصر النيكل الكيميائي بكميات ومركبات كيميائية بحيث لا يكون استخراجه ممكنًا فحسب، بل مربحًا اقتصاديًا أيضًا. عادةً ما تكون هذه رواسب خامات الكبريتيد (محتوى النيكل 1-2٪) والسيليكات (محتوى النيكل 1-1.5٪). وأهمها المعادن التي توجد بشكل شائع: الكبريتيدات والسيليكات المائية وكلوريت النيكل.
خامات النحاس هي تكوينات معدنية طبيعية يكون فيها محتوى النحاس كافيا لاستخراج هذا المعدن اقتصاديا. من بين العديد من المعادن المعروفة التي تحتوي على النحاس، يتم استخدام حوالي 17 منها على نطاق صناعي: النحاس الأصلي، والبورنيت، والكالكوبايرايت (بيريت النحاس) وغيرها. الأنواع التالية من الرواسب لها أهمية صناعية: بيريت النحاس، سكارن النحاس المغنتيت، المغنتيت النحاس والتيتانيوم والنحاس السماقي.
وهي تقع بين الصخور البركانية في الفترة القديمة. كانت العديد من البراكين البرية وتحت الماء نشطة خلال هذه الفترة. أطلقت البراكين غازات ثاني أكسيد الكبريت والمياه الساخنة المشبعة بالمعادن - الحديد والنحاس والزنك وغيرها. ومن بين هذه الخامات، التي تتكون من كبريتيدات الحديد والنحاس والزنك، والتي تسمى البيريت، ترسبت في قاع البحر وفي الصخور الموجودة تحته. المعدن الرئيسي لخامات البيريت هو البيريت، أو بيريت الكبريت، والذي يشكل الجزء السائد (50-90٪) من حجم خامات البيريت.
يتم استخدام معظم النيكل المستخرج في إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك والأدوات الهيكلية والمقاومة للحرارة. يتم إنفاق جزء صغير من النيكل على إنتاج المنتجات المدرفلة من النيكل والنحاس والنيكل، ولتصنيع الأسلاك والأشرطة والمعدات المختلفة للصناعة، وكذلك في الطيران وعلوم الصواريخ وفي إنتاج المعدات لمحطات الطاقة النووية. وفي صناعة أجهزة الرادار. في الصناعة، يتم خلط النيكل مع النحاس والزنك والألمنيوم والكروم ومعادن أخرى.
الفحم هو أول معدن يستخدمه الإنسان كوقود. ولم يتم استبدالها بمصادر أخرى للطاقة إلا في نهاية القرن الماضي، وظلت مصدر الطاقة الأكثر استخدامًا حتى الستينيات. ومع ذلك، حتى الآن يتم استخدامه بنشاط في الصناعة المعدنية في صهر الحديد الزهر. الفحم، مثل ناقلات الطاقة الرئيسية الأخرى، هو مادة عضوية تغيرت على مدى فترة طويلة من الزمن وتحت تأثير العمليات المختلفة.
يختلف الفحم في نسبة العناصر المكونة له. تحدد هذه النسبة أيضًا المعلمة الرئيسية للفحم المستخرج - كمية الحرارة المنبعثة أثناء احتراقه.
الفحم عبارة عن صخرة رسوبية تتشكل أثناء تحلل بقايا النباتات (سرخس الأشجار، وذيل الحصان، والطحالب، بالإضافة إلى عاريات البذور الأولى). تم تشكيل الجزء الأكبر من الفحم المستخرج حاليًا منذ حوالي 300-350 مليون سنة.
ويوجد أيضًا الفحم البني. هذا نوع أصغر من الفحم ذو قيمة حرارية أقل. يتم استخدامه كوقود بشكل أقل، والغرض الرئيسي من استخلاصه هو الحصول على مركبات كيميائية معينة. يعتبر الأنثراسايت، الذي يتمتع بأعلى قيمة من حيث السعرات الحرارية، نوعًا خاصًا من الفحم عالي الجودة. ومع ذلك، فإن له أيضًا عيبه - فهو لا يشتعل جيدًا.
لتكوين الفحم، من الضروري تجميع كمية كبيرة من كتلة النبات، دون الوصول إلى الأكسجين. تم استيفاء مثل هذه الشروط في مستنقعات الخث القديمة. أولاً، يتم تشكيل الخث، والذي يقع بعد ذلك تحت طبقة من الرواسب ويتحول تدريجياً، بعد تعرضه للضغط، إلى فحم. كلما كانت طبقات الخث أعمق، زادت جودة الفحم. ومع ذلك، هذا لا يعني أن الفحم الجيد يكمن بالضرورة في أعماق كبيرة: فقد انهارت العديد من الطبقات التي كانت فوقه مع مرور الوقت، وانتهى الأمر بطبقات الفحم على عمق حوالي كيلومتر واحد.
اعتمادا على عمق حدوثه، يتم استخراج الفحم عن طريق التعدين في الحفرة المفتوحة، أو إزالة الطبقة العليا من الأرض فوق طبقات، أو عن طريق التعدين (تحت الأرض) - عن طريق بناء ممرات خاصة تحت الأرض (مهاوي). في أغلب الأحيان، يتم استخراج الفحم عالي الجودة باستخدام طريقة العمود. تشكل العديد من رواسب الفحم حوض الفحم. يقع أحد أكبر هذه المسابح في العالم، كوزنيتسكي، في روسيا. يوجد حوض فحم كبير آخر - دونباس - على أراضي أوكرانيا.
الزيت سائل زيتي قابل للاشتعال ذو لون أحمر-بني أو أسود وله رائحة معينة. يعد النفط من أهم المعادن الموجودة على وجه الأرض، حيث يتم الحصول على الوقود الأكثر استخدامًا منه. عادة، يتم تشكيل النفط مع مورد معدني آخر لا يقل أهمية - الغاز الطبيعي. لذلك، في كثير من الأحيان يتم استخراج هذين النوعين من المعادن في نفس المكان. يمكن أن يكمن النفط على عمق يتراوح بين عدة عشرات من الأمتار إلى 6 كيلومترات، ولكن في أغلب الأحيان يقع على عمق 1-3 كيلومترات.
يتكون النفط من هيدروكربونات ومركبات مختلفة تحتوي، بالإضافة إلى الكربون والهيدروجين، على الأكسجين والكبريت والنيتروجين. يمكن أن يختلف الزيت بشكل كبير ليس فقط في التركيب، ولكن أيضًا في اللون: من البني الفاتح، عديم اللون تقريبًا، إلى البني الداكن، الأسود تقريبًا.
لقد أثار أصل هذا المعدن الكثير من الجدل منذ فترة طويلة. في البداية، اعتقد العلماء أن النفط كان عبارة عن فحم في مرحلة مبكرة في حالة سائلة. في وقت لاحق، تم طرح فرضيات حول تكوين النفط عندما تتفاعل المياه التي تخترق عمق الأرض مع مواد أخرى. فقط في القرن الماضي قرر العلماء أن النفط يتشكل نتيجة لعملية معقدة وطويلة لتحلل المواد العضوية في أعماق الأرض.
الآن يتم استخراج كل النفط المنتج في العالم تقريبًا من الأعماق من خلال ما يسمى بحفر الآبار. في السابق، تم استخدام طرق استخراج أكثر بدائية: تم جمع النفط من سطح الخزانات، ومعالجة صخور الحجر الرملي أو الحجر الجيري المحتوية على النفط، وبناء الآبار.
بعد الاستخراج تتم معالجة النفط في مؤسسات خاصة والحصول على الوقود اللازم (البنزين ووقود الديزل وغيرها). يستخدم النفط بنشاط ليس فقط لإنتاج الوقود، ولكن أيضًا للعناصر المختلفة المستخدمة في الصناعة الكيميائية.
النفط معدن غير متجدد، أي أنه لم يعد يتشكل. إن الحاجة إلى كميات كبيرة من الوقود في العالم الحديث تؤدي إلى كميات ضخمة من الإنتاج. ووفقا للخبراء، فإن احتياطيات النفط المعروفة حاليا والمتاحة للاستخراج يجب أن تنضب خلال المائة عام القادمة. في المستقبل، سيتعين على البشرية إما البحث عن طرق جديدة للإنتاج أو الحصول على الوقود بطريقة مختلفة. وتتركز أكبر احتياطيات النفط في المملكة العربية السعودية وروسيا والولايات المتحدة، وهي الدول الرائدة في إنتاج النفط العالمي.
"الذهب الأسود"، "الذهب السائل".. كم يستخرج الإنسان من أحشاء الأرض! لقد وصل التعدين إلى هذا النطاق لدرجة أن هناك بالفعل حديث عن استنزاف الموارد الطبيعية في القرون القادمة - لكن لا يمكننا التوقف: أوقفوا التعدين، وسوف تصاب الحضارة بالشلل، ولم يتم اختراع أي شيء آخر بعد... كيف تم صنع هذه الموارد الطبيعية " تظهر كنوز لا تتعب البشرية من حفرها؟
لنبدأ بأهم المعدن الذي ترتكز عليه اقتصادات العديد من البلدان (بما في ذلك بلدنا)، والذي تشن عليه الحروب، وتدمر المدنيين، والذي يعد استنزاف احتياطياته هو الأكثر إثارة للقلق. بالطبع نحن نتحدث عن النفط. بدأت عملية تكوينها منذ حوالي 600 مليون سنة، عندما كان معظم سطح كوكبنا تحت الماء. الكائنات الحية الصغيرة تعيش في الماء. ماتوا، وغرقوا في القاع، وأصبحوا مغطى بالطمي، وهكذا طبقة بعد طبقة. أصبحت الطبقات المتداخلة أكثر كثافة، وانخفضت، وأصبحت درجة الحرارة والضغط فيها أعلى وأعلى. ومن ثم بدأت البكتيريا اللاهوائية في العمل وتحلل المواد العضوية إلى هيدروكربونات. وفي الوقت نفسه، تم تشكيل الغاز. تسربت الهيدروكربونات على شكل فقاعات سائلة وغازية تحت ضغط مرتفع تدريجياً إلى الفراغات، لكنها وصلت عاجلاً أم آجلاً إلى طبقة من الصخور كان من المستحيل التسرب من خلالها، وتراكم النفط أو الغاز هناك. وفي الوقت نفسه، كانت الأرض تتغير، حيث كان هناك محيط، والآن الأرض - والعديد من تراكمات النفط والغاز التي نشأت بهذه الطريقة انتهت على الأرض.
الفحم هو أيضا من أصل عضوي. الكائنات الحية، أو بشكل أدق النباتات التي أدت إلى نشوئها، عاشت على الأرض خلال فترة تاريخية معينة، تسمى الفترة الكربونية (أو الكربونية). في ذلك الوقت، "تجمع" سطح الأرض بأكمله في قارتين - لوراسيا وجندوانا. وكانت السهول الساحلية المنخفضة في كلتا القارتين تغمرها المياه باستمرار، وتشكلت المستنقعات التي احتلت مساحات شاسعة. كان المناخ في جميع أنحاء هذه القارات استوائيًا، وفي مثل هذا المناخ شعرت النباتات بحالة جيدة للغاية وتطورت بسرعة وتكاثرت بسرعة. كان هذا زمن سرخس الأشجار العملاقة، حيث وصل ارتفاعها إلى 45 مترًا. لم يكن لدى الحيوانات ببساطة الوقت الكافي لتناول كل هذا "الروعة" أثناء نموها، وعندما ماتت النباتات بشكل طبيعي، كان هناك الكثير منها لدرجة أن البكتيريا المتعفنة لم يكن لديها الوقت لمعالجتها، وكل هذه الكتلة النباتية تراكمت في المستنقعات. صحيح أنه لا تزال هناك بكتيريا في المستنقعات، فقد قاموا بمعالجة المادة النباتية، ولكن في مرحلة معينة من هذه العملية، بدأت الأحماض في إطلاقها، وأصبح نشاط البكتيريا مستحيلاً. هذه هي الطريقة التي تم تشكيل الخث. ووجدت نفسها مدفونة تحت طبقات جديدة، حيث أدى الضغط حرفيًا إلى "إخراج" الغازات والماء منها، وتحولت تدريجيًا إلى فحم. تم تدمير بعض رواسب الفحم من خلال حركات القشرة الأرضية، ولكن حيثما غرقت تدريجيًا، ودُفنت تحت رواسب جديدة، تكون لدينا رواسب الفحم.
أما بالنسبة للرواسب المعدنية، فإن الصهارة التي تخترق غطاء الأرض إلى القشرة الأرضية، تشارك في أصلها. فقط جزء صغير منه يصب على سطح الأرض على شكل ثوران بركاني. في الأساس يتجمد على شكل خزانات ضخمة. وعندما يبرد هذا الخزان، تطفو العناصر الخفيفة إلى السطح، وتغوص العناصر الثقيلة إلى القاع، وهكذا تظهر رواسب الحديد والنيكل والنحاس والبلاتين والتنغستن.
ولكن هذا يحدث فقط مع ما يسمى. الصهارة الأساسية، التي تحتوي على أكسيد السيليكون بكمية لا تقل عن 50٪ من أكسيد السيليكون. إذا كنا نتحدث عن الصهارة الحمضية (أكثر من 50٪ من أكسيد السيليكون)، فإن العملية تبدو مختلفة. يوجد في مثل هذه الصهارة الكثير من الغازات التي تدمر المركبات المعدنية، ولا يمكن أن تترسب على الفور وتتركز في المخلفات التي لم يتح لها الوقت لتبرد. وتخترق هذه البقايا المشبعة بالغازات والعناصر الذائبة فيها، من خلال الشقوق في القشرة الأرضية، فتبرد، وتتكون عروق تتكون من الفلسبار والكوارتز، ومنها الأحجار الكريمة، والقصدير، واليورانيوم، والميكا.
تنشأ المعادن أيضًا تحت تأثير العمليات التي تحدث على سطح الأرض. يدمر الماء والهواء الصخور، وتدخل جزيئاتها في تفاعلات كيميائية مع الأكسجين والماء وثاني أكسيد الكربون، ويحمل الماء منتجات هذه التفاعلات، وتستقر في القاع. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها رواسب الطين والحصى. تلك المعادن التي لا تدخل في التفاعلات الكيميائية (مثل الذهب) تبقى في قاع النهر على شكل صفائح الغرينية.
باختصار، آليات تكوين المعادن مختلفة. تم إيقاف البعض منهم، على سبيل المثال، منذ ظهور الفطر، أصبح تكوين الفحم مستحيلا: في عملية نشاط حياتهم، يقومون بتدمير Lingin - وهي مادة موجودة في الخشب، والتي بدونها لا يمكن تشكيل الفحم. العمليات الأخرى جارية. لكن حتى هذه العمليات تستغرق ملايين السنين! لذلك من الجيد للبشرية أن تفكر في حقيقة أن الموارد الطبيعية قد تنفد!