Скачать презентацию Прикладна мінералогія Розвиток наукового напрямку прикладної мінералогії Скачать презентацию Прикладна мінералогія Розвиток наукового напрямку прикладної мінералогії

Applied mineralogy_1.ppt

  • Количество слайдов: 45

Прикладна мінералогія Прикладна мінералогія

Розвиток наукового напрямку прикладної мінералогії • International Mineralogical Association • The Applied Mineralogy Group Розвиток наукового напрямку прикладної мінералогії • International Mineralogical Association • The Applied Mineralogy Group (AMG) http: //www. minersoc. org/amg. html • International Council for Applied Mineralogy (ICAM)

Що таке мінерал? • природнє тіло з певним хімічним складом та впорядкованою атомною структурою, Що таке мінерал? • природнє тіло з певним хімічним складом та впорядкованою атомною структурою, • яке утворюється в результаті природних фізико-хімічних процесів і володіє певними фізичними властивостями • є складовою частиною земної кори, гірських порід, руд, метеоритів.

Метаміктизація — перехід кристалічних мінералів у аморфний стан внаслідок радіоактивного перетворення елементів, що входять Метаміктизація — перехід кристалічних мінералів у аморфний стан внаслідок радіоактивного перетворення елементів, що входять до їх складу Кристалічна структура Руйнування кристалічної структури α-частинками

Джерела мінералів • Якщо мінерали володіють потенційною економічною цінністю, їхні природні концентрації називають мінеральними Джерела мінералів • Якщо мінерали володіють потенційною економічною цінністю, їхні природні концентрації називають мінеральними родовищами • Будь-яке мінеральне родовище, з якого можна видобувати металеву сировину, називають рудним

Корисні копалини – природні речовини, які видобувають з надр, • при даному рівні техніки Корисні копалини – природні речовини, які видобувають з надр, • при даному рівні техніки вони можуть бути достатньо ефективно використані в народному господарстві; • видобування і переробка доцільні лише тоді, коли вміст цінного компоненту не нижче деякого кондиційного рівня

• Продукт, виділений з корисної копалини та задовільняючий кондиціям підприємств-виробників, називається концентратом • • Продукт, виділений з корисної копалини та задовільняючий кондиціям підприємств-виробників, називається концентратом • Збагаченням корисної копалини називають сукупність процесів первинної (механічної) обробки мінеральної сировини, що має на меті відділення всіх корисних мінералів (концентрата) від пустої породи

• Мінеральне зерно – уособлення, яке складається з одного типу мінералу • Мінеральна • Мінеральне зерно – уособлення, яке складається з одного типу мінералу • Мінеральна частинка – фрагмент породи, який може містити декілька різних мінералів • Якщо частинка складається з одного мінералу, її можна назвати “вільним зерном”

Мінеральна сировина як товар • Продукт видобутку представляє собою складну суміш супутніх та цінних Мінеральна сировина як товар • Продукт видобутку представляє собою складну суміш супутніх та цінних мінералів Вид сировини Якість після вилучення Якість у товарному вигляді Гравій Широкий діапазон розміру Вузький діапазон розміру Залізна руда 25 -55 % заліза у вигляді залізовмісних мінералів Більше 55 % заліза – грубозерниста маса Руда олова 0, 01 -1% олова в каситериті Більше 55 % олова – грубозерниста маса Золота руда 5 -15% золота (по масі) Практично чисте золото Каолінітові глини 20 -25 % суміші глинистих матеріалів Біля 100 % каоліну Алмаз 1 частина алмаза в 10 міліонах частин породи Чистий алмаз – по можливості природного розміру

Методи збагачення • При всьому різноманітті всі вони засновані на використанні фізичних і фізико-хімічних Методи збагачення • При всьому різноманітті всі вони засновані на використанні фізичних і фізико-хімічних відмінностей у притаманних мінералам властивостях • В результаті отримують концентрат • Важливими технологічними показниками процесу збагачення є ступінь вилучення корисного компоненту та його вміст у концентраті

• Якість продуктів збагачення (концентратів) визначається вмістом в них цінних компонентів (корисних мінералів) • Якість продуктів збагачення (концентратів) визначається вмістом в них цінних компонентів (корисних мінералів) і домішок, гранулометричним складом • Головний цінний компонент руди – мінерал, що містить хімічний елемент • Супутні цінні складові • Корисні домішки (цінні елементи) • Шкідливі домішки (елементи, які погіршують якість)

Головні етапи збагачення • Рудопідготовка – передбачає дроблення і подріблення гірської породи (розкриття мінералів) Головні етапи збагачення • Рудопідготовка – передбачає дроблення і подріблення гірської породи (розкриття мінералів) • Сепарація Методи збагачення • Розділення по крупності (грохот, класифікація), гравітаційний, магнітний, флотаційний, електричний, радіометричний

Гідрометалургійні операції • Вилуговування матеріалу до утворення рідини (наприклад, ціанування) з наступним виділенням його Гідрометалургійні операції • Вилуговування матеріалу до утворення рідини (наприклад, ціанування) з наступним виділенням його з розчину Кількість продукту Поведінка матеріалу протягом вилуговування Хімічний аналіз Методи прикладної мінералогії

Пірометалургійні операції • Плавлення концентратів та інших продуктів з утворенням металу й шлаку Чистота Пірометалургійні операції • Плавлення концентратів та інших продуктів з утворенням металу й шлаку Чистота металів, втрати у шлак, екологічні умови на робочому місці Якість металів Інші продукти плавлення, шлаки, причини втрат у шлаки, повітряний порох на робочому місці Хімічний аналіз Мікроструктурний аналіз Методи прикладної мінералогії

Електролітичне рафінування • Використовують для збільшення чистоти продукту, утвореного плавленням катод анод Чистий метал Електролітичне рафінування • Використовують для збільшення чистоти продукту, утвореного плавленням катод анод Чистий метал Забруднений метал Домішки

Підготовка руд до металургійного топлення • Агломерація • Грудкування • Брикетування Підготовка руд до металургійного топлення • Агломерація • Грудкування • Брикетування

Прикладна мінералогія Промислова мінералогія Технологічна мінералогія Робоче вивчення мінералів, які використовують у промисловості та Прикладна мінералогія Промислова мінералогія Технологічна мінералогія Робоче вивчення мінералів, які використовують у промисловості та торгівлі

Прикладна мінералогія • • типоморфізм мінералів; регіональна мінералогія; розшукова мінералогія; технологічна Прикладна мінералогія • • типоморфізм мінералів; регіональна мінералогія; розшукова мінералогія; технологічна

Прикладна мінералогія – практичне використання мінералогічної інформації до розуміння й розв’язку проблем, з якими Прикладна мінералогія – практичне використання мінералогічної інформації до розуміння й розв’язку проблем, з якими зіштовхуються протягом • розвідування та розробки родовищ, • переробки руди, концентратів, • їхнього плавлення. Характеристика мінералів і матеріалів, інтерпретація даних по відношенню до: 1. розвідки, 2. переробки мінералів, 3. утворення хвостів, 4. гідрометалургії, 5. пірометалургії, 6. рафінування.

Характеристика мінералів, яка проводиться за допомогою методів прикладної мінералогії • • Ідентифікація головних і Характеристика мінералів, яка проводиться за допомогою методів прикладної мінералогії • • Ідентифікація головних і другорядних Склад мінералів Кількість мінералів Розподіл розміру зерен і текстури мінеральних агрегатів • Ступінь вивільнення мінералів • Поверхневе покриття на мінералах

Дослідження прикладної мінералогії виконують на • штуфах породи, руди, керну свердловин, пірометалургійних продуктах, анодах Дослідження прикладної мінералогії виконують на • штуфах породи, руди, керну свердловин, пірометалургійних продуктах, анодах і т. і. • зруйнований матеріал з лабораторних тестів, концентратів, хвостосховищ і відвалів, рештків гідрометалургії, рафінування, пірометалургійні пудри й повітряні порохи

Результати досліджень застосовують, щоби передбачити: • розміщення рудних родовищ, • потенціал вилучення мінералів, металів Результати досліджень застосовують, щоби передбачити: • розміщення рудних родовищ, • потенціал вилучення мінералів, металів або елементів, • інжинер обирає оптимальний процес концентрування, • поведінку руд протягом переробки мінеральної сировини, • домішки в мінералах, • шкідливі домішки на робочому місці протягом видобутку.

Кількості мінералів • Інформація відносно кількості бажаних мінералів забезпечує визначення цінності руди • Інформація Кількості мінералів • Інформація відносно кількості бажаних мінералів забезпечує визначення цінності руди • Інформація про кількість нерудних або інших небажаних мінералів допомагає обрати потрібну схему вилучення

Кількості мінералів визначають • Імідж аналізом полірованих пластинок, шліфів, аншліфів • Методом точкового аналізу Кількості мінералів визначають • Імідж аналізом полірованих пластинок, шліфів, аншліфів • Методом точкового аналізу • Рентгенівською дифракцією • Підрахунком хімічних аналізів • Комбінацією перерахованих методів

Вилучення мінералів та їхня переробка потрібні для: • Утворення концентратів Операції здійснюють: Хімічними методами Вилучення мінералів та їхня переробка потрібні для: • Утворення концентратів Операції здійснюють: Хімічними методами дослідження сировини Мінералогічними дослідженнями • Утворення відходів Оцінюють: Мінеральний склад і текстури у свіжих та змінених хвостах

Методи мінералогічного аналізу • оптична мікроскопія • рентгенівська дифракція • визначення невідомого матеріалу • Методи мінералогічного аналізу • оптична мікроскопія • рентгенівська дифракція • визначення невідомого матеріалу • визначення співвідношень мінералів • скануюча електронна мікроскопія з енергодисперсним аналізатором (SEM/EDS) • мікрозондовий аналіз (МР) • індукована протонами рентгенівська емісія (proton induced x-ray emission, PIXE) • вторинна іонна масспектрометрія (secondary ion mass spectrometer, SIMS) і (To. F-SIMS) • масспектрометрія з лазерною іонізацією (laser ionization mass spectrometer, LIMS) і To. F-LIMS • катодолюмінесценція (CL) • інфрачервона спектроскопія (ІR) • імідж-аналіз

“Не існує мінералів, які не мають практичного значення; ми просто ще не вміємо їх “Не існує мінералів, які не мають практичного значення; ми просто ще не вміємо їх використовувати” А. І. Гінзбург Господарське використання мінералів: • у природному вигляді; • у переробленому.

Практичне використання графіту Графіт Фізичні властивості □ висока температурна стійкість графиту (за відсутності кисню); Практичне використання графіту Графіт Фізичні властивості □ висока температурна стійкість графиту (за відсутності кисню); □ хімічна стійкість до цілого ряду розплавлених металів; □ висока електропровідність і хімічна стійкість до практично любих агресивним водних розчинів (набагато вище, ніж у благородних металів)

Практичне використання графіту • • виготовлення плавильних тиглів, футеровочних плит, електродів, одерження хімічно активних Практичне використання графіту • • виготовлення плавильних тиглів, футеровочних плит, електродів, одерження хімічно активних металів, тверді смазочні матеріали, наповнювач пластмас, уповильнювач нейтронів у ядерних реакторах, разом з каолінітом – виготовлення чорних графітових олівців, • синтетичні алмази, • струмознімачі в електротранспорті, підойми, потужні реостати, де потрібний надійний рухомий електричний контакт

Практичне використання алмазу: • дорогоцінне каміння (ювелірна промисловість); • абразив; • медицина; • сфера Практичне використання алмазу: • дорогоцінне каміння (ювелірна промисловість); • абразив; • медицина; • сфера телекомунікацій; • мікроелектроніка; • годинникова промисловість; • ядерна промисловість (детектор ядерного опромінення);

Фізичні властивості цеолітів Високоактивний, сорбційний, іонообмінний і каталітичний матеріал з високими характеристиками міцності Практичне Фізичні властивості цеолітів Високоактивний, сорбційний, іонообмінний і каталітичний матеріал з високими характеристиками міцності Практичне використання цеолітів: • • • нафтогазова промисловість; целюлозно-паперова; атомна промисловість; харчова промисловість; тваринництво.

Практичне використання польових шпатів • • керамічна промисловість, як плавень; скляна промисловість, як сировина Практичне використання польових шпатів • • керамічна промисловість, як плавень; скляна промисловість, як сировина на Аl; наповнювачі, легкі абразиви; сировина на Rb, Cs; популярне колекційне каміння; ювелірна промисловість; облицювання.

Практичне використання каолініту • • Порцелянова й фаянсова промисловість Хімічна промисловість (вогнетрив) Наповнювач у Практичне використання каолініту • • Порцелянова й фаянсова промисловість Хімічна промисловість (вогнетрив) Наповнювач у паперовій індустрії Фарбова промисловість (сполучна речовина у фарбах, лаках) Текстильна Електроізоляційна промисловість (прокладки та фільтри для гарячих і хімічно агресивних газів і рідин) Будівництво Каолінова вата використовується в якості теплоізоляційного материалу в різних пічках, газових турбінах, топках, парових котлах, камерах зпалювання, трубопроводах перегрітогї пари.

Практичне використання тальку • Головний компонент присипок. В побуті для запобігання тертя поверхонь (в Практичне використання тальку • Головний компонент присипок. В побуті для запобігання тертя поверхонь (в гумових рукавицях, у взутті, між камерой і вело/мотопокришкою). • БАД та ліки. • Як наповнювач в гумовій, паперовій, лакофарбовій, медичній (основа таблеток), парфюмерно-косметичній та інших галузях промисловості. • Керамика (особливо радіоізоляційна). • У присадках до моторних масел для збільшення терміну експлуатації та захисту.

Практичне використання флюориту • В металургії в якості плавня (флюса), для формування легкоплавких шлаків. Практичне використання флюориту • В металургії в якості плавня (флюса), для формування легкоплавких шлаків. • В хімічній промисловості для одержання фтора, Na. F та плавикової кислоти. • У виробництві керамикі – віготовлення емалей і глазурі. • Прозорі безколірні різновиди кристалів флюориту застосовують в оптиці для виготовлення лінз. • Кристали флюориту з домішками рідкісноземельних елементів, а також заліза можуть бути застосовані в квантових генераторах світла.

Практичне застосування апатиту • фосфатна сировина для фосфорних та комплексних добрив; • фосфор і Практичне застосування апатиту • фосфатна сировина для фосфорних та комплексних добрив; • фосфор і фосфорна кислота; • штучні імплантанти суглобів та кісток частково покривають фосфатом кальцію; • чорна і кольорова металургія; • виробництво кераміки та скла; • органічний синтез; • мінеральні добавки для тварин і птахів.

Практичне використання циркону • Циркон є головним мінераломджерелом цирконію та гафнію, REE i U. Практичне використання циркону • Циркон є головним мінераломджерелом цирконію та гафнію, REE i U. • Цирконовий концентрат використовують під час виробництва вогнеупорів. • Високий вміст урану в цирконі дозволяє визначати вік методом уран-свинцевого датування. • Прозорі кристали циркону використовують у ювелірних прикрасах (гіацинт). При прокалюванні циркону одержують яскравоголубі відміни - старлит.

Практичне використання турмаліну • Високочутливі й точні піроелектричні термометри (особливо для високих температур) • Практичне використання турмаліну • Високочутливі й точні піроелектричні термометри (особливо для високих температур) • Радіаційні детектори • Для вимірювання гідростатичного тиску під час вибухів у повітрі й під водою • В електродвигунах для перетворення електричної енергії в механічну • В генераторах для перетворення механічної енергії в електричну • Компонент спеціального концентратора захисту ядерного реактора, як лазерний детектор радіаційного випромінення • Детектор треків для розділення важких іонів

Практичне застосування хімічних елементів Практичне застосування хімічних елементів

Практичне застосування берилію: • аерокосмічна техніка (конструкційні матеріали на основі берилію); • вогнетривкі матеріали; Практичне застосування берилію: • аерокосмічна техніка (конструкційні матеріали на основі берилію); • вогнетривкі матеріали; • сплав міді з 1 -3% берилія – берилієва бронза (немагнітні, при старінні їхня міцність зростає); • оксид Ве. О високотемпературний ізолятор і вогнестійкий матеріал (тиглі) – обладнання в ядерній енергетиці; • ядерна енергетика – відбивачі та уповільнювачі нейтронів; джерело нейтронів 9 Be + α → 12 C; • оксид Ве + оксид U → ефективне ядерне паливо.

Практичне застосування магнію: • легкі й надлегкі сплави; • у чистому вигляді та у Практичне застосування магнію: • легкі й надлегкі сплави; • у чистому вигляді та у сплавах для потужних електричних батарей; • вогнетривкі матеріали; • у військовій справі для сигнальних вогнів; • Оксид та солі магнію традиційно застосовують у медицині в кардіології, неврології та гастроентерології; • акумуляторні батареї.

Практичне використання кальцію • відновник при одержанні металів, особливо Ni, Cu, Сr, Th, U Практичне використання кальцію • відновник при одержанні металів, особливо Ni, Cu, Сr, Th, U нержавіючої сталі; • акумуляторні батареї; • кальцієві гранули використовують для видалення слідів повітря з електровакуумних приладів.

Практичне застосування свинцю: • Уран-торій-свинцевий метод датування в геології; • свінцеві білила Pb(OH)2·Pb. CO Практичне застосування свинцю: • Уран-торій-свинцевий метод датування в геології; • свінцеві білила Pb(OH)2·Pb. CO 3 (шпатльовка, цемент); • детонатори; • для виготовлення важкої рідини (густина 2, 6 г/см³), яку використовують у флотаційному збагаченні руд; • у вигляді різноманітних сполук для виготовлення катодів у хімічних джерелах струму; • поглинач γ-випромінення у ядерних реакторах; • сплави використовують в електротехниці; • відлив куль.

Практичне застосування цирконію: • для будівництва різноманітних конструкцій ядерних реакторів; • легування сталей цирконієм Практичне застосування цирконію: • для будівництва різноманітних конструкцій ядерних реакторів; • легування сталей цирконієм (до 0, 8 %) підвищує їхні механічні властивості; • піротехніка (самозаймаєьтся при 250 ºС); • надпровідний сплав (75% Nb и 25% Zr); • у вигляді конструкційного матеріалу для кислотостійких хімічних реакторів, арматури, насосів; • в медицині – хірургічний інструмент, зубопротезування, костні й суглобові протези; • в стоматології кераміка на основі діоксиду цирконію є матеріалом для виготовлення зубних протезів; • у побуті - посуд високої хімічної стійкості

Практичне застосування гафнію: • в атомній техніці регулюючі стержні, спеціальна кераміка й скло (використовується Практичне застосування гафнію: • в атомній техніці регулюючі стержні, спеціальна кераміка й скло (використовується здатність Hf до захоплення нейтронів); • в оптиці (використовується оксид Hf стійкий до високих температур); • карбід і борид Hf наносять на зносостійкі покриття для надтвердих сплавів; • легування багатьох сплавів кобальта; • додаванням 1% до алюмінію одержують надміцні сплави алюмінію; • високоякісні багатошарові дзеркала; • оксид Hf витісняє в електроніці оксид кремнію.