- Олово: свойства, формы, способы добычи и применение
- Формы нахождения в природе
- Твёрдая фаза. Минералы
- Самородные элементы, сплавы и интерметаллические соединения
- Окисные соединения олова
- Касситерит
- Гидроокисные соединения
- Силикаты
- Шпинделиды
- Сульфидные соединения олова
- Станнин
- Коллоидная форма
- Формы в жидкой фазе
- Способы добычи
- Драгирование
- С помощью песковых насосов
- Рафинирование
- Термическое
- Электролитическое
- Сфера применения
- Месторождения в России и мире
- Мировые запасы
- Страны, добывающие олово
- Список стран с крупнейшим производством олова
- Содержание
- Производство, запасы и складская база
- Производство шахт по странам
- Мировая добыча оловянной руды
- Металлургическое производство по странам
Олово: свойства, формы, способы добычи и применение
Олово представляет собой лёгкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Существуют четыре структурные модификации этого химического элемента:
- При температуре свыше +13,2 0 C формируется белое олово.
- При температуре ниже +13,2 0 C возникает структура серого олова.
- Под воздействием высоких давлений аллотропические формы минерала принимают вид γ-олова и σ-олова.
- Мягкий, ковкий, пластичный материал.
- Плотность при комнатной температуре составляет 7,3 г/см 3 .
- Температура плавления равняется +231,91 0 C.
- Температура кипения … +2620 0 C.
- При нагревании до температуры свыше 170 0 C металл приобретает хрупкость.
- В нормальных условиях олово – непрочный материал, легко деформирующийся под физическим воздействием.
- На поверхности при нормальных условиях олово образует оксидную плёнку, защищающую минерал от химических воздействий.
- При нагревании проявляет активность, вступая во взаимодействие с кислородом и неметаллами.
Формы нахождения в природе
Олово – малораспространённый в природе химический элемент. Среди других минералов, по этому показателю оно занимает лишь 47 место, а содержание его в земной коре не превышает одной сотой доли процента.
В недрах олово имеет две формы присутствия: рассеянную и минеральную. Представители последней и представляют промышленный интерес. Основным среди добываемых минералов выступает касситерит, содержащий в себе 78,8% олова, второстепенную роль играет станнин с 27,5% минерала.
К натуральным природным образованиям, содержащим в себе этот химический элемент, относятся:
- горные породы: базальты, диориты, дуниты,
- гранитоиды,
- глины,
- морская вода,
- почва,
- биомасса,
- зола, образовавшаяся при сжигании растений,
- каменные метеориты.
Твёрдая фаза. Минералы
Фактов встречи рассеянной формы данной фазы в отложениях не имеется. В то время как в минерал-концентраторах, на ряду с целым рядом других минералов, таких как: биотиты, гранаты, магнезиты, пироксены, турмалины и железо Fe +2 , олово в минеральной форме присутствует. Имеется также оно в изоморфной форме среди сульфидных залежей сфалеритов, пиритов и халькопиритов.
Самородные элементы, сплавы и интерметаллические соединения
Встречающиеся среди целого ряда геологических образований самородки цветных и драгоценных металлов нередко содержат в своём составе олово. Имеется оно и в сплавах с сурьмой и свинцом, с медью и сурьмой. В виде интерметаллических соединений его можно найти среди атакитов, звягинцевитов, стистаитов, таймыритов и штумырлитов.
Все эти образования присутствуют в следующих группах пород:
- интрузивных и эффузивных магматических,
- гидротермально и метасоматически изменённых,
- современного образования,
- осадочных.
Окисные соединения олова
Соединения олова с кислородом представлены в химии:
- Оксидом олова SnO2 – касситеритом.
- Оксидом двухвалентного олова SnO – коричневым оксидом.
- Оксидом четырёхвалентного олова SnO2 – оловянным ангидридом.
Касситерит
Основной промышленный минерал для извлечения олова, содержащий в себе почти четыре пятых искомого вещества. Представляет собой аморфный порошок белого цвета, плотностью 7036 кг/м 3 или кристаллы, не обладающие цветом, плотностью в 6950 кг/м 3 . Обе фракции в залежах бывают выделены в виде зёрен, отдельных скоплений, сплошных массивов.
Касситерит химически устойчив, плохо взаимодействует с жидкостями, имеет матовый блеск и раковистый излом.
Гидроокисные соединения
Образующиеся в результате взаимодействия полиоловянных кислот или с помощью других методов соединения:
- варламовит,
- гидромартит,
- гидростаннат меди,
- мушистонит,
- затвердевший магнетитный раствор олова.
Эти минералы не играют значительной роли в промышленном производстве металла.
Силикаты
Породообразующие соединения земной коры представлены в природе следующими оловосодержащими веществами:
- Малаятитом, образующим скопления, вызывающие интерес разработчиков полезных ископаемых.
- Пабститом – редким минералом группы бенитонитов, обнаруженном в окремнелом известняке.
- Стоказитом.
Шпинделиды
Значительная группа окаэдрических кристаллов. В их среде присутствует нигерит – минерал, имеющий в своём составе олово и названный так в честь страны своего нахождения – Нигерии.
Сульфидные соединения олова
При соединении с серой, олово образует ряд достаточно важных в промышленном отношении соединений:
- Герценбергит – минерал, имеющий бурую окраску.
- Берндтит – ярко-жёлтое вещество.
- Кестерит.
- Тиллит.
- Франкеит.
Станнин
По своему практическому значению второй среди оловосодержащих минералов, часто встречающийся на территории России. Оловянный колчедан класса сульфидов, обычно в сочетании с варламовитом представляющий треть имеющегося олова в месторождениях. Кристаллическое вещество с металлическим блеском, часто подверженное распаду.
Коллоидная форма
Клеевидные соединения олова являются промежуточной формой на пути: от горячих внутри земных растворов к твёрдым осаждённым минералам. Однако наряду с кремнистыми соединениями олова, коллоиды этого химического элемента также недостаточно изучены. Имеются факты, доказывающие высокий уровень растворимости оксида олова в жидкостях, содержащих хлор-кремний. Но для создания полной картины представления о формировании оловосодержащих минералов в земной коре, этого недостаточно.
Формы в жидкой фазе
Проводимые научные исследования и эксперименты свидетельствуют в пользу содержания олова в минеральных растворах с некоторой долей вероятности. Остаётся констатировать, что данный вопрос требует дальнейшего изучения.
Тем не менее, установленные в ходе проведённых экспериментов формы присутствия минерала в растворах вполне можно группировать следующим образом:
- Ионные соединения, в группу которых входят: галогениды, гидроксильные соединения, простые ионы олова и сульфиды.
- Комплексные соединения, образующиеся при растворении во фторированных средах касситерита.
- Олово-кремнистые и коллоидные соединения.
Способы добычи
Методы рудо добычи всегда определятся формой и условиями залегания. Проще всего поддаются разработке россыпные (аллювиальные) месторождения, насыщенные зернистыми песками.
Драгирование
Способ заключается в том, что со дна озёр, рек, искусственных водохранилищ или даже морей с помощью землесосных или многоковшовых драг извлекается россыпь, содержащее в своём составе олово.
Драга – это движущаяся землечерпальная машина, установленная на деревянном или стальном понтоне, которая спереди забирает подводный грунт, а сзади – за кормой выгружает обработанную породу в отвал. Тем самым этот перемещающийся по водной поверхности горно-обогатительный агрегат решает сразу несколько задач:
- Производит добычу полезного ископаемого.
- Осуществляет гравитационный процесс обогащения, включающий в себя грохочение, отсадку минерала и концентрирование.
- Углубляет русло водоёма.
В результате драгирования получается концентрат касситерита.
С помощью песковых насосов
Здесь производится первоначальное вскрытие верхнего слоя пустой породы с помощью специальной техники. После чего направленными под высоким давлением водяными струями размывается рудное тело, в результате чего образующиеся стоки поступают в нижерасположенный накопительный пруд.
Водо-грязевая суспензия при помощи песковых агрегатов подаётся вверх на галерею промывки. Далее жидкая фракция по промывным шлюзам стекает вниз, а более тяжёлый касситерит остаётся на дне, откуда затем забирается для отсадки и концентрирования. В результате процесса сырьё получается с 70-76% содержанием олова.
Рафинирование
Оловянное производство включает в себя не только извлечение и обогащение руд, но и выплавку с последующим рафинированием.
Выплавка производится в отражательных или специальных шахтных печах с использованием углеродсодержащих материалов. С помощью этого технологического процесса получают черновое олово. Непосредственно перед выплавкой руду для удаления ненужных пород подвергают обжигу или технологическому выветриванию.
Рафинирование – это очистка материала от примесей, с целью его дальнейшего использования в более концентрированном виде.
Термическое
Выполняется в изготовленных из стали котлах полусферической формы при температуре +300 0 C. С помощью термического рафинирования добиваются удаления:
- Железа и меди с помощью серы и угля.
- Мышьяка и сурьмы посредством сплавления их с алюминием.
- Свинца под воздействием хлорида олова.
- Висмута, вследствие проведения соединительных реакций с магнием и кальцием.
В результате чего концентрация олова в прошедшем рафинирование металле достигает 99,75-99,95%.
Электролитическое
С помощью данного метода, впервые опробованного на сильно загрязнённых боливийских рудах, достигается 99,98% очистка исходного материала. В основе его лежит процесс электролиза в ваннах при 30 0 C, куда добавляется электролит, содержащий в себе кислотный набор и двухвалентное олово.
Для использования при изготовлении полупроводниковых изделий сырьё, полученное после электролитического рафинирования, дополнительно подвергается зонной плавке, позволяющей достичь 99,995% чистоты металла.
Сфера применения
Благодаря своим свойствам: низкой температуре плавления, большому набору легко производимых сплавов, устойчивости к кислотным воздействиям, олово нашло широкое применение в ряде отраслей промышленности.
Непосредственно сам металл в значительной степени используется в качестве нетоксичного антикоррозийного покрытия, ценимого при изготовлении пищевой тары. Также он входит в состав припоев, химических реактивов, оловянного порошка и серого чугуна. Чаще всего его можно встретить в виде красивых декоративных покрытий, хотя также и на поверхности пребывающих в эксплуатации труб. Кроме того, олово служит в качестве анодного материала в химических источниках тока и является легирующим материалом в производстве титановых конструкционных сплавов.
Однако значительно большее распространение получили оловянные сплавы. Бронза, разнообразные припои, типографские краски, покрытие красителями текстиля и шерсти, сверхпроводники, жаропрочные материалы, гамма излучатели – всё это появилось на свет благодаря широкому набору сплавов этого серебристо-белого металла.
Месторождения в России и мире
Наиболее крупными залежами оловосодержащих руд в мире располагают:
- в Азии – Китай, Индонезия, Таиланд, Малайзия, Мьянма;
- в Южной Америке – Боливия, Бразилия, Перу;
- континент и страна Австралия.
На территории нашей страны имеются 271 рудных месторождений олова: 147 россыпных и 124 коренных. Располагаются они в Карелии, Иркутской и Магаданской областях, в Забайкальском, Хабаровском и Приморском краях, Еврейской АО Бурятии, Якутии и на Чукотке.
Мировые запасы
Подтверждённые мировые запасы оловянных руд составляют 8,174 млн. тонн. Из них в России сосредоточено 0,3 млн. тонн (91% располагается на территории Дальневосточного федерального округа).
Расположение залежей олова по континентам:
- Азия (без России) – 4,903 млн. тонн.
- Америка – 2,095 млн. тонн.
- Африка – 0,415 млн. тонн.
- Австралия – 0,247 млн. тонн.
- Европа (без России) – 0,214 млн. тонн.
Страны, добывающие олово
Мировыми лидерами олово добычи в 2019 году стали:
- Китай – 85,0 тыс. тонн.
- Индонезия – 80,0 тыс. тонн.
- Мьянма – 54,0 тыс. тонн.
- Перу – 18,5 тыс. тонн.
- Боливия – 17,0 тыс. тонн.
- Бразилия – 17,0 тыс. тонн.
- Конго – 10,0 тыс. тонн.
- Нигерия – 7,5 тыс. тонн.
- Австралия – 7,0 тыс. тонн.
- Вьетнам – 4,5 тыс. тонн.
- Малайзия – 4,0 тыс. тонн.
- Руанда – 3,0 тыс. тонн.
- Россия – 1,4 тыс. тонн.
- Лаос – 1,0 тыс. тонн.
Источник
Список стран с крупнейшим производством олова
Список крупнейших производителей олова в 2008 году показывает , Народная Республика Китай (150000 тонн), Индонезия (100000 тонн) и Перу (38000 тонн) , как наиболее важных мировых горнодобывающих стран в оловянной руды , доля которых в 333000 тонн , добытых во всем мире было 86,5 процента.
Крупные месторождения существуют в Восточной и Юго-Восточной Азии (Китайская Народная Республика, Индонезия, Малайзия, Вьетнам), в Южной Америке (Перу, Боливия, Бразилия), в Западной и Центральной Африке (ДР Конго, Нигер, Руанда, Нигерия) и Австралии. В Европе важные районы добычи полезных ископаемых находятся в России и Португалии. Были также месторождения оловянной руды в Германии, например в Саксонских Рудных горах: Альтенберг , Циннвальд , Эренфридерсдорф .
Основными производителями металлургического олова в 2007 году были Китайская Народная Республика (151 000 тонн), Индонезия (78 000 тонн) и Перу (36 000 тонн), на долю которых в совокупности приходилось 76,6 процента от 346 000 тонн, произведенных во всем мире. Важными производителями металлургического олова в Европе являются Бельгия и Россия.
Содержание
Производство, запасы и складская база
Показаны производство, запасы и складская база в тоннах. Геологическая служба Соединенных Штатов предлагает следующее определение этого: ресурсная база является частью идентифицированного ресурса , который отвечает конкретным минимальным физических и химических критериев для действующих горнодобывающих и производственных практик, в том числе для класса , Качество , толщина и глубина . Запасы — это та часть базы поставок, которую можно экономично добыть или добыть в данный момент. Этот термин не обязательно означает, что вытяжные системы установлены и работают. Резервы содержат только пригодные для использования вещества.
ранг | страна | продвижение | Резервы | База акций |
---|---|---|---|---|
1. | Китайская Народная Республика | 100 000 | 1 100 000 | 3 500 000 |
2. | Индонезия | 50 000 | 800 000 | 900 000 |
2. | Мьянма | 50 000 | 113 000 | k. А. |
4-й | Бразилия | 25 000 | 700 000 | 2 500 000 |
5. | Перу | 18 000 | 710 000 | 1,000,000 |
Шестой | Боливия | 18 000 | 400 000 | 900 000 |
7-е | Австралия | 7 000 | 150 000 | 300 000 |
8-е. | Вьетнам | 5 400 | 11 000 | k. А. |
9. | Малайзия | 4 000 | 250 000 | 600 000 |
10. | Демократическая Республика Конго | 5 800 | 150 000 | k. А. |
11. | Нигерия | 2400 | k. А. | k. А. |
12. | Руанда | 1,800 | k. А. | k. А. |
13. | Россия | 1,000 | 300 000 | 350 000 |
14-е | Лаос | 1,000 | k. А. | k. А. |
Другие страны | 200 | 180 000 | 200 000 | |
Мир | 290 000 | 4 800 000 | 11 000 000 |
Производство шахт по странам
Все цифры относятся к штатам в пределах их нынешних границ.
Ранг (2007) | страна | 1970 г. | 1980 г. | 1990 г. | 2000 г. | 2005 г. | 2006 г. | 2007 г. |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1. | Китай | 20 300 | 14 600 | 42 000 | 99 400 | 126 000 | 126 000 | 135 000 |
2. | Индонезия | 19,092 | 32 527 | 30 200 | 51 629 | 78 404 | 80 933 | 102 000 |
3. | Перу | 103 | 1,077 | 5,134 | 70.901 | 42 145 | 38 470 | 39 019 |
4-й | Боливия | 28 900 | 27,291 | 17 249 | 12 464 | 18 640 | 17 669 | 17 500 |
5. | Бразилия | 3,578 | 6 377 | 39 149 | 14 200 | 11 739 | 8 528 | 9 500 |
Шестой | Конго, ДР | 6 458 | 3,159 | 2,221 | 1,750 | 4,500 | 3500 | 3500 |
7-е | Вьетнам | 0 | 370 | 850 | 4 100 | 5 400 | 5 400 | 3500 |
8-е. | Нигер | 74 | 64 | 38 | 22-е | 3 100 | 3 100 | 3 100 |
9. | Руанда | 1,440 | 2 069 | 734 | 276 | 3 100 | 2600 | 2600 |
10. | Малайзия | 73,794 | 61 404 | 28 468 | 6 307 | 2 857 | 2398 | 2,500 |
11. | Россия | 27 400 | 34 000 | 15 000 | 2,500 | 3 000 | 3 000 | 2,500 |
12. | Австралия | 8 828 | 11 588 | 7 377 | 9 146 | 2 819 | 1,478 | 2,085 |
13. | Нигерия | 7 959 | 2,569 | 192 | 2 760 | 1,300 | 1,400 | 1,500 |
14-е | Мьянма | 254 | 1,290 | 653 | 212 | 708 | 923 | 900 |
15-е | Лаос | 1,380 | 290 | 500 | 408 | 450 | 450 | 450 |
16. | Таиланд | 21 778 | 33 685 | 14 635 | 1,930 | 158 | 190 | 120 |
17-е | Бурунди | 49 | 0 | 54 | 8-е | 4-й | 46 | 50 |
18-е | Мексика | 533 | 60 | 5 | 4-й | 17-е | 25-е | 25-е |
19-е | Португалия | 435 | 274 | 1,300 | 1,227 | 243 | 25-е | 25-е |
20-е | Уганда | 122 | 30-е | 25-е | Шестой | 2 | 2 | 2 |
Аргентина | 1,172 | 351 | 123 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Германия | 1,000 | 1,800 | 1 806 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Великобритания | 1,772 | 2 982 | 3 400 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Япония | 793 | 549 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Канада | 120 | 243 | 2 828 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Намибия | 1,044 | 1,070 | 900 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Зимбабве | 600 | 1,300 | 1,120 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Испания | 443 | 437 | 27 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Южная Африка | 1,980 | 2 913 | 1,140 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Чехия | 166 | 322 | 590 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Мировая добыча оловянной руды
В следующей таблице показано мировое производство оловянной руды в тысячах тонн.
|
|
|
|
|
|
|
|
Металлургическое производство по странам
Все цифры относятся к штатам в пределах их нынешних границ.
Источник