Металлы

В недрах Земли содержится достаточно большое количество металлов, но их доля в тех соединениях, из которых они могут быть извлечены для промышленных целей, весьма ограничена. При современных масштабах добычи, по предварительным оценкам, основные запасы таких металлов, как свинец, медь, золото, цинк, олово, серебро и уран, уже в ближайшие десятилетия могут быть исчерпаны. В то же время железо, марганец, хром, никель, молибден, кобальт и алюминий будут добываться в достаточном количестве даже в середине XXI в.

Самое необходимое, важное и широко потребляемое из всего металлического сырья – железо – четвертый по распространенности в земной коре элемелент. Его общие запасы составляют около 12 блн т. Надежно разведанные и используемые мировые запасы составляют примерно 100 млрд т. Наибольшими запасами железных руд располагают Россия (примерно 40% всех), Австралия, Канада, США и Бразилия. В одной только Курской магнитной аномалии сосредоточено около 30 млрд т железных руд, т.е. почти 1/3 мировых запасов.

Медь – второй по практической значимости металл. Ежегодная потребность в нем – 50 млн т. Если учесть, что запасы меди в известных месторождениях составляют 210–250 млн т, а всего может быть добыто 1–2 млрд т, то можно предположить, что в ближайшем будущем запасы меди будут исчерпаны. Около 37% месторождений меди находится в Чили. Медь как электропроводящий материал может быть заменена легким металлом – алюминием, занимающим третье место по распространенности в земной коре. Хотя в целом запасы алюминия велики – около 8,8% массы земной коры, однако только 0,008% этой массы содержится в бокситах, мировые запасы которых оцениваются в 6 млрд т. Примерно 1/3 таких запасов сосредоточена в Австралии. При ежегодном производстве алюминия 15–30 млн т и темпах его роста до 9% запасов бокситов хватит надолго. Тем не менее в настоящее время разрабатываются методы промышленного извлечения алюминия из повсеместно распространенных и практически неисчерпаемых пород: глины, алюмосиликатов вулканических пород, содержащих до 10% алюминия.

Запасы другого важнейшего легкого металла – магния – достаточно велики – около 2,1% массы земной коры. С учетом сегодняшних потребностей запасов магния хватит на долгое время.

В обыденной жизни относительно редко встречаются такие металлы, как титан, неодим, литий, рубидий, европий, тантал и др., но в природе они не так уж редки. Например, природные запасы рубидия примерно в 45 раз больше, чем свинца. Слово «редкий» часто означает, что тот или иной металл добывается в относительно небольших количествах, так как известны очень небольшие пригодные для рентабельной разработки его месторождения. Названные металлы – перспективные материалы для новой техники.

Титан – коррозионностойкий материал. Иногда его считают достойным соперником алюминия и стали. Применение титана в химической промышленности за последние десятилетия резко возросло. Тантал – необходимый компонент особо прочных кислото- и термостойких сплавов. Платина, палладий и родий широко применяются в качестве катализаторов. Существенная часть родия и палладия извлекается из радиоактивных отходов. Таким же способом можно получить теллур-99 – весьма ценный материал для производства сверхпроводников и предотвращения коррозии металлов и сплавов. Например, при весьма незначительной концентрации (до 0,1 мг/л) теллура железные изделия не ржавеют ни в водных, ни в солевых растворах, даже при повышенной температуре.

Решение сырьевой проблемы для многих важных металлов можно связать с освоением более бедных месторождений. При этом можно достичь неплохой производительности, о чем свидетельствует переработка оловянной руды: добываемую руду, содержащую около 0,3% олова, путем обогащения превращают в концентрат с 40%-ным его содержанием, из которого и получают металл. В большинстве случаев разработка бедных месторождений сопряжена с большими затратами электроэнергии. Она может быть рентабельной при внедрении новых технологий.

Предполагается, что для добычи сырья некоторых металлов уже в ближайшем будущем существенно возрастет объем работ под водой. На глубине меньше 130 м находятся обогащенные морские отложения, содержащие благородные и тяжелые металлы: олово, золото, платину, железо, вольфрам, хром и др. Например, железные и марганцевые тихоокеанские конкреции содержат в среднем около 25% марганца и железа, а никель, медь, кобальт и титан в концентрациях составляют 1,5–3,5%. Общие запасы данных конкреций – более 1500 млрд т при ежегодном пополнении в 10 млн т.

В морских водах Земли растворены: около 4,5 млрд т урана; примерно по 3 млрд т марганца, ванадия и никеля, 6 млрд т золота (около 1 т на каждого жителя планеты!). Однако концентрация их сравнительно мала. Тем не менее, если в будущем промышленное опреснение морской воды будет производиться в больших масштабах, то отходы солей, обогащенные в 3–4 раза, могут стать сырьем, вполне пригодным для извлечения содержащихся в нем металлов.