Урок на тему "руды черных и цветных металлов". Руда черных металлов

Руды черных металлов

Чтобы получить металл, нужна руда. Неудивительно, что одно из самых древних занятий человека - горнорудное производство, т.е. поиск, разведка, добыча и переработка руд.

К чёрным металлам относят железо, марганец, хром, титан, ванадий. Руду недостаточно добыть, из неё ещё нужно извлечь полезный компонент, чтобы выплавить металл. В результате неизбежно происходит загрязнение окружающей среды. Если в Средние века добыча чёрных металлов была залогом экономического процветания для многих стран, то сегодня, оберегая и охраняя природу, многие государства уже отказываются от добычи руды открытым способом, как на Курской магнитной аномалии, предпочитая закрытый шахтовый метод добычи. Ведь ежегодно из земли извлекается почти миллиард тонн руды. Пустая порода, извлечённая из недр при добыче руды, - это большая экологическая проблема для районов, где идет активная добыча полезных ископаемых - прим.. Металлургические комбинаты тратят огромные средства на установку очистительных фильтров, не позволяющих всем вредным отходам производства попадать в окружающую среду. Однако без добычи руд чёрных металлов не было бы прогресса в развитии цивилизации.

Благородные металлы - золото, серебро, платина ценились всегда благодаря изысканному виду, мягкости и уникальным свойствам (золото, например, очень стойкое; серебро обладает дезинфицирующим свойством).

«Золотая лихорадка»

Едва прослышав о находках золота, тысячи людей теряли покой, заболевали «золотой лихорадкой» и устремлялись в глухие и дикие края в надежде разбогатеть. Одна из самых известных «лихорадок» связана с освоением золотых россыпных месторождений Аляски. Золото в природе может находиться в коренных месторождениях (жилах - прим.) либо в виде россыпей, когда драгоценный металл вместе с речным песком из разрушенной жилы перемещается водой и складируется по берегам рек и ручьёв. Реки впоследствии могут поменять своё русло, уйти от своего прежнего места, а россыпь останется.

Среди золотого песка могут попасться и самородки - достаточно крупные куски металла. В 1896 году Америку облетела весть о богатейших россыпных месторождениях, найденных старателями в долине ручья Клондайк. На поиски золота устремились многочисленные золотоискатели, многие из которых были совершенно не подготовлены к тяготам старательского быта. Об эпопее добычи клондайкских россыпей красочно рассказал Джек Лондон. Но россыпные месторождения быстро истощаются. Самые богатые россыпи были выработаны за несколько десятилетий.

Крупнейшее месторождение золота находится в Южной Африке в провинции Витватерсранд. Отсюда получают до 50% от всего объёма добычи этого металла в мире.

Цветные руды

К рудам цветных металлов относятся известные с древности медь, олово, свинец, ртуть, цинк. Они были востребованы на всем протяжении человеческой истории. Но в последние десятилетия, когда структура экономики стала более прогрессивной, без них просто не обойтись. Цветные металлы - это электротехническая, авиационная, космическая промышленность, производство полупроводников, катализаторов, автомобильных фильтров и др.

Радиоактивность - свойство металлов, о котором стало известно только в XX веке. Оно связано со способностью некоторых элементов - урана, тория, радия, циркония - излучать энергию особого типа - прим.. Это свойство используется в атомной энергетике. Однако выяснилось также, что отходы такого производства обладают смертоносными свойствами. Пока проблема ядерных отходов остаётся нерешённой.

Вторичное использование месторождений

Добыча руды с древности и до недавнего времени не обходилась без отходов - отвалов пустой породы. Современные методы дают возможность извлекать руду и из этих отвалов. Как правило, получают не очень большое количество, но в современном мире, когда недра Земли постепенно истощаются, вторичное использование месторождений приобретает всё большее значение.

Дата: 18.10.2017 Класс: 4 урок 7
Тема: Полезные ископаемые. Руды чёрных металлов. Руды цветных металлов (стр 33­38)
Цель урока: организация деятельности учащихся по восприятию, осмыслению и запоминанию знаний о видах полезных ископаемых и их роли в жизни
человека.
Задачи: Создать условия для:
усвоенияучащимися знаний о терминологии, характеризующей полезные ископаемые, о возможностях применения полезных ископаемых.
осознания учащимися ценности изучаемого материала о полезных ископаемых.
Ожиджаймый результат; умения делать сравнение, обобщение, выводы, устанавливать причинно­следственные связи и делать умозаключения; умения
работать и взаимодействовать в группе одноклассников.
Деятельность учителя
3
мин.
10
мин.
I. Организационный момент. Приветствует учеников, проверяет готовность к
уроку, желает успеха. Для создания психологической атмосферы проводит игру
«Солнечный зайчик»
­ Возьмите себя за руки и улыбнитесь друг другу. Скажите, что вы сейчас
почувствовали?
II. Проверка пройденного материала.
По стратегии «Таблица Фила» проводит проверку домашней работы.
Таблица Фила
Точная
информация
Свое
мнение
Вопросы по
План текста
тексту
Деятельность обучающихся
Осмысливают поставленную цель.
Ученики берутся за руки. Говорят то,
что почувствовали от прикосновения
своих одноклассников.
наглядности
Демонстрируют свои знания, умения
жизни и творчеству М. Горького (по
домашней работе.)
Таблица Фила
15
мин.
III. Актуализация знаний
Работая в группах, ученики самостоятельно изучают новый материал.
В ходе обсуждения составляется план.)
Значен
ие
термин
аВиды
Полез
ные
ископ
аемы
Примен
ение
е
Где и
как
Деятел
добыв
ьность
аются
человек
а по
добыче
охрана

1 группа ­ Что называют полезными ископаемыми? Что такое месторождения?
2 группа – ­ Что называют шахтой, карьером?
­Вы посажены в группы.Какой первый шаг, надо сделать, чтобы найти ответить с группой на все поставленные вопросы? (распределить роли в
группе: организатор,
В учебнике на с.64­65 прочитайте материал о видах полезных ископаемых.
Руды чёрных металлов
Места, где находятся полезные ископаемые в количествах, достаточных для разработки, называют месторождениями полезных
ископаемых.(вывесить на доску, а у детей на партах)

В) Знакомство с полезными ископаемыми
Казахстан занимает третье место после России и Украины в СНГ по запасам железной руды (16,6 млрд т). Месторождения находятся в
основном в Северном Казахстане, где сконцентрировано 85% разведанных запасов железной руды. Особое значение имеют Качарское и
Соколовско­Сарбайское месторождения.
Сарбайское месторождение железа было открыто в 1948 году летчиком М. Сургутановым. Во время перелета над месторождением он
обратил внимание на резкое отклонение стрелки компаса под влиянием магнитной аномалии. Вскоре было открыто редкое месторождение железа.
Руды этих месторождений высокого качества и содержат 50­60% чистого железа. Руды осадочного происхождения встречаются в месторождениях
Аятское и Лисаковское в Костанайской области и добываются открытым способом на глубине 30 метров. Содержание чистого железа в руде 37­
40%. Небольшие месторождения железной руды имеются в Карагандинской (Кентобе, Каратас) и Северо­Казахстанской (Атансор) областях.
Сообщение детей (показывают на карте)
Марганец. (темный пурпурный)К наиболее крупным месторождениям марганца относятся Атасуское и Жездинское, расположенные в
Центральном Казахстане. В местных рудах содержание марганца достигает 27%. Месторождения марганца были также обнаружены в Сарыарке (в
частности, в Улытау), Каратау и Мангыстау.
Хром. 99% месторождений хрома встречается в Мугоджарских горах. Большой известностью пользуются Кемпирсайская и Донская группы
месторождений, содержащих высококачественные руды. Месторождения хромитов открыты также в Костанайской и Воcточно­Казахстанской
областях.
Казахстан вышел на второе место в мире по запасам и годовой добыче хромитовых руд (темный зеленый). Эти руды являются обязательным
компонентом при выплавке нержавеющей стали. Хром экспортируется в 40 стран мира. 97% хромитов в СНГ добывается в Казахстане.
Никель (зеленый). Значительные запасы никеля сосредоточены в Мугоджарах. Более 40 крупных месторождений никеля находятся в

БурыкталеКемпирсайского массива в Актю­бинской области» Большие запасы высококачественного никеля разведаны в месторождениях Аккарга
и Актау в Ко­станайской, Карагандинской и Восточно­Казахстанской областях.
Алюминий (светлый желтый). Основное алюминиевое сырье Казахстана ­ бокситы. Главные месторождения расположены на северо­
востоке Сарыарки (окрестности Астаны) и в Тургайском прогибе (Амангельдинская группа). В них запасы бокситов незначительны. Поэтому
изыскивается возможность использовать другие источники сырья, в составе которых содержится глинозем. Казахстан занимает одно из первых
мест в СНГ по производству алюминия.
Медь (зеленый). Казахстан обладает богатейшими запасами медной руды. Основные промышленные типы руд ­ медистые песчаники (71%) и
медно­порфировые (24%). Самым крупным месторождением руды медистых песчаников является Жезказган. Жезказганские рудные
месторождения по своему потенциалу занимают первое место в СНГ и второе место в мире. Казахстан по добыче меди занимает седьмое место в
мире. 92% меди экспортируется в зарубежные страны.
Крупные месторождения руды медно­порфирового типа ­ Коунырат, Бозшаколь. Они разрабатываются открытым способом, но руды отличаются
невысоким содержанием металла.
Полиметаллы. Полиметаллические руды содержат ценные компоненты ­ свинец и цинк, а также медные соединения, золото, серебро и
другие металлы. Богатейшие месторождения свинца и цинка ­ Риддерское, Зыряновское и другие ­ находятся на Рудном Алтае. В местных рудах
много металлов. Полиметаллические месторождения имеются в Текели ­ в Жунгарском Алатау, в Ачисае и Мыргалымсае ­ в горах Каратау. В
последние годы разведаны богатые месторождения свинца в Центральном Казахстане (Кызылеспе, Каскаайгыр и др.).
Золото. В Казахстане имеется 190 месторождений золота. Золото добывается на востоке республики ­ на Алтае, в районе Калбинского
хребта, на северо­западе ­ в Жетыгаринском районе Костанайской области. Золотоносные месторождения на северной окраине Центрального
Казахстана (Степняк, Аксу, Майкаин) представлены кварцевыми жилами, вторичными кварцитами и россыпями. Месторождения в районе
Калбинского хребта тоже содержат кварцевые жилы и россыпи. Небольшие кварцевожильные месторождения есть в Жунгарском и Заилийском
Алатау.
Редкие металлы. К этой группе относятся вольфрам, молибден, ванадий, висмут, сурьма и др. По количеству и промышленному
значению месторождений Центральный Казахстан занимает первое место в СНГ. Некоторые редкие металлы (кадмий, индий, висмут, селен, ртуть
и др.) имеются также в полиметаллических месторождениях Жунгарии и Алтая.
Железная руда ­ это полезное ископаемое, из которого получают железо.
К железным рудам относятся красный железняк, магнитный железняк, бурый железняк.
Красный железняк (гематит) содержит 70% железа. Он красного цвета, имеет полуметаллический блеск, оставляет на
керамической плитке вишнево­красную черту, твердый (оставляет царапину на стекле), тяжелее воды. Это основная руда для получения
железа.
Магнитный железняк (магнетит) содержит до 73% железа. Он черного цвета, имеет металлический блеск, тверже стекла, оставляет на
керамической плитке черту черного цвета, тяжелее воды. Эта руда имеет очень большое значение для народного хозяйства.
Бурый железняк (лимонит) содержит до 60 % железа. Цвет бурого железняка различный ­ бурый, желтый, черный; он мягче стекла, на
керамической плитке оставляет черту бурого цвета, тяжелее воды. Эта руда наиболее распространена на поверхности Земли.
Из железной руды выплавляют чугун, сталь, железо. А из них в свою очередь изготавливают предметы быта: ножи, ножницы, детали
машин, вагонов, тракторов, железнодорожные рельсы.

В некоторых местах железная руда залегает неглубоко, в таких месторождениях ее добывают открытым способом. Сначала пласт взрывают,
а потом в образовавшемся карьере огромные экскаваторы черпают руду и грузят ее в машины или железнодорожные вагоны.
В других местах руда залегает глубоко, тогда для ее добычи роют глубокие шахты.
На физической карте месторождения железной руды обозначают черным треугольником.
По запасам железной руды Казахстан занимает среди других стран мира одно из первых мест. Более 85 % всего запаса железной руды
республики сосредоточено в Костанайской области.
Самое крупное Соколовско­Сарбайское месторождение было открыто с помощью самолета (что повлияло на магнитную стрелку прибора
самолета?). Другие месторождения железной руды имеются в Сарыарке, на севере Арала.
Учитель рассказывает, как добывают железную руду в рудниках и в карьерах открытым способом.
В нашей стране добывают железную руду в основном открытым способом, так как этот способ добычи является выгодным.
Показывает наиболее крупные месторождения железных руд на карте.
Из железной руды получают чугун и сталь. Они не встречаются в природе в чистом виде. Металл находится в смеси с другими веществами.
Сначала в доменных печах выплавляют из руды чугун. В настоящее время доменные печи полностью механизированы. Высота печей превышает 10­
этажный дом, снаружи они покрыты стальным каркасом.

Небольшие вагонетки беспрерывно доставляют в домну руду и кокс. Из нижнего отверстия домны постоянно вдувают горячий воздух. В
домне происходит восстановление железа из окислов.
Температура внутри печи достигает 20 000 С. Металл, находящийся в составе руды, плавится и стекает вниз, накапливается на дне печи.
Собравшийся металл понемногу вытекает из нижнего отверстия печи в огромный ковш, расположенный на движущейся по железным рельсам
вагонетке. Далее подвижный ковш разливает чугун в формы.
Доменная печь
(схематическое изображение)

Доменная печь
Остыв, затвердевший чугун, отправляют в плавильные печи. Здесь выплавляют из чугуна сталь.
В Казахстане самый крупный завод, где выплавляют сталь, находится в городе Темиртау. На этом
заводе начинал свой трудовой путь в качестве сталевара первый Президент нашей Республики Нурсултан
Назарбаев.

Это интересно
Рассказ учителя.
В организме человека тоже есть металлы. Больше всего в организме человека железа, и большая его часть находится в крови в особых тельцах­
эритроцитах. Они живут до 100 дней и заменяются новыми. За жизнь у человека вырабатывается 500 кг эритроцитов. Для этого ему нужно 0,5 кг
железа. Железо поступает в организм человека с пищей. Больше всего железа в морской капусте, печени говяжей, фасоли, петрушке, овсянке и т.

Маслянист и бур.
Та, что есть в фонтане этом,
Всем нужна зимой и летом.
В ней потом найдут бензин,
И мазут, и керосин. (Нефть)
2.Черный­черный порошок
Очень нам зимой помог.
Им мы печку разжигали,
То­то было жара!
Кочергой его мешали,
Словно кочегары.
Этот порошок, друг мой.
Добывают под землей. (Уголь)
3. Мне, ребята, после плавки
Сталью быть охота.
Сталь нужна и для булавки,
И для космолета.
А сама­то я невзрачна,
Темною бываю.
Под землей, в пещерах мрачных
Часто залегаю. (Руда)
4. Покрывают им дороги,
Улицы в селении,

А ещё он есть в цементе.
Сам он удобрение. (Известняк)
5. Этот мастер белый – белый.
В школе не лежит без дела:
Пробегает по доске,
Оставляет белый след.
Потолок наш тоже белый,
Ведь и он побелен … (Мелом)
6. Одну её не едят,
А без неё мало что едят. (Соль)
7. На кухне у мамы помощник отличный,
Он синим цветком расцветает от спички. (Природный газ)
8. Росли на болоте растения…
А теперь это топливо и удобрение. (Торф)
Задание для группы:
1 группа: Прочитать текст, ответить на вопросы и выполнить задания.
2 группа:Описать предметы из чугуна и стали, встречающиеся в повседневной жизни.
3 группа: Обозначить на контурной карте месторождения железной руды.
IV. Закрепление урока. Проблемные вопросы.

V. Итог урока. – Сегодня мы с вами, ребята, убедились в том, что правда у
каждого человека своя. Возможно, вы в своем возрасте еще не решили, каких
жизненных принципов вы будете придерживаться в дальнейшей жизни, но я
уверена в том, что вы сделаете верный выбор. Проводит рефлексию.
­ Понравился ли вам урок?
­ Что было трудным для вас?
­ Что вам больше понравилось?
VI. Домашняя работа. Стр 33­38
10
мин.
5
мин.
2
мин.
Ученики демонстрируют свои
знания.
Оценивают работу своих
одноклассников.
На стикерах записывают свое
мнение по поводу урока.
Таблица Фила
Дерево Блоба
стикеры
Записывают домашнюю работу в
дневниках.

Руды черных металлов

Элементы этой обширной группы, как правило, не образуют собственных минералов и присутствуют в виде изоморфных примесей в минералах более распространенных элементов. Помимо четырех рассматриваемых ниже элементов, сюда относятся рубидий, кадмий, индий, скандий, рений, селен и теллур.

Уран. Переработка 1 кг урана позволяет произвести столько же энергии, сколько дает сжигание 15 т угля. Урановые руды служат сырьем для получения других радиоактивных элементов, таких как радий и полоний, и разных изотопов, в том числе легких изотопов урана. Главные минералы урановых руд – урановая смолка уранит (настуран) и карнотит (желтый урано-ванадиевый минерал, образующий вкрапленность мелких зерен в песчаниках).

Большая часть запасов урана США сосредоточена в грубо- и тонкозернистых карнотитовых песчаниках с настураном, разработка которых ведется в штатах Аризона, Колорадо, Нью-Мексико, Техас, Юта, Вашингтон и Вайоминг. В Юте имеется крупное месторождение урановой смолки (Мэрисвейл). В США в 1995 общий объем добычи урана составлял 2360 т (в 1980 – 20 тыс. т). Почти 22% электроэнергии в США вырабатывается атомными электростанциями, на которых действуют 110 ядерных реакторов, что гораздо выше соответствующих показателей в других странах. К примеру, в СССР в 1987 имелось 56 действующих реакторов и 28 – на стадии проектирования. Ведущее место в мире по уровню потребления атомной энергии занимает Франция, где АЭС вырабатывают ок. 76% электроэнергии (1995).

Наибольшими разведанными запасами урана (1995) обладают Австралия (ок. 466 тыс. т, более 20% мировых запасов), Казахстан (18%), Канада (12%), Узбекистан (7,5%), Бразилия и Нигер (по 7%), ЮАР (6,5%), США (5%), Намибия (3%), Украина (3%), Индия (ок. 2%). Крупное месторождение уранита Шинколобве находится в Демократической Республике Конго. Значительными запасами располагают также Китай (провинции Гуандун и Цзянси), Германия и Чехия.

После недавнего открытия богатых урановых месторождений в Канаде эта страна по запасам уранита заняла первое место в мире. В России промышленные запасы урана сосредоточены в основном в пределах Стрельцовской кальдеры в Восточном Забайкалье. Недавно разведано крупное месторождение в Бурятии.

Торий применяется для легирования сплавов и является потенциальным источником получения ядерного топлива – легкого изотопа урана-233. Единственный источник тория – желтые полупрозрачные зерна монацита (фосфата церия), содержащие до 10% тория и встречающиеся в прибрежно-морских и аллювиальных отложениях. Россыпные месторождения монацита известны в Австралии, Индии и Малайзии. «Черные» пески, насыщенные монацитом в ассоциации с рутилом, ильменитом и цирконом, распространены на восточном и западном (более 75% добычи) побережьях Австралии. В Индии месторождения монацита сосредоточены вдоль юго-западного побережья (Траванкор). В Малайзии монацит добывают из аллювиальных оловоносных россыпей. США располагают небольшими запасами тория в прибрежно-морских россыпях монацита во Флориде.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Алмазы. Самые известные из драгоценных камней – алмазы играют также важную роль в промышленности благодаря их исключительно высокой твердости. Технические алмазы используются главным образом как абразивные материалы для шлифовки и полировки, а также для бурения твердых пород. Ими армируют металлорежущий инструмент. Из природных алмазов лишь небольшая часть (по массе) ювелирная, остальные – технические кристаллы неювелирного качества (борт и карбонадо). Борт и карбонадо (черные алмазы) – это плотные скрытокристаллические или зернистые агрегаты. Технические алмазы получают также искусственно. В США производятся только синтетические алмазы. Природные алмазы обнаружены в Арканзасе и Колорадо, однако их добыча экономически нецелесообразна.

Обычно алмазы встречаются в трубчатых телах – трубках взрыва (диатремах), сложенных вулканической породой – кимберлитом. Однако существенная часть алмазов добывается из аллювиальных россыпных месторождений, образовавшихся в результате размыва кимберлитовых трубок. Около 90% мировой добычи природных технических алмазов в 1993 приходилось на долю пяти стран: Австралии (44,3%), Конго (ДРК, 16,2%), Ботсваны (12,2%), России (9,3%) и ЮАР (7,2%).

Мировая добыча алмазов в 1993 составила 107,9 млн. каратов (единица массы драгоценных камней карат равен 200 мг); в том числе технических алмазов было добыто 91,2 млн. каратов (84,5%), ювелирных – 16,7 млн. каратов (15,5%). В Австралии и Конго (ДРК) доля ювелирных алмазов составляет всего 4–5%, в России – ок. 20%, в Ботсване – 24–25%, ЮАР – более 35%, в Анголе и Центральноафриканской Республике – 50–60%, в Намибии – 100%. В России алмазы добывают в основном в Якутии (Саха), в россыпях встречаются алмазы на Урале. Крупные месторождения алмазов открыты в Архангельской области (коренные и россыпи).

Слюды. Промышленное значение имеют два вида природной слюды: мусковит и флогопит. Слюда ценится за весьма совершенную спайность, прозрачность и прежде всего за высокие тепло- и электроизоляционные свойства. Листовая слюда применяется в электротехнической промышленности как диэлектрик для конденсаторов и в качестве изоляционного материала. Ведущий в мире производитель листовой слюды – Индия, где в 1995 было добыто 6 тыс. т листового мусковита (при мировой добыче 7 тыс. т). Крупные месторождения листовой слюды известны в Бразилии и на Мадагаскаре. В России листовой мусковит из пегматитов добывается в основном в Мамско-Чуйском районе Иркутской области и в Карело-Кольском регионе. Мусковитные пегматиты известны также в Восточном Саяне (по р. Бирюса). Добыча флогопита ведется на Кольском полуострове, Алдане и в Прибайкалье. Крупнейшее месторождение флогопита разведано на Таймыре.

Скрап (молотые отходы производства листовой слюды и другой слюдяной продукции) и мелкочешуйчатая слюда используются для изготовления минеральных красок, мягких кровельных материалов, резиновых изделий, в частности автопокрышек, как теплоизолятор в паровых котлах, для лощения бумаги, при бурении нефтяных скважин и проч. Природная мелкочешуйчатая слюда встречается в гранитах, пегматитах, гнейсах, метаморфических сланцах и глинистых отложениях. США занимают первое место в мире по производству слюдяного скрапа и мелкочешуйчатой слюды, причем 60% продукции приходится на долю Северной Каролины (пегматиты). Большие запасы мелкочешуйчатого мусковита заключены в гнейсах Северного Казахстана.

Оптический кварц и пьезокварц. Кварц по распространенности в земной коре занимает второе место после полевых шпатов, но его чистые бездефектные кристаллы (бесцветные прозрачные – горный хрусталь; темные, почти черные, просвечивающие или непрозрачные – морион) встречаются крайне редко. Между тем, именно такой кварц играет важную роль в оптических приборах (горный хрусталь) и в современных средствах связи, радиотехнике, электронике, гидроакустике, дефектоскопии, в кварцевых часах и многих других устройствах, использующих пьезоэлектрические свойства кварца (пьезокварц – горный хрусталь и морион). Самое важное применение пьезокварца – частотные фильтры и стабилизаторы частот в электронных приборах, микрофонах и проч.

Основной поставщик природного пьезокварца (горного хрусталя) – Бразилия. В США в Арканзасе добывают высококачественные кристаллы горного хрусталя, который широко используется в ювелирных изделиях. Там же добывают кварц с дефектами, непригодный для электроники, но использующийся для выращивания искусственных кристаллов пьезокварца. В 1995 в США добыто 500 т такого кварца и произведено на его основе 300 т кристаллов синтетического кварца.

В России кристаллы горного хрусталя добывают на Южном и Приполярном Урале и на Алдане. На Украине добывают преимущественно морион из пегматитов Волынской возвышенности. Месторождения горного хрусталя разрабатываются в Казахстане.

Руды черных металлов входят в состав всех как изверженных, так и осадочных горных пород, но под названием черных руд понимают такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо. Железные руды (рис.1) встречаются лишь на ограниченных пространствах и только в известных местностях. По химическому составу представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнитный железняк или магнетит, железный блеск и плотная его разновидность красный железняк, бурый железняк, к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, железняк в его разновидность сферосидерит. Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.

Начало применения железа относится к ІІІ тысячелетию до н.э., когда люди из метеоритов делали орудия труда и охоты, украшения. В I тысячелетии до н.э. люди начали выплавлять железо из руд, на смену бронзовому веку пришел век железа. С развитием металлургии бурые железняки начали плавить в домнах сначала на древесном угле, а с ХIХ в. на каменном угле и коксе. Из чугуна научились выплавлять сталь. А в ХХ в. и высококачественные легированные стали путем добавок марганца, хрома, титана, никеля, кобальта, ванадия, вольфрама, молибдена, ниобия, тантала.

Рис.1. Железная руда

Среди железорудных месторождений формации коры выветривания выделяются три типа - россыпные, остаточные (бурожелезняковые и мартитовые руды) и зоны окисления (железные шляпы). Важное промышленное значение имеют лишь остаточные месторождения. Остаточные месторождения образуются главным образом на гипербазитах, габбро, диабазах и базальтах, а также на железистых осадочных и метаморфических породах. При выщелачивании силикатов и выносе из коры выветривания кремнезема, серы и щелочей на месте накапливаются гидроксиды и оксиды железа, алюминия, марганца, хрома, титана, кобальта, никеля и других компонентов. Устойчивые к выветриванию минералы (магнетит, хромшпинелиды, ильменит и др.), содержащиеся в материнских породах, концентрируются в коре выветривания, обогащая железные руды повышенными содержаниями хрома, титана, никеля, ванадия, кобальта.

Бурожелезняковые природно- легированные руды формируются при выветривании ультраосновных и основных пород и руд других формаций (сидеритовых, оолитовых и др.). К такому типу относится месторождение Бильбао в Испании, где лимонитовые и гематито- вые рудные тела мощностью до 30 м образовались по первично сидеритовым и анкеритовым залежам длиной до 3 км и шириной до 1 км. Аналогичные месторождения известны в СРВ (Тхайнгуен), Алжире, Гвинее, Индонезии, в Новой Каледонии, на Кубе и Филиппинах. Содержание железа в рудах достигает 60 %.

Породы железисто-кремнистых (джеспелитовых) формаций в средне- и позднедевонские этапы корообразования подвергались интенсивному выветриванию с разложением щелочных и щелочноземельных силикатов, окислением (мартитизацией) магнетита, выщелачиванием кремнезема и образованием богатых железных руд. Такие руды формируют мощные и глубоко уходящие вниз по разрезу вертикального профиля залежи на некоторых месторождениях KMA.

Все известные в KMA богатые железные руды представлены двумя генетическими типами: остаточными и осадочными. Залежи богатых руд располагаются в верхних (головных) частях железистых кварцитов. Богатые руды, как правило, наследуют текстуру и минеральный состав железистых кварцитов и представляют собой тяжелые (объемная масса 3-3,8), слабомагнитные, мелко- и тонкозернистые породы, сложенные мартитом, магнетитом (редко), железной слюдкой, карбонатом (сидерит и кальцит), тонкочешуйчатыми гематитом и гидрогематитом, гидрогетитом и хлоритом типа шамозита. Контур залежей железных руд определяется контуром выходов железистых кварцитов под осадочные породы. Вследствие этого залежи богатых руд обычно вытянуты по простиранию при относительно небольшой ширине вкрест простирания. Большое значение в формировании морфологии залежей имел также эрозионный размыв богатых железных руд.

На участках высоких абсолютных отметок, обычно на широких полях железистых кварцитов, богатые руды имеют небольшую мощность или вообще отсутствуют. На месторождениях, расположенных в юго-западной части КМА, где зоны железистых кварцитов линейно вытянуты, мощность богатых железных руд огромна, а протяженность залежей по простиранию измеряется десятками километров. К легирующим металлам относятся: марганец, хром, титан, ванадий, никель, кобальт, молибден, вольфрам в основном применяются как легирующие добавки для изготовления легированных сталей.

Марганец

Марганцевые руды использовались с конца XVIII в. для изготовления красок и медицинских препаратов. В связи с развитием черной металлургии марганцевые руды начали широко применяться со второй половины XIX в. В настоящее время металлургия является главным потребителем марганца. Добавка марганца повышает вязкость стали, ее твердость и ковкость, способствует переходу в шлак многих вредных примесей. В небольших количествах марганец используется в электротехнической, химической и керамической промышленности. Основными месторождениями марганцевых руд в на постсоветском пространстве являются Никопольское (Украина) и Чиатурское (Грузия). Никопольское месторождение (Днепропетровская область) является крупнейшим месторождением, запасы его оцениваются в 1 млрд. т (мировые ресурсы этих руд - 3 млрд. т). Из всех запасов руд месторождения 80 % представляют собой пиролюзит, а остальные - карбонатные руды. Содержание марганца в зависимости от пласта, участка и т. д. изменяется от 23 до 31 %, но в среднем по бассейну оно составляет 27-28 %.

Рис.2. Пиролюзитовая руда

Добываемые, в основном пиролюзитовые руды (рис.2) более богаты, чем карбонатные. Пустая порода кремнеземистая. Развитие бассейна, являющегося основной базой черной металлургии страны, идет в направлении расширения добычи открытым способом, магнитного обогащения и окускования концентратов. Южнее г. Запорожье разведано мощное Больше-Токмакское месторождение карбонатных марганцевых руд со средним содержанием марганца 20 %. Руда легко обогащается до содержания 27 % Мn при 0,17 % Р. Пустая порода основная, что повышает ценность этой руды. Это месторождение пока не разрабатывается.

Чиатурское месторождение является вторым после Никопольского по значению и запасам. Запасы его оцениваются в 180 млн. т сравнительно богатой руды двух минералогических типов: смеси пиролюзита с псиломеланом и карбонатных руд. Содержание марганца колеблется от 25 до 47 %, фосфора - 0,18-0,2 %. Низкое содержание железа дает возможность выплавлять богатые сорта ферромарганца. Основная часть руды обогащается промывкой и магнитной сепарацией. Месторождение интенсивно разрабатывается и является поставщиком качественных руд для ферросплавной промышленности. Кроме этих месторождений на Урале, в Казахстане и Западной Сибири есть ряд других, но с гораздо меньшими запасами менее качественных руд. Из зарубежных месторождений наибольшее значение имеют Бразильское (район г. Рио-де-Жанейро, 60 млн. т, 48-51% Mn), Золотого Берега (Гана, 30 млн. т, 46-61% Mn), Южно-Африканское (50 млн. т, 40-50% Mn), индийские и ряд других.

Хром

Хромсодержащие руды были впервые выявлены на Урале в 1799 году. В начале XIX в. они использовались в качестве огнеупорного материала для футеровки металлургических печей, получения красок и дубителей кожи. В конце XIX в. хром начал широко использоваться в качестве легирующего металла. В настоящее время основным потребителем хромо содержащих руд является металлургическая промышленность 65%, остальные используются в огнеупорной и химической промышленности. Хром применяют для производства нержавеющих, жаропрочных, кислотоупорных, инструментальных и других сталей.

Хромиты (хромовые руды) - природные минеральные агрегаты, содержащие хром в концентрациях и количествах, при которых экономически целесообразно извлечение металлического хрома и его соединений. Собственно рудным компонентом являются так называемые хромшпинелиды; по составу среди них выделяют хромит, магнохромит, алюмохромит и хромпикотит. Термин «Хромит» иногда применяется также для обозначения всей минеральной группы хромшпинелидов. В ассоциации с хромшпинелидами в хромитах постоянно встречаются серпентин, оливин, хлориты, иногда хромсодержащие гранаты. Местами с ними парагенетически связаны элементы платиновой группы. По областям применения хромиты делят на металлургические, огнеупорные и химические.

Титан

Титан был открыт в 1791 году, но применяться начал лишь с середины XX в. Свойства титана уникальны: температура плавления 1725 0 . Титан отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Титановые сплавы, отличающиеся высокой прочностью, ковкостью и свариваемостью, применяются в космической технике, авиационной, автомобильной, судостроительной, пищевой и медицинской отраслях промышленности. Карбид титана применяется для изготовления сверхтвердых сплавов, двуокись титана для производства стойких титановых белил, пластмасс и в целлюлозно-бумажной промышленности.

Рис.3. Ильменит

Месторождения титановых руд делятся на магматические, экзогенные и метаморфогенные. Магматические месторождения связаны с ультраосновными, основными и щелочными породами, содержат 7-32% TiO2. Встречаются вкрапленные и сплошные титановые руды, имеющие пластовую или жилообразную форму. Переходы между вкрапленными и сплошными титановыми рудами обычно постепенные. Наряду с ильменитом в них содержатся титаномагнетит и гематит. Крупные магматические месторождения известны в СССР, Канаде, США, Норвегии, ЮАР, Индии. Среди экзогенных месторождений титановых руд выделяются: ильменитовые и рутиловые в корах выветривания (3-30% TiO2); элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи ильменита (0,5-25% TiО2); прибрежно-морские (древние и современные) россыпи ильменита (рис.3), лейкоксена, рутила (0,5- 35% TiO2), а также циркона, монацита и др.

Прибрежно-морские россыпи - основной промышленный тип титановых руд. Для них характерны пластовые и линзообразные залежи, мощность которых достигает нескольких десятков м, а протяжённость нескольких десятков км при ширине до нескольких тысяч м. Крупные россыпи известны в СССР, Австралии, Индии, Бразилии, Новой Зеландии, Малайзии, Шри-Ланке, Сьерра-Леоне. Среди метаморфогенных месторождений выделяются песчаники с лейкоксеном (8- 10% TiO2); ильменит-магнетитовые в амфиболитах (12,2% TiO2); рутиловые в гнейсах, хлоритовых сланцах и др.

Ванадий

Ванадий был открыт в 1801г., используется с начала XX в. для легирования чугуна и стали. Он повышает твердость, упругость, износоустойчивость и сопротивление разрыву. Титано ванадиевые сплавы применяются для изготовления реактивных самолетов и космической техники. Известны также сплавы V с Cu, Ta, Nb, Zr, Ni, Co, Al и Mg. В химической промышленности ванадий применяется в качестве катализатора при крекинге нефти, производстве красок, каучука. Ванадий относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается. Содержание ванадия в земной коре 1,6·10−2% по массе, в воде океанов 3·10−7%. Наиболее высокие средние содержания ванадия в магматических породах отмечаются в габбро и базальтах (230-290 г/т).

Рис.4. Ванадинит

В осадочных породах значительное накопление ванадия происходит в биолитах (асфальтитах, углях, битуминозных фосфатах), битуминозных сланцах, бокситах, а также в оолитовых и кремнистых железных рудах. Близость ионных радиусов ванадия и широко распространённых в магматических породах железа и титана приводит к тому, что ванадий в гипогенных процессах целиком находится в рассеянном состоянии и не образует собственных минералов. Его носителями являются многочисленные минералы титана (титаномагнетит, сфен, рутил, ильменит), слюды, пироксены и гранаты, обладающие повышенной изоморфной ёмкостью по отношению к ванадию. Важнейшие минералы: патронит V(S2)2, ванадинит Pb5(VO4)3Cl (рис.4) и некоторые другие. Основной источник получения ванадия - железные руды, содержащие ванадий как примесь.

Никель

Никель известен с глубокой древности, но промышленное производство началось в первой половине XIX в. Никель используется для покрытия металлических изделий для придания им высокой химической и термической стойкости. Добавка к сталям повышает их вязкость, упругость, антикоррозионные свойства. Применяются также сплавы Ni с Cu, Zn, Al, Cr, монетный сплав содержит 75% Cu + 25% Ni.

Кобальт

Кобальтовые краски использовались в глубокой древности. Металлический кобальт впервые получен в 1735г. Резкое возрастание потребления кобальта относится к началу XX в. В настоящее время свыше 40% Co используется для производства сплавов и супер сплавов, сверхтвердых сплавов Co с Ni, Fe, Cr, W, Mo.

Молибден

Молибден был открыт в 1778г., но широкое применение в промышленности он нашел только в XX в. Свыше 80% всего добываемого молибдена используется в металлургической промышленности в основном для легирования сталей и получения супер сплавов. Молибденовые стали приобретают высокую твердость, вязкость, тугоплавкость, кислотоупорность и ряд других ценных свойств. Металлический молибден используется в производстве электроламп, электровакуумных приборов. Кроме этого он употребляется в химической, нефтеперерабатывающей, керамической, стекольной и других отраслях промышленности.

Вольфрам

Вольфрам в виде соединения WO 3 был открыт в 1781 г, а промышленное использование его для легирования сталей началось с конца XIX в. Вольфрам применяется в производстве специальных сталей, присадка вольфрама к стали повышает ее твердость, прочность, тугоплавкость, это быстрорежущие, инструментальные, броневые стали, используемые в изготовлении оружия и снарядов. Вольфрам в сочетании с Cr, Ni, Co используется для изготовления жаропрочных и сверхтвердых сплавов – победитов, карбидов, боридов.

Краткосрочный план урока Класс 4 Б Тема урока Общие цели Результат обучения Основные идеи Ресурсы № Этап урока 1 Оргмомент 2 Проверка домашнего задания Дата Предмет: познание мира Раздел: Полезные ископаемые Урок 2 Руды черных металлов 1. Способствовать формированию новых понятий: руда, рудные полезные ископаемые, представлений учащихся о черных металлах в ходе исследовательской работы, познакомить со свойствами металлов и их использованием; 2. Способствовать развитию наблюдательности, любознательности, умения сравнивать, делать выводы; 3.Воспитывать самостоятельность, творческий подход к делу, ответственность по отношению к окружающей среде, любовь к природе и к родному краю. Учащиеся научатся различать черные металлы, узнают о свойствах металлов и их значении в жизни человека. Полезные ископаемые - природные богатства страны Учебник, доска, карточки, презентация Модули, методы Деятельность учителя и приемы ИКТ 1.Психологический настрой. Разминка: те, кто имеет младшую сестру, встают во внутренний круг, а остальные – во внешний круг. Здороваются друг с другом руками, ногами, плечами. 2.Деление на группы: внешний круг – 1 –группа, внутренний круг – 2- группа Индивидуальная работа. Тест соответствия -Сначала ответим на вопросы теста, чтобы повторить д/з. 1.Сколько элементов из 110 известных выявлены в недрах Казахстана? 2.Какое место занимает Казахстан по Деятельность учеников время Приветствуют друг друга 3мин Встают в два круга, здороваются. Делятся на группы и садятся. Ознакомить с Правилами группы. Ознакомить с порядком работы на уроке: У каждого ученика лист сопровождения, куда он записывает все, что делает. В каждой группе есть капитан, который будет оценивать участников группы в течение урока, а в конце урока озвучит оценки. Дети работают индивидуально по карточкам: 5мин 4.Горные породы, из которых можно получить металлы, называются... 5.Отделение руды от пустой породы называется... 3 Актуализация Обучение тому, как обучаться знаний учащихся 4 Сообщение темы и целей урока Работа в группе. Методы и приемы: проблемная ситуация 5 Объяснение нового запасам вольфрама? 3.Места, где П.И. находятся в достаточном для разаработки количестве, называются... 6. Прямоугольником черного цвета на карте обозначается... 7.Равносторонним треугольником черного цвета обозначается... - На какие группы делятся металлы? - Какими свойствами обладают металлы? - Из чего выплавляют железо? -Что относится к железной руде? -Как добываются руды черных металлов? - Где сосредоточены запасы железной руды? На эти вопросы мы сегодня постараемся ответить. Разминка: - Вот перед вами образцы различных предметов в чашке, найдите среди них металлические предметы. (Спички, скрепки, пробка, бумага, кнопки,гвозди). - Покажите эти предметы. - Как вы определили? По каким признакам, свойствам? -Молодцы, как вы уже догадались, тема нашего урока. Руды черных металлов. Дети читают вопросы, слушают Практическая работа -Перед вами изделия из металлов. Вам надо разделить их на 2 группы. Как вы это сделаете? Цель: познакомить І. Работа в группах. -Изучив материал, проведите опыт, 2 мин Дети работают в группах, проводят опыты. 20мин (Магнитными свойствами обладает только сталь.Магнит поможет тебе найти в доме предметы, сделанные из металлов, обладающих магнитными свойствами, - железа, стали, никеля или кольбата). Запишем в лист все предметы, сделанные из металлов. Металлы, которые притягиваются магнитом, образуют группу черных металлов, другая группа- цветные металлы. К черным металлам относятся железо и его сплавы: чугун и сталь. К цветным металлам – алюминий, медь, свинец, цинк. Дети работают в группах, проводят опыты. материала. Совместное открытие знаний. учащихся в ходе исследовательской работы со свойствами металлов. следуя инструкциям концепт-карты. (учитель контролирует процесс) Опыт 1. Твердость. Проведем первый опыт. Возьмите гвоздь, попробуйте согнуть, сложить, надавить, провести линию ручкой. Методы и приемы: Сделайте вывод в группе.(отвечает 1 наблюдения, уч.) 2мин. исследовательская Вывод: Металл имеет твердость. работа, работа с -Все металлы твердые, кроме одного. учебником, Ртуть - единственный металл, который анализ, сравнение, в обычном состоянии – жидкий. сопоставление -Так как называется этот металл? Где его используют? (В термометрах, градусниках) Работа в группе.2 мин. Опыт 2. Пластичность. Металлы твердые, но пластичные. Возьмите медную проволоку и попробуйте ее согнуть. -Сделайте вывод: металлы пластичны. Их можно ковать. При нагревании они расплавляются и их можно разливать в формы, в итоге они приобретут нужную форму. -Ответьте, кто в силу своей профессии, каждый день проводит опыты по ковкости? (кузнец). -Какие предметы может изготовить кузнец? - Правильно, с помощью молота Опыт 3. Расширяется при нагревании Почему зимой провода натягиваются, а летом провисают? Сделайте вывод: При нагревании металл расширяется. (удлиняется), а при не нагревании сжимается, сужается. Опыт 4. Проводит тепло и электричество. Проблемный вопрос. -Ребята, а почему батареи делают из металла, а не из дерева или пластмассы? -Сожмите кусочек металлической пластины в одной руке, а в другой ручку или карандаш. - И сравните, какой предмет быстрее нагревается. Вывод: Проводит тепло. Кроме того, металлы хорошие проводники электрического тока, поэтому незаменимы в электротехнике. Обратите внимание на провода в технике.(слайд телеграфных столбов) Вывод: Проводят тепло и электричество. Общий Вывод: Пластичны и поддаются ковке. Расширяются при нагревании. Проводят тепло и электричество. (Магнитными свойствами обладает только сталь.Магнит поможет тебе найти в доме предметы, сделанные из металлов, обладающих магнитными свойствами, - железа, стали, никеля или кольбата) раскаленный добела кусок железа можно расплющить, изогнуть, растянуть – придать нужную форму. Благодаря этому свойству мастера изготовляют необыкновенно красивые изделия. Сделайте вывод. Металлы пластичны и поддаются ковке. Работа с учебником. Работа с картой. Исследование металлов. Демонстрация, работа с учебником Цель: познакомить с разнообразием металлов, показать образцы металлов. видеометод, эвристическая беседа Просмотр видео сюжета о производстве металлов. 6 Закрепление ІІ.Работа в мини- группах. У меня есть образцы металлов, а у вас в учебнике на с. 35 вверху тоже даны образцы руд, рассмотрите: Черная металлургия - производство чугуна и стали из железной руды. Цветные – медь, свинец, цинк. Редкие – олово – с ее помощью производят белую жесть, используемые в упаковке консервов, ртуть и другие. Драгоценные – золото, серебро, платина. Использовали для производства денег. При производстве украшений, серебро - в электротехнике, радиотехнике, фотографировании. Проблемная ситуация. - Где же используются металлы и сплавы? (В металлургии, машиностроении, производстве бытовой техники, посуды, для передачи электроэнергии и т.д.) Работа по таблице. 1234- Группа: стр 34 –руды ч.м. Группа: стр 34-35-способы добычи Группа: стр 36 –сплавы железа Группа: стр 36- месторождение Дети рассматривают металлы - Вывод: Производство металлов – огромная отрасль современного производства, но, к сожалению, производство металлов сопряжено с загрязнением окружающей среды Название Цвет Свойства 10мин 7 8 и применение знаний. Индивидуальная работа. -Заполните таблицу наблюдений. Объяснение домашнего задания. Домашнее задание: прочитать, выполнить задания на с. 34-36, составить глоссарий(словарь) по пройденной теме. Творческое домашнее задание: – Какие пословицы, поговорки, высказывания, в которых качества горных пород характеризовали бы качества человека. (лучшие работы оценить) - Наш урок стал уроком открытий, удивлений. Спасибо за активное участие. Вы хорошо работали. Итог урока. Рефлексия. Оценивание - А что было бы, если бы люди не открыли металлы? - Какую тему мы сегодня с вами руды Магнетит (магнитный железняк) Гематит (красный железняк) Лимонит (бурый железняк) Дополнительные сведения. 3мин В организме человека тоже есть металлы. Больше всего в организме человека железа, и большая его часть находится в крови в особых тельцах- эритроцитах. Они живут до 100 дней и заменяются новыми. За жизнь у человека вырабатывается 500 кг эритроцитов. Для этого ему нужно 0,5 кг железа. Железо поступает в организм человека с пищей. Больше всего железа в морской капусте, печени говяжей, фасоли, петрушке, овсянке и т.д. Металлы - основа многих видов производства деятельности человека. Все свойства металлов играют важнейшую роль в жизни человека, поэтому мы должны бережно и экономно использовать данные ресурсы. 1. Железо относится к группе черных металлов. (Да) 2. Черные металлы выплавляют из железной 2мин разбирали? Какое открытие для себя вы сделали? -Заполните таблицу: да- нет 3. 4. Лист самооценивания. 5. 6. 7. 8. 9. руды. (Да) Цветные металлы притягиваются магнитом. (Нет) Для добычи глубоко залегающих руд надо строить шахты. (Да) У металлов плохая теплопроводность. (Нет) Все металлы обладают блеском. (Да) Все металлы твердые тела. (Нет) Чугун и сталь – это сплавы железа. (Да) Соколовско –Сарбайское месторождение – самое мелкое. (Нет)