Подземная металлургия

Использовав поверхностные скопления минерального сырья, человек вынужден будет обратить внимание на сырье, более бедное по содержанию железа. Уже теперь приходится переходить на добычу более бедных руд, иметь дело с месторождениями в тяжелых горногеологических условиях. В дальнейшем эти трудности будут возрастать.

А как же извлекать руду из более глубоких месторождений? В наше время используются традиционные способы добычи руды - подземные или открытые. А при такой механической добыче рудного сырья, по данным академика Н. В. Мельникова, теряется до 25% сырья.

В этих условиях особую практическую ценность имеют предлагаемые химиками способы прямого извлечения металлов из руд на месте их залегания под землей. Металлы и другие вещества, которые собираются извлечь из руд, переводятся под землей в химический раствор, в жидкое или газообразное состояние. Предлагается это сделать при помощи выщелачивания, растворения, расплавления, возгонки. Образующиеся в результате этих процессов так называемые продуктивные растворы извлекаются на поверхность и перерабатываются.

Геотехнология, или бесшахтные методы добычи некоторых полезных ископаемых, уже используется в нескольких странах: химические, физико-химические, биохимические и микробиологические методы добычи полезных ископаемых на месте их залегания. СССР является родиной технологии почти всех способов бесшахтной добычи минерального сырья.

Как отмечает доктор геолого-минералогических наук А. Калабин: "В ряде отраслей горно-добывающей промышленности на основе старой технологии уже нельзя добиться коренного прогресса механизации и автоматизации. Поэтому необходимо быстрее освоить принципиально новую технологию горного производства".

Растет число проектов и предложений по новой технологии. Американские специалисты предлагают добычу руды заменить действием хлористого водорода на глубинные залежи руды с получением хлористого железа. При взаимодействии полученного соединения с водяным паром будет получаться окись железа и регенерироваться хлористый водород.

Полученная окись железа после восстановления водородом будет давать железный порошок. Его можно насыщать углеродом и другими элементами с получением стали нужных марок.

Согласно современным научным представлениям, внутри Земли существуют скопления жидкой магмы, где образуется много полезных ископаемых. Говоря о будущем горного дела и металлургии, профессор Ю. М. Васильев пишет, что при достижении достаточной глубины человек сможет выпустить на поверхность земли жидкую магму, насыщенную почти всеми элементами Периодической системы Менделеева. При отстаивании в особых бассейнах из нее вначале выкристаллизуются тугоплавкие металлы - вольфрам, молибден. Затем выделяется кобальт, железо, медь, цинк. Последними будут извлекаться свинец, олово и другие низкоплавкие металлы. В будущем не исключаются процессы совместного получения металлов и шлака. Особенно тогда, когда будут, по предложению академика Н. Н. Семенова, получать сырье из глубины недр Земли - бурить до магмы и управлять ее истечением на поверхность по типу вулканической лавы.

Новая отрасль техники - геотехнология все больше привлекает внимание специалистов.

Своеобразной разновидностью геотехнологии является гидротермальная металлургия. В природе встречаются иногда готовые растворы химических веществ. Так, в зоне рифта Красного моря обнаружены отдельные котловины глубиной до 2 км, температура воды в которых доходит до 56°С, а концентрация солей - до 25,5%. На склонах котловины выпадает осадок, состоящий в основном из окислов железа.

Нечто подобное - придонную впадину, наполненную горячей водой - обнаружили советские ученые во время плавания в Красном море на исследовательском судне "Академик С. Вавилов". Позже зарубежные океанографы нашли еще две подобные впадины. Самая большая из них находится на глубине 2000 м и занимает площадь около 80 км². Толщина слоя воды с температурой 60°С около 200 м. В нем железа, марганца, цинка, свинца, золота, серебра растворено в 50 раз больше, чем в обычной морской воде. Донный ил оказался состоящим на 90% из соединений тяжелых металлов. Геологи полагают, что такие же впадины должны быть в Тихом океане.

По современным научным представлениям и в нашу эпоху развития Земли протекают процессы гидротермального образования руд. Оно связано с горячими водными растворами, возникающими в связи с процессами остывания магмы, внедрившейся в земную кору.

Термальные воды естественных источников в пробуренных скважинах ежегодно выносят на поверхность земли большие количества различных элементов. Советские специалисты предлагают концентрировать редкие компоненты в процессе опреснения термальных вод. "Я убежден, - заявляет кандидат геологоминералогических наук Л. Лебедев, - что в недалеком будущем горячий океан Земли станет неисчерпаемым источником цветных металлов, редких и рассеянных элементов. Гидротермальная металлургия должна занять в системе- нашего производства достойное место".