Применение минералов

Минералы, и, следовательно, минералогия представляют собой чрезвычайно большой интерес для промышленности, многих областей науки и имеет важное эстетическое значение. Что касается экономики, то какой бы аспект мы не взяли, вплоть до проблем современного уровня жизни, любой из них оказывается так или иначе связанным с использованием минералов. Но, по порядку...

Минералогия и промышленность.

Одним из самых важных стимулов развития минералогия являлся и будет являться интерес к поискам и разведке природных ресурсов. Среди промышленно ценных минералов принято выделять две группы:
1. Рудные минералы. В эту группу входят минералы из которых добываются необходимые для промышленности металлические элементы. К таким минералам относятся самородные элементы, сульфиды и некоторые окислы, реже минералы других классов с относительно высоким содержанием металлов – меди, серебра, железа и алюминия. На фото справа - боксит – основная руда на алюминий, возникающая при выветривании горных пород или осадочным путем и состоящая из гидроксидов алюминия (гиббсита, бемита, диаспора) с примесью гидроксидов железа, глинистых материалов и кварца. В качестве примера получения ценное сырья из минералов приведу постадийно реакции получения алюминия из нефелина:
1. стадия. Нефелин и известняк спекает в трубчатых печах при 1200 градусах Цельсия. (Na,K)Al₂Si₂O₈+2CaCO₃=2CaSiO₃+NaAlO₂+KAlO₂+2CO₂↑
2. стадия. Образовавшуюся массу выщелачивают водой – образуется раствор алюмината натрия и калия и шлам CaSiO₃ NaAlO₂+KAlO₂+4H₂O=Na[Al(OH)₄]+K[Al(OH)₄]
3. стадия. Через раствор алюминатов пропускают образовавшийся при спекании углекислый газ Na[Al(OH)₄]+K[Al(OH)₄]+2СO₂=NaHCO₃+KHCO₃+Al(OH)₃
4. стадия. Нагреванием гидроксида алюминия получают глинозем Al(OH)₃ = Al₂O₃+3H₂O
5. стадия. Выпариванием маточного раствора выделяют соду и поташ, а раннее полученный шлам идет на производство цемента. При этом при переработке 1 т глинозёма получают 1 т содопродуктов и 7.5 т цемента.
2. Нерудные минералы. Минералы, применяемые при производстве неметаллических материалов, служащих для изготовления такой продукции как, электро- и термоизоляторы (слюды), огнеупоры (кианит), керамические изделия (флюорт), стекла (кварц), абразивы, цемент, минеральные удобрения (чилийская селитра), а также флюсы для металлургических процессов.

Промышленная минералогия охватывает как первую, так и вторую из указанных категорий, а также все те минералы, которые неизменно сопутствуют промышленным месторождениям. Например, ярко – зеленые налеты малахита и его «проводники» в трещинах, ведут к залежам окисленных медных руд. Яркие розовато – красные выделения эритрина (кобальтового цветка), позволяют найти кобальтовые месторождения (на фото слева). Нежные снежинки и иголочки гемиморфита в пустотах бурого железняка дают основание искать в первичных залежах минералы цинка. Находки обломков, сложенных среднезернистым агрегатом хороших зеленых или коричневых кристаллов граната и кальцита с вкраплениями халькопирита служит поисковым признаком на месторождения скарнового типа. Форма кристаллов, их цвет и свойства, особенности химического состава – также используются для выработки минералогических критериев поиска месторождений. Минеральный состав «черных песков» в береговой полосе, в западинах рек и ручьев дает ценную информацию об источниках сноса вещества – это прием используется при поиске россыпных месторождений золота, алмазов, оловянных, титановых и других тяжелых руд. Этими критериями поиска занимается поисковая минералогия.
Минералы, которые приходится извлекать вместе с полезными ископаемыми, но которые не представляют сам по себе какого – нибудь промышленного интереса, объединяются под названием пустые породы.
Правда, толкование термина «руда» весьма противоречиво. Некоторые специалисты вкладывают в него чисто экономический смысл. Минерал не называется рудой если он не добывается на рентабельном месторождении. Другие игнорируют экономическую сторону. Однако большинство специалистов используют термин рудный минерал, как классификационное понятие. Таким образом, один и тот же рудный минерал может рассматриваться как руда на одном месторождении и не как руда на другом. Это может зависеть от изменения технологии и капризов рынка.
С течением времени, по мере роста человеческих нужд и потребностей, рудные и промышленно ценные минералы будут приобретать все возрастающее значение для промышленности, торговли и даже являться источниками международных конфликтов. Политические аспекты становятся особенно острыми под влиянием двух факторов:
• Почти все минеральные ресурсы не восстановимы или восстанавливаются медленнее, чем идет их добыча
• Эти ресурсы распределены в земной коре случайным, неравномерным образом.
За всю свою жизнь средний человек расходует примерно 25 ВАГОНОВ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ. Из этого с неизбежностью вытекает необходимость постоянного интереса к изучению минералов вообще и применению промышленных минералов в частности.

Эстетическое значение минералов.

Эстетическое значение минералов широко известно. Драгоценные камни в ювелирных изделиях, в национальных сокровищницах и других экспозициях ежегодно привлекают внимание миллионов людей. Национальные и региональные музеи, где выставлены минералы, а также частные коллекции каждый год осматривает несметное число посетителей. Помимо этого минералы в качестве строительных материалов или их компонентов применяются для отделки интерьеров и для наружной облицовки многих шедевров архитектуры. Например, московского метро.
Главная роль музеев заключается в том, что они выполняют функции собирателей и хранителей минералогических образцов для будущих поколений. Ведь, наряду с широкоизвестными и широкораспространенными минералами, существуют и такие, которые встречаются лишь в отдельном месте или даже в единичных экземплярах. По возможности такие уникальные образцы должны храниться в музеях. Известны случаи, когда образцы не попавшие не в одну из крупных музейных коллекций, становились непригодными для изучения, а ведь это иногда так важно для решения вопросов номенклатуры и приоритета в открытии новых минералов. Именно поэтому большинство профессиональных минералогов добровольно передают музеям свои оригинальные материалы.

Научное значение минералогии.

Научное значение минералогии одно из самых важных. В каждом минеральном индивиде запечатлена определенная физическая и химическая обстановка и, соответственно те геологические процессы, которые протекали на данном участке Земли во время формирования этого минерала. Например, полевой шпат санидин кристаллизуется при высоких температурах, сопровождающие вулканичеческие процессы, или, что одна из полиморфных модификаций кремнезема – коэсит – образуется в условиях высоких давлений, возникающих, в частности, при падении метеоритов; многие глинистые минералы образуются в результате поверхностных и приповерхностных процессов выветривания.

Еще раз о применении минералов.

Минералы находят применения во всех областях человеческой деятельности. В том или ином виде человек встречает их дома и на работе, загородом и в другом государстве, в сложных научно – технических сооружениях и повседневных предметах быта, во время еды и при экскурсии по атомной электростанции, при просмотре салютов, во время еды и игре на компьютере и так далее. Ниже приводится таблица, которая, я надеюсь, сможет дать некое представление о применении конкретных минералов в конкретных целях (исключая рудные минералы).
Это далеко не полный список минералов используемых человеком. В данную таблицу не вошли, например, минералы, используемые в высокотехнологичных областях человеческой деятельностью. Это сделано специально, так как я уверен, что еще многие минералы найдут своё применение в будущем, и писать лишь о некоторых из них мне кажется кощунством.

№	Где применяются?	Примеры минералов
1	Химия и пиротехника	Киноварь, целестин, сера, реальгар, галит, кальцит, бура, ангидрит
2	В качестве удобрений	Сильвин, сера, чилийская селитра, сильвин, карналлит, гипс, апатит, вавеллит
3	В оптике	Флюорит, диоптаз, кварц
4	Изделия из фарфора керамики и стекла	Флюорит, криолит, касситерит, стронцианит, витерит, целестин, кианит, волластонит, пирофиллит, каолинит и др.
5	В ювелирном деле и как поделочные	Шпинель, изумруд, алмаз, корунд (сапфир, рубин), хризоберилл, чароит, серпентинит, родонит, азурит, малахит, бирюза, хризолит, минералы группы гранатов и др.
6	В качестве огнеупоров, кислостойких и электроизоляционных материалов	Кианит, брусит, хризотил, колеманит, оливин, андалузит, силлиманит, пирофиллит, тальк, группа слюд, тридимит, альбит, лабрадор
7	В строительстве	Кальцит, доломит, гипс
8	В медицине и фармацевтике	Магнезит, мирабилит, сассолин, колеманит, гипс
9	В металлургии	Доломит, родохрозит, колеманит, ванадинит
10	В ядерной промышленности	Целестин, стильбит, мезолит, ломонтит, гейландит и т.д.
11	Интересны главным образом для коллекционеров (применение может быть найдено в будущем)	Эпидот, арсенолит, фосгенит, ледгиллит, аурихальцит, артинит, борацит, крокоит, гюбнерит, адамин, оливенит, ставролит, ильваит, аксинит, геденбергит, авгит