3. Полезные ископаемые
Источником получения металлов, многих видов сырья, топлива, а также строительных материалов являются полезные ископаемые. Полезные ископаемые в зависимости от характера и назначения ценных компонентов принято подразделять на: рудные, нерудные и горючие.
По физическому состоянию полезные ископаемые, добываемые из недр земли, делятся на твердые, жидкие и газообразные. Твердые полезные ископаемые – это руда, угли, торф, нерудные полезные ископаемые. К жидким полезным ископаемым относятся нефть, минеральные воды. Газообразные – это горючие природные и инертные газы. Совокупность полезных ископаемых, заключенных в недра, составляют понятие минеральные ресурсы. Ежегодно в мире добывается до 20 т горной массы на человека в год. Удвоение количества добываемой горной массы происходит каждые 8…10 лет. Из этой горной массы промышленностью используется только 30…40 %. В зависимости от области промышленного применения минеральные ресурсы подразделяются на следующие основные группы: топливно-энергетические – это нефть, природный газ, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф; рудные, являющиеся сырьевой базой для черной и цветной металлургии – это железная и марганцевая руда, хромиты, бокситы, медные, свинцово- цинковые, никелевые, молибденовые, вольфрамовые, оловянные, руды редких и благородных металлов; горно-химическое сырье – это фосфориты, апатиты, поваренная, калийные и магнезиальные соли, сера, барит, борсодержащие руды, бром- и йодсодержащие растворы; природные строительные материалы и нерудные полезные ископаемые, поделочные технические и драгоценные камни( мрамор, гранит, яшма, горный хрусталь, гранат, корунд и др.); гидроминеральные (пресные подземные и минерализованные воды). Такая классификация минеральных ресурсов является условной, так как промышленное применение одних и тех же полезных ископаемых может быть различным, например, нефть и газ являются не только энергетическим топливом, но и сырьем для химической промышленности [2].
4. Характеристика и классификация руд
Руды цветных и редких металлов отличаются сложностью минерального и химического состава. В большинстве своем они являются комплексными, полиметаллическими, содержащими несколько цветных и редких металлов в виде минералов, совместное присутствие которых затрудняет или исключает применение металлургических процессов без предварительного разделения их методами обогащения.
По вещественном составу рудное сырье подразделяют на руды: черных металлов, цветных металлов, редких металлов, благородных металлов и радиоактивных металлов.
По составу руды бывают: простые – полезный компонент представлен одним минералом и сложные – полезный компонент представлен различными по свойствам минералами.
Руды подразделяются на: монометаллические, биметаллические и полиметаллические. Монометаллические руды содержат один металл (Си или Мо, Zn или Pb). В большинстве случаев руды содержат несколько металлов и относятся к биметаллическим и полиметаллическим. (Например: медные минералы ассоциируют с молибденитом, пирротином, галенитом, сфалеритом). Минералы, не содержащие ценных компонентов, называют пустой породой.
По минеральному составу руды подразделяются на: самородные, сульфидные, несульфидные, окисленные и смешанные. Самородные: золото, серебро, платина, медь, сера. Сульфидные: соединения металлов с серой, например: PbS – галенит, свинцовый блеск, содержит 86 % Pb; CuFeS2 – халькопирит, содержит 34 % Сu; CuS – ковеллин, содержит 68 % Cu; MoS2 – молибденит, содержит 60 % Мо и т.д. Несульфидные в свою очередь подразделяются на: окислы (Cu2O – куприт, содержит 88 % Cu, SnO2 – касситерит, содержит 78,6 % Sn); карбонаты (PbCO3 – церрусит, содержит 83 % Pb, CaCO3 – кальцит содержит 60…90 % Са); силикаты (ZrSiO4 – циркон, содержит 67 % двуокиси Zr).
По содержанию металла различают руды: богатые; бедные; забалансовые. В зависимости от размеров ценных минералов различают руды: вкрапленные и сплошные. Во вкрапленных рудах зерна ценных минералов рассеяны в массе минералов пустой породы. Сплошные руды состоят главным образом из ценных минералов и содержат небольшое количество минералов пустой породы. По размеру вкрапленности зерен ценного компонента руды бывают: с весьма крупной вкрапленностью > 20 мм; с крупной вкрапленностью > 2 мм; с мелкой вкрапленностью 0,2…2 мм; с тонкой вкрапленностью < 0,2…0,02 мм; с весьма тонкой вкрапленностью < 0,02…0,002 мм; субмикроскопическая вкрапленность < 0,002…0,0002 мм; коллоидно-дисперсная вкрапленность < 0,0002 мм
Такие руды требуют тонкого измельчения для того, чтобы раскрыть и освободить ценные минералы от сростков с пустой породой. 96 % руд цветных металлов подлежат обогащению, 60…70 % железных руд подвергаются обогащению. В результате обогащения основные составные компоненты полезного ископаемого выделятся в виде самостоятельного продукта – концентратов (одного или нескольких). Кроме того, в процессе обогащения из полезного ископаемого могут выделяться также промежуточные продукты. Не все металлы имеют промышленное значение, но при комплексном обогащении их попутное извлечение становится экономически целесообразным. При обогащении пустая порода удаляется в отходы (хвосты) совместно с вредными примесями. Однако понятие «пустая порода» условно. По мере развития техники обогащения и способов последующей переработки получаемые при обогащении продуктов минералы пустой породы, содержащиеся в руде, становятся полезными. Так, в апатитонефелиновой руде нефелин долгое время являлся минералом пустой породы, но после того как была разработана технология получения глинозема из нефелиновых концентратов, он стал полезным компонентом [2].