Вещественный состав и направления использования твердых полезных ископаемых. Учебное пособие

также от вещественного состава, структурно-текстурных характеристик, физических и физико-механических свойств.

Таким образом, понятие «качество полезного ископаемого» включает комплекс разнообразных показателей:

yy вещественный (минеральный и химический) состав; yy структурно-текстурные характеристики;

yy содержание основных полезных, попутных полезных и вредных компонентов;

yy распределение полезных и вредных компонентов в объеме месторождения;

yy комплекс физико-механических и физико-химических свойств.

11

ГЛАВА 2. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ

И ОСОБЕННОСТИ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Вещественный состав полезного ископаемого – это собирательный термин, включающий формы нахождения химических элементов (т.е. минеральный состав) в руде и ее химический состав.

Особенности внутреннего строения полезного ископаемого характеризуются двумя свойствами – структурой и текстурой.

2.1. Минеральный состав твердых полезных ископаемых

Любое твердое полезное ископаемое неорганической природы обладает определенным минеральным составом и содержит какое-то количество (один или несколько) полезных мине- ралов-концентраторов полезного (полезных) компонента(ов) или свойств. Эти минералы, как правило, называются рудными вне зависимости от того, являются ли они носителями элементов металлов или нет. Минералы, не представляющие в настоящее время промышленной ценности, принято называть

жильными, или нерудными, или минералами пустой породы. К ним относятся, как правило, довольно распространенные породообразующие минералы, такие как кварц, полевые шпаты, амфиболы, пироксены, хлориты, карбонаты (главным образом кальцит и доломит), большинство слюд и т.д.

Ценность полезного ископаемого часто зависит от минеральной формы фиксации ценных химических элементов. Однако далеко не все минералы различных элементов имеют одинаковую промышленную ценность, что довольно часто связано со степенью их распространенности. Кроме того, промышленная ценность минералов может быть связана с особенностями технологии извлечения из них полезных компонентов. Например, из минералов урана (их известно около 100 шт.) наибольшую ценность имеют окислы (UO2) – уранинит, настуран, урановые черни. На втором месте стоят урано-

12

силикаты (коффинит, уранофан, уранотил и т.д.). На третьем месте располагаются уранофосфаты, ураномолибдаты, уранованадаты. Наименьшую ценность имеют уранотитанаты (браннерит, давидит). Различная ценность перечисленных минеральных форм связана с их поведением в процессе гидрометаллургического передела.

Следует отметить, что среди обширного сообщества минералов железа, найденных в земной коре (около 40 шт.), промышленное значение имеют магнетит (Fe3O4), гематит (Fe2O3), гидроксиды железа (гётит, гидрогётит, лепидокрокит, гидрогематит), сидерит (FeСO3).

Из известных минералов алюминия (около 30 шт.) промышленный интерес представляют его гидроксиды (бёмит, диаспор, гидраргиллит), слагающие бокситы. В меньшей мере интересны алунит (KAl3[SO4]2(OH)6) и нефелин (NaAlSiO4).

Из описанных минералов меди (более 50 шт.) промышленное значение в настоящее время имеют халькопирит (CuFeS2), борнит (Cu5FeS4), ковеллин (CuS), халькозин (Cu2S). Уже не представляют промышленного интереса куприт (Cu2O), малахит (Cu2(CO3)(OH)2), азурит (Cu3[CO3]2(OH)2) и самородная медь (Cu).

Из известных минералов олова (около 20 шт.) промышленный интерес представляет касситерит (SnO2) и в меньшей мере станин (Cu2FeSnS4).

Из идентифицированных в земной коре минералов серебра (около 50 шт.) в настоящее время промышленный интерес представляют его сульфиды (аргентит и акантит Ag2S), а также сульфосоли – прустит (Ag3AsS3) и пираргирит (Ag3SbS3). Самородное серебро в настоящее время имеет второстепенное значение.

Из идентифицированных в земной коре минералов бериллия (около 25 шт.) промышленное значение имеют берилл (Be3Al2[Si6O18]) и фенакит (Be2SiO4) и в меньшей степени бертрандит (Be4[Si2O7](ОН)2) и хризоберилл BeAl2O4.

Из найденных в природе минералов сурьмы (около 70 шт.) промышленное значение имеет антимонит (Sb2S3).

Из найденных в природе минералов свинца (около 50 шт.) промышленный интерес в первую очередь представляет галенит (PbS), в меньшей степени могут быть интересны суль-

13

фосоли свинца – буланжерит (Pb5Sb4S11) и джеймсонит (Pb4FeSb6S14). Церуссит (PbСО3) и англезит (PbSO4) в настоящее время уже не имеют промышленного значения.

2.2. Химический состав полезных ископаемых

Как правило, химический состав полезного ископаемого имеет значение для определения качества металлического (рудного) и агрохимического сырья. В связи с тем, что большинство твердых полезных ископаемых можно рассматривать как горную породу, т.е. природное скопление минералов, связанных единством происхождения и залегающих в земной коре в виде геологического тела определенной формы, их общий химический состав устанавливается в виде окислов главных петрогенных элементов.

В то же время главным показателем качества металлического, агро- и горно-химического сырья является содержание

внем основных и попутных компонентов. В рудах определяется процентное содержание металлов либо в чистом виде (медь, железо, марганец, кобальт, никель и др.), либо в виде окис-

лов соответствующих элементов (Al2O3, TiO2, WO3, BeO, Li2O, Cr2O3 и т.п.) (табл. 1).

Для благородных металлов (золото, серебро, платиноиды)

их содержания традиционно оцениваются в граммах на тонну (г/т), что соответствует n×10–4 %.

По содержанию основных компонентов выделяются руды богатые, рядовые, бедные и убогие. Однако для различных видов полезных ископаемых эти границы весьма различны. Так, для железа богатыми считаются руды с содержанием более 60 %, для меди – 3 %, олова – 1 %, золота – 10 г/т, т.е. 10–3 %.

Попутные полезные компоненты, например платиноиды

вмедно-никелевых рудах, кобальт в ряде магнетитовых месторождений, серебро, золото, кадмий в медно-свинцово-цин- ковых рудах, уран, германий в углях и т.д., часто повышают ценность месторождений по главным полезным ископаемым, а запасы их часто больше, чем на самостоятельных месторождениях этих компонентов.

14

15

17

19