Вещественный состав полезных ископаемых

Являясь природными минеральными образованиями, все полезные ископаемые обладают определенным вещественным (минеральным и химическим) составом, строением, или структурно-текстурными особенностями, а также некоторым комплексом физических, физико-химических и технологических свойств. Все эти характеристики в общем случае обусловливают качество полезных ископаемых, которое имеет важнейшее значение для оценки месторождений с целью их промышленного использования.

Вещественный состав металлических и неметаллических руд определяется соотношением рудных, или ценных, и сопутствующих им нерудных, или жильных, минералов. В металлических рудах рудные минералы являются носителями ценных металлов (табл. 2), в неметаллических— ценные минералы служат носителями элементов-металлоидов или же сами представляют практический интерес благодаря специфическим свойствам.

Количественные соотношения между рудными и сопутствующими жильными минералами колеблются в разных месторождениях в широких пределах. Так, в золотоносных жилах кварца на долю золота приходятся тысячные доли процента, в полиметаллических рудах содержание галенита и сфалерита может достигать 30—50 %; богатые руды железа почти целиком со­стоят из рудных минералов.

По составу преобладающей части минералов выделяются следующие типы руд:

самородные — самородные металлы и интерметаллические соединения — медь, золото, платина;

сернистые и им подобные — сульфиды, арсениды и антимониды тяжелых металлов — меди, цинка, свинца, никеля, кобальта, молибдена;

оксидные — оксиды и гидроксиды железа, марганца, хрома, олова, урана, алюминия;

карбонатные — карбонаты железа, марганца, магния, свинца, цинка, меди;

сульфатные — сульфаты бария, стронция, кальция;

фосфатные — апатитовые и фосфоритовые неметаллические руды, а также фосфаты некоторых металлов;

силикатные — сравнительно редкие руды железа, марганца, меди; широко распространенные неметаллические полезные ископаемые— слюда, асбест, тальк;

галоидные - минеральные соли и флюорит.

Таблица2.

Главные ценные минералы руд

			Содержа­ние	Плот­ность,
Элемент	Минерал	Формула	элемента,	га-103, кг/м3
Алюминий	Диаспор	Аl О(ОН)	47,2	3,3
»	Бёмит	Аl O(ОН)	47,2	3,0
»	Гидраргиллит (гиббсит)	А1(ОН)3	36,2	2,4
»	Нефелин	KNа3[А1SiO4]4	18,9	2,6
»	Алунит	КА13[Si04]2(ОН)6	20,5	2,7
Барий	Барит	(Ва, Sг)[S04]	58,0	4,3
Бериллий	Берилл	Ве3А12[SiO18]	5,1	2,7
Вольфрам	Вольфрамит	(Fе, Мп)[WО4]	60,5	7,0
»	Шеелит	Са[W04]	63,8	6,0
Железо	Магнетит	Fе304	72,3	5,2
»	Гематит	Fе203	70,0	5,2
»	Лимонит	FеО(ОН)-nН20	55,0	4,0
»	Сидерит	Fе[С03]	48,1	3,8
»	Ильменит	(М8, Fе)Тi03	36,8	.,4,5
Калий	Сильвин	КС1	52,4	2,0 -
»	Карналлит	КС1-МgС12-6Н20	14,1	1,6
Литий	Сподумен	LiА1[Si206]	8,1	3,2
»	Лепидолит	КLi2А1[Si4О10]-(Fе, ОН)2	3,7	2,8
Марганец	Пиролюзит	Мп02	63,2	4,8
»	Манганит	МпО(ОН)	62,5	4,3
»	Псиломелан	mМп0-Мп02-nН20	45,0	4,6
Медь	Медь самородная	Сu		8,8
»	Халькозин	Сu2S	79,8	5,7
»	Ковеллин	Сu2S-СuS2	66,5	4,7
»	Халькопирит	СuFеS2	34,6	4,2
»	Борнит	Сu 5FeS 4	63,3	5,2
»	Куприт	Сu 20	88,8	6,0
»	Малахит	Сu 2[С03](0Н)2	57,5	4,0
»	Азурит	Сu3[С03]2(0Н)2	55,3	3,8
Молибден	Молибденит	МоS2	60,0	4,8
Мышьяк	Арсенопирит	FеАsS	46,0	6,0
»	Реальгар	АsS	70,1	3,5
»	Аурипигмент	Аs 2 S 3	61,0	3,5
Никель	Пентландит	(Fе, Ni)9 S8	34,2	4,8
»	Силикаты ни­келя		18,0	2,8
Олово	Касситерит	Sn02	78,7	7,0
Ртуть	Киноварь	НgS	86,2	8,1
Свинец	Галенит	РbS	86,6	7,5
Сера	Сера самородная	S	100,0	2,0
»	Пирит	FеS2	53,4	5,2
»	Пирротин	Fе 1-x S	36,5	4,6
»	Гипс	СаS04-2Н20	23,2	2,3
Сурьма	Антимонит	Sb2S3	71,4	4,6
Титан	Рутил (титанит	TiO 2	60,0	4,2
»	Ильменит	(Мg, Fе)ТiO3	31,6	4,7
Фосфор	Апатит	Са5[Р04]3(F, С1, ОН)	41,5	3,2
»	Фосфорит	Смесь апатита и гидро-ксилапатита	20,0	3,0
Фтор	Флюорит	СаF2	48,8	3,2
Хром	Хромит	FеСг 204.	46,4	4,4
Цинк	Сфалерит	ZnS	67,1	3,8

По вещественному составу, определяющему промышленную ценность и технологические свойства, полезные ископаемые разделяются на природные типы и промышленные сорта.

Типами полезных ископаемых называют их природные разновидности, выделяемые в зависимости от минерального состава, текстурных и структурных особенностей с учетом возможности пространственного обособления.

Промышленные сорта включают один или несколько природных типов полезных ископаемых, разработка которых рентабельна и обеспечивает необходимое качество получаемой продукции.

По степени концентрации ценных минералов различают богатые (массивные, сплошные), рядовые и бедные (вкрапленные) руды. По генезису руды делят на первичные (неизмененные) и вторичные. Наконец, существует группировка минерального сырья по сортам, основанная на различии специфических свойств и характеристик ценных минералов.

Важным показателем вещественного состава руд, влияющим на оценку их качества, служит содержание вредных примесей. Для руд железа и марганца вредными примесями являются сера и фосфор, для бокситов — кремнезем и сера, для золотых руд — мышьяк, для фосфоритов — магний, для серных руд — общий углерод, битумы, мышьяк и селен. Вредные примеси снижают качество руд, а в ряде случаев делают крайне сложными или невозможными их переработку и использование.

В большинстве случаев руды кроме главных содержат сопутствующие ценные компоненты. Их извлечение даже при небольшом содержании повышает общую ценность руд. Часто попутные ценные компоненты по стоимости превышают главные, а их запасы в комплексных месторождениях нередко выше, чем на крупных самостоятельных месторождениях. К сожалению, многие комплексные руды труднообогатимы.

Для полезных ископаемых, которые используются целиком, без предварительной переработки (например, строительные горные породы), ценные и сопутствующие минералы не выделяются. К основным характеристикам их вещественного состава, определяющим качество минерального сырья, относятся физико-технические свойства пород, соответствующие направлениям промышленного применения.

Специфический состав имеют твердые горючие ископаемые
- угли, горючие сланцы; они содержат органические и не-
органические компоненты. Органические компоненты представ­
ляют собой обособленные элементы исходного растительного
материала и продуктов его преобразования. Они обычно раз­
личаются под микроскопом, так как, с одной стороны, об­
ладают определенными морфологическими и структурными
признаками, а с другой,— изменчивым под влиянием геологи­
ческих факторов химическим составом и физическими свойст­
вами. По особенностям состава и свойств среди твердых го­
рючих ископаемых выделяют макротипы (литотипы), микроли-
тотипы и микрокомпоненты.

К неорганическим компонентам, обязательно присутствующим в твердых горючих ископаемых в больших или меньших количествах, относятся минеральные примеси (глинистые минералы, карбонаты, сульфиды железа, кварц и др.). Кроме минеральных примесей в твердых горючих ископаемых содержится от 15 до 60 % влаги.

В состав органических компонентов входят углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Минеральные примеси и вода считаются балластом. Сера и фосфор принадлежат к вредным примесям. Содержание балластных и вредных составляющих для большинства направлений использования твердых горючих ископаемых строго лимитируется.