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 ископаемыхназывают их природные разновидности, выделяемые в зависимости от минерального состава, текстурных и структурных особенностей с учетом возможности пространственного обособления.
Промышленные сортавключают 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.