Минеральный и химический состав полезных ископаемых
Тела полезных ископаемых сложены минеральными агрегатами. В рудах и некоторой части нерудных месторождений выделяются минералы-носители ценных элементов, которые называются рудными, или ценными минералами, и сопутствующие им так называемые жильные минералы. Соотношение между рудными и жильными ‘минералами колеблется для руд разных металлов и месторождений в очень широких пределах. Так, в золотоносных жилах кварца количество золота составляет тысячные доли процента по отношению к массе кварца. Наоборот, богатые руды железа целиком состоят из рудных минералов (магнетит, гематит). Содержание металлов в различных рудных минералах в свою очередь зависит от химического состава и изменяется достаточно широко.
Для .полезных ископаемых, которые используются целиком (например, блоки гранита в качестве «строительного камня), разделение на ценные и жильные минералы, естественно, не производится.
По составу преобладающей части рудных минералов выделяются типы руд:
1) окисные —в форме окислов и гидроокислов, для месторождений Fe, Mn, Pl, U, Cr, Al;
2) силикатные — типичные для неметаллических пол. иск. (слюда, асбест, тальк);
3) сернистые — в виде сульфидов, арсенидов, антимонидов, реже в форме соединений висмута, теллура и селена, к .которым принадлежит большинство руд цветных металлов (медь, цинк, свинец, никель, сурьма и др.);.
4) карбонатные — свойственные некоторым месторождениям Fe, Mn, Mg, Zn, Cu;
5) сульфатные — к .которым относятся месторождения бария, стронция и других элементов;
6) фосфатные — образующие месторождения фосфора и связанных с ними соединений;
7) галоидные — типичные для месторождения солей и флюорита;
8) самородные— сложенные самородными металлами и сплавами (золота, платины, меди).
По составу всей массы руды, включающей как рудные, так и нерудные минералы, различаются руды: кремнистые, силикатные, -карбонатные, сульфатные, сульфидные, окисные, фосфатные, галоидные и органогенные (битумные).
Минеральный состав углей определяется соотношением фюзена, дюрена, ‘кларена и витрена. Фюзен относится к матовым ингредиентам угля с волокнистым строением. Дюрен принадлежит к тем же составляющим угля, но имеет плотное строение. Кларен представляет собой блестящий или полуматовый ингредиент угля массивного или слоистого сложения. Витрен также относится к отчетливо блестящей составляющей угля, для которой характерна поперечная трещиноватость и раковистый излом. Для определения технических свойств и химического состава углей применяют так называемые технический и элементарный анализы. При помощи технического анализа угли разделяются по содержанию в них золы, влаги, кокса и летучих горючих веществ. Горючая масса угля определяется вычитанием из его состава золы и влаги. Содержание золы в разных типах углей колеблется от 1,5 до 25%- Элементарный анализ определяет содержание ;в горючей массе угля: углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы. Содержание С в углях обычно лежит в пределах от 60 до 96%, водорода — от 2 до 12%.
В состав нефтей входят углеводороды, составляющие их основную массу, а также кислородные, сернистые и азотистые органические соединения.
В составе горючих газов преобладают метан в смеси с этаном, пропаном и бутаном, с примесью углекислого газа, азота и сероводорода.
На основании минерального и химического состава, определяющего промышленную ценность и технологические свойства минерального сырья, ,полезные ископаемые разделяются на природные типы или сорта.
Для рудных и нерудных месторождений нет единой группировки минерального сырья по природным сортам. Можно говорить о разделении их по степени концентрации рудных минералов, выделяя руды богатые(массивные), рядовые и убогие(вкрапленники).
Нефти по содержанию в них основного углеводородного компонента разделяются на три класса: метановые (парафиновые), с содержанием парафина или алкана более 50%., нафтеновые, с содержанием нафтена или -циклана более 60%, ароматические, с содержанием соответствующего углеводорода в количестве более 50%.
Горючие газы подразделяют по преобладающим в их составе компонентам, выделяя, например, пропан-метановые, сероводород-метановые и др.
Билет 6
Периодичность и длительность формирования месторождений полезных ископаемых
Лунный период времени 5000-3800 млн лет и отвечающий ему гренландский этап хар-ет зарождение земной коры. Он отличается развитием слабодифференцированного базальтового вулканизма, отсутствием геосинклиналей и гранитоидов. В этот период ещё не возникли условия для образования рудных месторождений.
Нуклеарный период 3800-2800 млн лет—кольский этап—определяет появление наиболееранних эндогенных рудных месторождений. Они представлены 2 группами образований- связанной с куполами серых гранитов и сзеленокаменными поясами. К серым гранитам приурочены метаморфогенные слюдяные и редкометалльные пегматиты. В зеленокам поясах, образовавшихся вследствие метаморфизма древних базальтоидов, расположены магматические месторождения хромитов и сульфидных медно-никелевых руд, колчеданов и гидротерм месторожд золота.
Протогеосинклинальный 2800-1800 млн лет(2 этапа: беломорский и карельский). Определяется зарождением, полным развитием и отмиранием ранней серии геосинклинальных систем. Ему свойственны 2 периода базальтового и 2 последующих периода гранитоидного геосинклинального магматизма (соответ группы месторождений).На обособившихся к этому времени древних платформах в связи с явлениями протоактивизации возникли выдающиеся месторождения хромитоа и платины расслоенных базальтоидных плутонов Бушвельда и Великой дайки(юг Африки), сульфидных медно-никелевых руд Садбери в Канаде, крупных месторождений железистых кварцитов на Восточно-Европейской, Северо-Американской, Южно-Американской, Сибирской и .африканской платформах, уникальных золото-урановых конгломератов Витватерсранда в Южной Африке.
Интергеосинклинальный период 1800-1500 млн лет(готский этап)—временное затухание тектон, магматим, металлоген активизации.
Геосинклинальный (неогеосинклинальный)от 1500 до 100-50 млн лет—возрождение геосинклинального режима. 5 этапов: гренвильский, байкальский, каледонский, герцинский, киммерийский.
Рифтовый период отвечает позднейшему альпийскому этапу геологич истории, обусловленному замиранием геосинклинальной деятельности и преобладанием развития рифтовых систем.
2 важнейших рубежа:
1.) 3800 млн лет-начало формирования магматич и колчеданных образований базальтоидной серии и метаморфогенных пегматитов.
2.) 2500 млн лет- начало образования постмагматических гранитоидных месторождений альбититовой, грейзеновой, скарновой и гидротермальной групп.
Длительность формирования
Месторождения полезных ископаемых, несмотря на то что их тела значительно меньше объема массы вмещающих пород, обычно формировались достаточно длительное время, .вполне соизмеримое с геологическим временем образования различных комплексов горных пород.
Довольно точные сведения имеются пo длительности накопления минерального вещества осадочных месторождений. Так, например, по подсчетам А. Иванова, толща пермских каменной и калийных солей Соликамска .в Предуралье мощностью 350—400 м накапливалась в течение ’15—17 тыс. лет. По данным Н. Белоус, пласты железных руд Западной Сибири мощностью 1—16 м (редко до 27 м) создавались от 1—3 до 10—-15 млн. лет, сближенные же рудоносные горизонты — в течение 30-^50 млн. лет. Периоды отложения угленосной толщи карбона Донецкого бассейна, «включающей 300 пластов и пропластков каменного угля, охватывает 50—60 млн. лет; промышленная угленосность, сосредоточенная в четырех свитах среднего карбона, создавалась 15—20 млн. лет.
Меньше сведений о длительности образования магматогенных месторождений. Однако имеющиеся данные позволяют предполагать, что накопление минеральной массы в месторождениях этой серии также обычно занимает длительный, геологически измеримый промежуток времени. Так, например, на магматических месторождениях сульфидных медно-никелевых руд Садбери в Канаде, Печенге и Норильской группе установлено, что сульфидный расплав, обособившийся от основной магмы, застыл не только после раскристаллизации этой магмы, но и позднее более молодых магматических инъекций, секущих основные породы. Это свидетельствует о весьма длительной эволюции рудного расплава от момента его ликвации в силикатной магме до момента (застывания в контуре рудных тел. Длительность образования пегматитовых месторождений подтверждается протяженной метасоматической переработкой минеральных агрегатов, раскристаллизовавшихся из расплава. По данным В. Кононовой, развитие ультраосновных-щелочных комплексов, с которыми связаны карбонатитовые месторождения, в некоторых районах (Ковдор) продолжалось 200—300 млн. лет. время формирования сложных грейзеновых месторождений исчисляется миллионами и десятками миллионов лет.
Рекомендуемые страницы:
Воспользуйтесь поиском по сайту:
Лекция №4
Тела полезных ископаемых сложены минеральными агрегатами. В рудах и некоторой части нерудных месторождений выделяются минералы-носители ценных элементов, которые называются рудными, или ценными минералами, и сопутствующие им так называемые жильные минералы. Соотношение между рудными и жильными минералами изменяются для руд разных металлов и месторождений в очень широких пределах. Так, в золотоносных жилах кварца количество золота составляет тысячные доли процента по отношению к массе кварца. Наоборот, богатые руды железа целиком состоят из рудных минералов (магнетит, гематит). Содержание металлов в различных рудных минералах в свою очередь зависит от химического состава и изменяется достаточно широко.
Поскольку вещественный состав металлических и неметаллических полезных ископаемых различный, для них применяется своя терминология. Полезные металлы, составляющие ценность металлических полезных ископаемых, образуют рудные минералы (магнетит и гематит в железной руде, галенит и сфалерит в свинцово-цинковой руде и т. д). Ценные компоненты неметаллических и горючих полезных ископаемых могут быть представлены веществами твердыми, жидкими и газами. Термин «руда» для таких полезных ископаемых обычно не принят; их именуют по названию самого вещества, как, например, слюда, асбест или нефть.
Минералы, слагающие месторождения рудных и нерудных полезных ископаемых, разделяются также по их происхождению на гипогенные, образовавшиеся в глубинных условиях, и гипергенные, возникшие на поверхности Земли или вблизи нее.
Минеральные массы, слагающие месторождения полезных ископаемых, как правило, бывают неоднородны по своему составу. Кроме минералов, содержащих ценные металлы или являющихся неметаллическим полезным ископаемым, присутствуют сопровождающие минералы — спутники, не имеющие практического применения. Эти минералы в постмагматических месторождениях, имеющих очень часто форму жил, называются жильными, а в металлических месторождениях остальных генетических типов — нерудными.
Распространен также термин пустая порода, служащий для обозначения имеющего цены материала в неметаллических и горючих полезных ископаемых. Например, прослои сланцев и песчаников в угольных пластах являются пустой породой.
Сопутствующие или жильные минералы, не используемые горнорудной промышленностью, а также и про слои пустой породы должны быть удалены из полезного ископаемого. Достигается это частично путем рудоразборки, а главным образом в процессе обогащения минерального сырья.
Относительное количество рудных и сопровождающих минералов может быть разнообразным. Встречаются руды, на 90—95% сложенные рудными минералами (так называемые сплошные руды). Примером их могут быть магнетитовые руды горы Магнититовой или серноколчеданные медьсодержащие руды Дегтярского месторождения на Урале. В других случаях содержание рудных и нерудных минералов может быть примерно одинаковое, например в рудах свинцово-цинковых месторождений Алтая. И, наконец, встречаются руды, в которых количество рудных минералов не превышает нескольких процентов (месторождение меднопорфировых руд Коунрад и др.). В месторождениях благородных металлов, например золота, количество вкраплений золота в рудной массе определяется всего лишь долями процента.
Помимо основных промышленных элементов, в рудах нередко имеются так называемые вредные примеси. Например, в железных рудах к числу вредных примесей относятся – сера, фосфор и мышьяк. Сера обусловливает ломкость металла в горячем состоянии, а фосфор – ломкость и хрупкость его в холодном состоянии. Мышьяк придает стали хладноломкость и красноломкость, а также плохую свариваемость. Содержание указанных элементов в руде не должно превышать 0,1%, в противном случае качество руды снижается. Для выплавки высококачественных чугунов содержание мышьяка в рудах совершенно недопустимо.
К числу нежелательных примесей в железных рудах относятся также цинк и свинец. Возгоны свинца и цинка, образующиеся в процессе плавки руды, разрушают кладку доменных печей. Поэтому содержание цинка и свинца в железной руде не должно превышать 0,2%.
Но, с другой стороны, в железных рудах присутствует ряд ценных примесей. Полезной примесью является марганец, который улучшает свойства чугуна и стали, увеличивая их твердость и вязкость, и парализует вредное влияние серы. С серой марганец дает химическое соединение — алабандин, удаляющееся в шлак.
Что касается руд цветных металлов, то в них при современной технологии производства не существует вредных примесей. Все составляющие их части могут быть использованы промышленностью. Перед технологами и обогатителями страны поставлена задача комплексного использования руд цветных металлов с извлечением из них всех полезных составляющих. Многие элементы, характеризующиеся низкими кларками, в природных условиях не образуют самостоятельных минералов, а скрываются в виде изоморфных примесей в более распространенных минералах (гафний — в минералах циркония, рений — в молибдените, кадмий — в сфалерите и т. п.).
Для полезных ископаемых, которые пользуются целиком (например, блоки гранита в качестве строительного камня), разделение на ценные и жильные минералы, естественно, не производится).
По составу преобладающей части рудных минералов выделяются следующие типы руд:
1) окисные — в форме окислов и гидроокислов, характерные для месторождений железа, марганца, олова, урана, хрома, алюминия;
2) силикатные — наиболее типичные для неметаллических полезных ископаемых (слюда, асбест, тальк и др.);
3) сернистые — в виде сульфидов, арсенидов, антимонидов, реже в форме соединений висмута, теллура и селена, к которым принадлежит большинство руд цветных металлов (медь, цинк, свинец, никель, сурьма и др.);
4) карбонатные — свойственные некоторым месторождениям железа, марганца, магния, свинца, цинка и меди;
5) сульфатные — к которым относятся месторождения бария, стронция и др. элементов;
6) фосфатные — образующие месторождения фосфора и связанных с ними соединений;
7) галоидные — типичные для месторождений солей и флюорита;
8) самородные — сложенные самородными металлами и сплавами, известные для золота, платины, меди.
По составу всей массы руды, включающей как рудные, так и нерудные минералы, различаются руды: кремнистые, силикатные, карбонатные, сульфатные, сульфидные, окисные, фосфатные, галоидные и органогенные (битумные).
Минеральный состав углейопределяется соотношением фюзена, дюрена, кларена и витрена. Фюзен относится к матовым ингредиентам угля с волокнистым строением. Дюрен принадлежит к тем же составляющим угля, но имеет плотное строение. Кларен представляет собой блестящий или полуматовый ингредиент угля массивного или слоистого сложения. Витрен также относится к отчетливо блестящей составляющей угля, для которой характерна поперечная трещиноватость и раковистый излом.
Для определения технических свойств и химического состава углей применяют так называемые технический и элементарный анализы. При помощи технического анализа угли разделяются по содержанию в них золы, влаги, кокса и летучих горючих веществ. Горючая масса угля определяется вычитанием из его состава золы и влаги. Содержание золы в разных типах углей колеблется от 1,5 до 25%. Элементарный анализ определяет содержание в горючей массе угля: углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы. Содержание углерода в углях обычно лежит в пределах от 60 до 96%, водорода — от 2 до 12%. Для углей предложено несколько классификаций по природным типам. Например, для углей Донецкого бассейна выделяются марки: длиннопламенная (Д) с выходом летучих на горючую массу более 42%, газовая (Г) с выходом летучих от 35 до 44%, паровично-жирная (ПЖ) с выходом летучих от 26 до 35%, коксовая (К) с выходом летучих от 18 до 26% и тощая (Т) с выходом летучих менее 17%.
В состав нефтивходят углеводороды, составляющие их основную массу, а также кислородные, сернистые и азотистые органические соединения. Нефти по содержанию в них основного углеводородного компонента разделяются на три класса: метановые, с содержанием парафина или алкана более 50%, нафтеновые, с содержанием нафтена более 50%, аромарические, с содержанием соответствующего углеводорода в количестве более 50%.|
В составе горючих газовпреобладают метан в смеси с этаном, пропаном и бутаном, с примесью углекислого газа, азота и сероводорода.
На основании минерального и химического состава, определяющего промышленную ценность и технологические свойства минерального сырья полезные ископаемые разделяются на природные типы или сорта.
Для рудных и нерудных месторождений нет единой группировки минерального сырья по природным сортам. Можно говорить о разделении их по степени концентрации рудных минералов, выделяя руды богатые (массивные, сплошные) и убогие (вкрапленные), по составу преобладающих соединений (силикатные, кремнистые, сульфидные, окисные и др.), по генезису (первичные неизмененные, вторичные измененные и др.).
Горючие газы подразделяют по преобладающим в их составе компонентам, выделяя, например, пропан-метановые, сероводород-метановые и др..
Само собой разумеется, что при решении вопросов комплексного использования различных компонентов, входящих в состав рудоминерального сырья, необходимо всестороннее знание состава и качества минеральной массы полезного ископаемого. В связи с этим необходимо остановиться на вопросе об ассоциациях химических элементов и минералов в месторождениях полезных ископаемых.