Минеральное сырье

Мировое производство поваренной соли (NaCI) 190-200 млн.т. Основные производители –США, Китай, Германия, Канада, Индия, Россия. Производство поваренной соли в России –около 9 млн.т/г.

Промышленные  типы ископаемых месторождений –  хлоридный, сульфатно-хлоридный, сульфатный, содовый. Наибольшее значение имеют два первых типа месторождений.

По  запасам солей (млн. т.) месторождения  подразделяют: на весьма крупные –  более 500 (для хлоридного и сульфатно-хлоридного типов) и более 150 (для сульфатного  и содового типов); крупные соответственно –500-150 и 150-50; средние 150-50 и 50-10; мелкие –менее 50 и менее 10.

Промышленные  типы сырья соответствуют промышленным типам месторождений.

По  содержанию NaCI поваренную соль (каменную и самосадочную) подразделяют на богатую –более 90, рядовую –90-70, бедную –менее 70.

Технологические свойства соляных вод и рассолов определяют по гидрохимическому типу и концентрации полезных и сопутствующих  солей.

Месторождения разрабатывают открытым и подземным  способами.

Соли  месторождений сульфатного и содового типа в России и других странах СНГ не разрабатывают.

Промышленную  переработку производят флотационным, галургическим и флотационно-галургическим  способами.

Содержание  основного компонента в товарной продукции составляет: в соли поваренной –93% NaCI; калии хлористом – 60% KCI; магнии хлористом (бишофите) –97% MgCI·H₂O; натрии сернокислом –99,4% Na₂SO₄; соде кальцинированной –99,4% Na₂CO₃.

Фосфор (P,V,15)

Неметалл в виде трех модификаций  –белый (мягкий), красный (порошок), черный (графитоподобный) –лито-и сидерофильный –проявляет амфотерные свойства, устойчивые валентности 3^-, 2^-,1⁺,2⁺,3⁺,5⁺.

Плотность 1820кг/м³ (белый), 2200 (красный), 2690 (черный), температура плавления 44,2ºС (белый), 410 (красный), кипения –280 (белый); теплопроводность 0,235 Вт/(м·К) (белый), 12,1 (черный); удельное электрическое сопротивление 1·10^-9 Ом·м (белый); удельная магнитная восприимчивость –1,1·10^-8 (белый), -8,4·10^-9(красный)м³/кг; температурный коэффициент линейного расширения 124,5·10^-6К^-1(белый).

Кларк фосфора  земной коры 930 г/т. Средние его содержания в горных породах главных типов (г/т): ультраосновных –170, основных –1400, средних –1600, кислых –700, осадочных –(глинах и сланцах) –770.

Фосфор–высокотоксичный  элемент (I-I I класс опасности), но жизненно важный элемент.  ПДК_р.з паров Р–0,03 мг/м³, Р₄О₁₀ –0,01, фосфатов хрома и никеля –соответственно 0,01-0,02 и 0,005, ПДК_м.р.  Р₄О₁₀ –0,15;  ПДК_с.с –Р₄О₁₀,РОCI₃,РОF –0,05 мг/м³; ПДК_вР –0,0001мг/л, РН₃ –0,0014-0,0015. Естественное содержание в почвах 0,04-0,5%. 

Мировые запасы Р₂О₅ 30 млрд т (фосфориты и апатиты), годовое производство 160-165 млн т фосфатной руды. Наиболее крупные производители – США, Марокко, Казахстан, Россия, Китай.

В России запасы Р₂О₅ составляют около 2 млрд т, добыча -около 34 млн т руды в год. 

Структура потребления: для производства минеральных  удобрений –95%; в химической и  пищевой промышленности, в металлургии  и других отраслях 10%.

Известно  около 200 минералов фосфора. Среди  них преобладают ортофосфаты  кальция, железа, алюминия. Промышленное значение имеют пять минералов группы апатита: фторапатит, гидроксилапатит, карбонотапатит, франколит, курскит.

Промышленные  типы месторождений – апатитовый (эндогенный) и фосфоритовый (экзогенный). Наибольшее значение имеет последний  тип.

По  сложности геологического стороения месторождения относят к первой и второй группам.

По  запасам Р₂О₅ (млн т) месторождения фосфатных руд подразделяют на весьма крупные –более 100, крупные –100-50, средние –50-10, мелкие –менее 10.

Промышленные  руды: апатитовые –силикатные, карботатные, карбонатно-силикатные, силикатно-оксидные, гидросиликатно-гидроксидные; фосфоритовые –зернистые, микрозернистые, галечниково-зернистые, ракушечные, желваковые, песчано-зернистые, обломочно-крустификационные.

По содержанию Р₂О₅ (%) руды подразделяют на богатые –более 15, средние –15-8, бедные –8-4, убогие –4.

По  обогатимости руд выделяют: легкообогатимые (извлечение Р₂О₅ в концентрат более 90%), удовлетворительно обогатимые –90-70, труднообогатимые –менее 70.

Месторождения разрабатывают открытым, подземным и комбинированными способами.

Подготовку  руд к переделу производят обогащением  с применением комбинорованных  технологий (промывка, флотация, магнитная  и электростатическая сепарация, обжиг  и игбирательное растворение карбонатов).

Извлечение  Р₂О₅ из руд различных типов составляет 60-90% при содержании  его в концентрате 28-40%. К вредным примесям в концентрате относят FeO, Fe₂O₃, AI₂O₃, MgO.

При обогащении руд комплексного состава  попутно получают нефелиновые, магнетитовые концентраты и бадделеитовые, урановые, медные, слюдяные, кальцитовые, уртитовые и сфеновые продукты.

Перерабатывают  фосфатные концентраты химическими  и металлургическими сполсобами.

Товарные  продукты представлены фосфорными удобрениями, фосфорной кислотой, фосфором. Суперфосфат содержит 18-20% Р₂О_5. Вредными примесями в фосфорных удобрениях и фосфоре являются остатки, не растворивые в почве и сероуглероде (кварц, аолевой шпат, силикаты). 

Сырье горно-техническое

Абразивы

Горные породы, минералы и минералльные агрегаты, обладающие повышенной твердостью и применяемые для механической обработки более мягких материалов.

Естественные абразивы –минералы: алмаз, корунд, гранат, кварц, ставролит, шпинель, полевой шпат, гематит; минеральные  агрегаты –наждак, кремень; горные породы –диатомит, трепел, пемза, обсидиан, песок, песчаник,  кварцит, кварц, маршаллит, мраморизованной известняк, доломит.

Искусственные абразивы –синтетические алмазы и  корунд, карбиды кремния, бора, вольфрама, тантала, эльбор, боразон, оксид хрома, измельченное стекло и др.

Наиболее  важные физико-механические свойства абразивов: твердость, прочность, вязкость, упругость, высокая термо- и химическая стойкость, теплоемкость, размеры зерен, степень их однородности, характер скола, способность к самозатачиванию, хрупкость.

ПДК_р.з.карборунда, корунда 6 мг/м³, алмаза –8, оксида алюминия –2, электрокорунда –4-6 мг/м³.

В странах СНГ запасы абразивного  сырья (тыс.т) составляют: корунда 155 (в  том числе в России5), наждака  –95 (только в России), граната –4300(64), кремня –170(60), кварцевых песков и песчаников –51000(23500), кварцитов –700(только в России), бокситов (абразивных) –более 9000 (только в России).

Добыча сырья (тыс.т) в 1996 г. в странах  СНГ составила: граната –45 (Узбекистан) и 45(Украина), кремня –3 (Россия), кварцевых песков и песчаников –390 (Узбекистан), 210 (Украина), 190 (Россия), кварцитов –0,5 (Россия).

Абразивы  принимают в натуральном и  дробленом виде (порошки, зерна, пасты) и как полуфабрикаты для получения  абразивных изделий –кругов, дисков, брусков, шкурок, лент, сегментов, головок, камней.

Промышленные  типы месторождений –метаморфический, метасоматический, пегматитовый, грейзеновый, гидротермальный, диагенетический, россыпной, техногенный.

По  запасам минералов, пород (м³) месторождения (кроме алмазов, гранатов, ставролита) подразделяют на крупные –десятки миллионов, средние –единицы миллионов, мелкие –сотни тысяч.

Месторождения разрабатывают открытым способом. Подземным  способом ведут попутную добычу.

Сырье перед потреблением обогащают.

Готовую продукцию в виде шлифовальных кругов, камней и наждачной бумаги изготавливают  с применением различных вяжущих. О качестве изделий судят по гранулометрическому  составу абразивных зерен.

Асбест.

Объединяет тонковолокнистые минералы группы серпентина (хризотитл-асбест) и амфибола (амфибол-асбесты), обладающие способностью легко расщепляться на прочные  и гибкие волокна и выдерживать без изменений высокие температуры.

По  химическому составу –силикаты  магния, железа, натрия.

Физико-механические свойства: распушиваемость, эластичность, прочность на разрыв, огнеупорность, кислотно- и щелочностойкость, сорбционная  способность.

ПДК асбестовой пыли в воздухе: ПДК_р.з. при содержании 10% асбеста –2,0мг/м³, менее 10% -4,0; ПДК _м.п. –0,3; ПДК_с.с. -0,1мг/м³, что соответствует IV классу опасности; ПДК_в.-10мг/л –II класс опасности.

Область применения: производство листов –  текстильных, асбоцементных, асбестовых, асбесторезиновых, термоизоляционных, асбестобитумных, асбестобакелитовых.

Основные  минералы –хризотил, антофиллит, амозит, актинолит, тремолит, крокидолит, родусит, режикит.

Основное  промышленное значение принадлежит  хризотил-асбесту. Его производство составляет 98%.

         Мировые запасы хризотил-асбеста (без стран СНГ) составляют 250млн.т, подтвержденные –180; годовое производство волокна около 2 млн.т. Основные производители –Канада, Китай, США, Зимбабве, Италия, Бразилия, Греция, ЮАР.

Из стран СНГ  крупная сырьевая база хризотил-асбеста находится  в Казахстане –запасы 13,4 млг.т, производство 0,5 млн.т/год. Россия обладает крупнейшей в мире сырьевой базой хризотил-асбеста –запасы около 111млн.т, производство –более 0,4 млн.т/год.

Промышленные типы месторождений  –апоультрамафитовый (хризотиловый), апокарбонатный и апоофиллитовый (амфиболовый). Наибольшее значение имеет первый тип.

По  сложности геологического строения месторождения асбеста относят  ко второй и третьей группам.

По  запасам подразделяют месторождения  хризотил-асбеста (млн т) на весьма крупные  –более 10, крупные –10-5, средние –5-0,5, мелкие –менее 0,5; амфибол –асбеста (тыс.т) –на крупные –более 50, средние –50-5, мелкие –менее 5.

Промышленные  типы хризотил-асбестового сырья  –поперечно-волокнистый (нормальный и  ломкий) и продольно-волокнистый. По содержания волокна (%) хризотил-асбестовое сырье подразделяют на богатое –более 5, среднее –5-3, бедное –менее 3.

Месторождения разрабатывают открытым и подземным  способами. Промышленная переработка  сырья включает сухое и мокрое обогащение с отсасыванием волокон  или осаждением породы. Применяют также гравитационное обогащение.

Товарный  продукт представлен в виде волокон  различной крупности, длины, распушки. Вредные примеси в асбесте  –магнетит, хромит, тальк.

Барит (BaSO4)

Природный сульфат бария; образует кристаллы, зернистые агрегаты, натечные формы, конкреции.

Сингония кубическая, цвет белый, серый, бурый, черный,красный, желтый, зеленоватый, бецсветный, прозрачный; блеск стеклянный, излом неровный, спайность совершенная  и несовершенная, хрупкость высокая.

Растворяется в H₂SO₄, HCI, в содовом растворе, плохо в воде.

Плотность 4500кг/м³; твердость по шкале Мооса 3,0-3,5; температура плавления 1580ºС; удельная магнитная восприимчивость –0.28·10^-9м³/кг; диэлектрическая проницаемость 5-12. Свечение в лучах: УФ –голубое, желтое, фиолетовое, зеленое; катодных –фиолетовое.

Элементы –примеси: Sr, Ca, Pb, Ra.

Экологическую опасность определяют высокотоксичный барий и его  соединения (II класс опасности). ПДК_м.ф. BaSiO₃ –2.0мг/м³, BaSO₄ –6.0, BaF₂ –0,1, BaCI₂ –0,5мг/м³; ПДК_в.Ва²⁺-4,0 мг/л. Естественное содержание бария в почвах 430-660г/т.

Мировые подтвержденные запасы барита 400млн.т, ежегодная добыча составляет 5млн.т. Наиболее крупные производители  –Китай, Казахстан, Индия, Марокко.

В странах СНГ запасы барита составляют 180млн т, в том числе в России 15млн т при добыче 50-60 тыс.т/год.

Структура потребления (%): в качестве утяжелителя  в беровых растворах  –75; инертного слабоактивного наполнителя  –16-18; для производства химических соединений 6-8.

Промышленные типы месторождений: собственно баритовых-стратиформный в кремнисть-сланцевых и терригенно-карбонатных толщах, жильный, остаточный; комплексных –барит-колчеданно-полиметаллический в терриненно-карбонатно-кремнистых толщах, барит-колчеданно-полиметаллический в осадочно-вулканогенных толщах. Наибольшее значение имеют баритовые и барит-сульфидные типы месторождений.

По сложности геологического строения месторждения относят к  первой, второй и третьей группам.

По запасам BaSO₄ (млн т) собственно баритовые месторождения подразделяют на весьма крупные –более 5, крупные –5,0-0,5, средние –0,5-0,1, мелкие –менее 0,1; комплексные подразделяют на весьма крупные –более 20, крупные –20-10, средние 10-1, мелкие  -менее 1.

Особенности при поисках  и разведке заключаются в эффективности применения методов электропрофилирования и радиоактивного каротажа.

Месторождения разрабатывают  открытым и подземным способами.

Подготовку руд к переделу производят обогащением с применением  гравитационных, флотационных и комбинированных  технологий.

Извлечение барита из сырья  различного типа составляет 55-90% при  содержании его в концентрате  до 90%. К вредным примесям в концентрате  относят SiO₂, Fe₂O_3, CaO.

При обогащении руд комплексного состава попутно получают золото –и серебросодержащие, свинцовые, цинковые, флюоритовые, железные и марганцевые концентраты.

Перерабатывают баритовые  концентраты гидрометаллургическим  способом. Товарный продукт (барит отбеленный) содержит 80-95% BaSO₄. Вредные примеси в барите –водорастворимые соли.

Металлический барий получают алюмотермией. Содержание в нем бария составляет более 99,5%.