Минеральное сырье

Особенности при поисках и  разведке заключаются в эффективности применения радиоактивных методов.

Промышленные руды – пирохлоровые, лопаритовые. По содержанию Nb₂O₅ (%) руды подразделяют на весьма богатые – более 1,5, богатые – 1,5 – 0,8, средние – 0,8 – 0,15, бедные – 0,15 – 0,03.

Месторождения разрабатывают открытым, подземным и комбинированными способами.

Подготовку руд к переделу производят обогащением с применением  комбинированной технологии (магнитная  сепарация, гравитация, флотация).

Извлечение оксида ниобия из руд различных типов составляет до 80 % при содержании в концентрате до 60 % Nb₂O₅. К вредным примесям в концентрате относят кремнезем, диоксид титана, фосфор, серу, оксиды (Al, Fe, Ca), пентаксид тантала, калий, натрий, фтор, хлор, кобальт, углерод.

При обогащении руд комплексного состава попутно получают оловянные, цирконовые, апатитовые концентраты.

Перерабатывают ниобиевые  концентраты гидрометаллургическими, хлоровозгоночными и металлургическими  способами.

Товарные продукты содержат пентаксид ниобия – 99% Nb₂O₅, гидроксид ниобия – 75 – 80% (Nb₂O₅+Ta₂O₅), феррониобий – 85 – 95% Nb₂O₅.

Сопутствующий тантал, содержащийся в концентрах, переходит в гидрометаллургические  концентраты, из которых его извлекают  экстакционными и другими способами. Вредные примеси в готовой  ниобиевой продукции  - кремнезем, диоксид титана, фосфор, сера, оксиды алюминия, железа, кальция, пентаксид тантала, калий, натрий, хлор, кобальт, углерод, медь, марганец, молибден, магний, вольфрам, олово, ванадий.

Рений (Re, VII, 75)

Металл, серебристый, проявляет амфотерные свойства, халько- и сидерофильный, устойчивые валентности 4⁺ и 7⁺.

Плотность 21020 кг/м³; твердость по Бринеллю 1320 – 2000 МПа; температура плавления 3180° С, кипения – 5627; теплопроводность 47,9 Вт/(м·К); удельное электрическое сопротивление 19,3·10^-8 Ом·м; удельная магнитная восприимчивость 4,56·10^-9 м³/кг; температурный коэффициент линейного расширения 6,63·10^-6 К^-1. Устойчив к коррозии.

Кларк рения земной коры 0,0007 г/т. Средние  его содержания в горных породах  главных типов (г/т): основных – 0,00071, кислых – 0,00067.

ПДК рения не нормируют за исключением ПДК_р.з, составляющие 4 мг/м³.

Мировые извлекаемые запасы рения более 10 тыс. т, годовое производство составляет 30 – 35 т. Наиболее крупные производители – Казахстан, США.

В России отсутствуютсырьевые  источники рения.

Рений применяют в качестве катализаторов в нефтехимическом  производстве, для получения жаропрочных  сплавов, в космической технике, нагревательных приборах, ядерных реакторах, рентгенотехнике.

Известны четыре минерала рения: джесказганит (сложный сульфид), моносульфид  и оксид рения, самородный рений. Промышленное значение имеет молибденит – главный минерал-концентратор рения и основной источник его получения.

Рений не образует собственных  месторождений, а находится в  месторождениях других видов сырья.

Промышленные типы ренийсодержащих  месторождений: эндогенных – медно-молибденовый порфировый и медный стратиформный; экзогенных – молибден-урановый. Наибольшее значение имеют первые два типа.

Сложность геологического строения месторождений определяется строением  месторождений основных полезных ископаемых.

Промышленные руды – концентраты  с содержанием рения (г/т): молибденовый – 100, медный – 1,5 – 2,5, свинцовый – 3,5 – 5,5. Первичный рениевый технологический концентрат – раствор с содержанием рения сотни граммов на кубический метр.

Подготовку руд к переделу производят по технологии обогащения основных типов ренийсодержащих  руд.

Извлечение рения из руд различных типов составляет 40 – 60% при содержании его в концентратах до 2 кг/т.

При металлургической переработке  медных и молибденовых руд рений  концентрируется в пылях.

Перерабатывают ренийсодержащие  концентраты и металлургические пыли гидрометаллургическим способом.

Товарный продукт содержит рений (%): аммоний рениево-кислый – 69, оксид (7) рения – 69, металлический  рений – 99,9.

Вредные примеси в рениевой продукции: алюминий, железо, калий, кальций, кремний, магний, марганец, медь, молибден, натрий, никель, фосфор, сера, вольфрам.

Рубидий (Rb, I, 37)

Металл, серебристо-белый, мягкий, проявляет щелочные свойства, литофильный, валентность 1⁺.

Плотность 1532 кг/м³; твердость по Бринеллю 0,216 МПа; температура плавления 39° С, кипения – 688; теплопроводность 58,2 Вт/(м·К); удельное электрическое сопротивление 12,5·10^-8 Ом·м; удельная магнитная восприимчивость 2,49·10^-9 м³/кг; температурный коэффициент линейного расширения 90·10^-6 К^-1, сечение захвата тепловых нейтронов 7,3·10^-29 м².

Кларк рубидия земной коры 150 г/т. Средние его содержания в горных породах главных типов (г/т): ультраосновных – 2, основных – 45, средних – 100, кислых – 200, осадочных (глинах и сланцах) – 200.

Рубидий – высокотоксичный  элемент (II класс опасности). ПДК пыли (мг/м³): ПДК_р.з – 3 – 4, ПДК_м.р – 1 – 2, ПДК_с.с – 0,1; ПДК_в RbCl – 0,1 мг/л. Естественное содержание в почвах 36 – 150 г/т.

Мировые запасы (без стран СНГ) 173 тыс. т Rb₂O, годовое производство составляет первые тысячи тонн рубидия. Наиболее крупные производители – США, Канада.

В России запасы рубидия составляют 99% от мировых запасов.

Основные области потребления  – фотоэлектрические и низковольтные  приборы, катализаторы в химической промышленности, научные исследования в новой энергетике, медицине, биологии.

Рубидий рассеян в структурах преимущественно калиевых минералов  – микроклине, лепидолите, циннвальдите, мусковите, фенгите, а также в  поллуците, сподумене, берилле, нефелине, карналлите. Промышленное значение имеют  в основном лепидолит, реже - циннвальдит.

Рубидий не образует собственных  месторождений, а находится в  месторождениях других типов сырья.

Промышленные типы рубидийсодержащих  месторождений – редкометалльно-пегматитовый, апатит-нефелиновый, карналлитовый.

По запасам Rb₂O (тыс. т) месторождения подразделяют на весьма крупные – более 1000, крупные – 1000 – 100, средние – 100 – 10, мелкие – менее 10.

Особенности при поисках и  разведке заключаются в высокой  эффективности применения гамма-съемки (аэро- и пешеходной) и гамма-каротажа скважин.

Промышленные руды – комплексные цезий-рубидиевые (поллуцитовые и слюдяные) и рубидийсодержащие (апатит-нефелиновые, карналлитовые).

По содержанию Rb₂O (%) руды подразделяют на богатые – 0,5 – 0,2, средние – 0,2 – 0,01, бедные – 0,01 – 0,006.

Месторождения разрабатывают в связи с основными рудами.

Подготовку руд к гидрометаллургическому переделу производят обогащением с  применением комбинированной гравитационно-флотационной технологии.

Извлечение рубидия из руд  различных типов составляет 6 – 20% при содержании его в концентрате до 6%.

Перерабатывают рубидийсодержащие  концентраты гидрометаллургическим  и пирометаллургическими способами.

Товарный гидрометаллургический  концентрат содержит 91% рубидия. Вредные  примеси в нем – Na, Ca, K, Mg, Ba. Металлический рубидий получают металлотермией.

Селен (Se, VI, 34)

Металл, серый, серебристый, мягкий, гибкий, проявляет кислотные свойства, халькофильный, устойчивые валентности 2^-, 2⁺, 4⁺, 6⁺.

Плотность 4790 кг/м³; твердость по Бринеллю 736 МПа; температура плавления 217° С, кипения – 685; теплопроводность 2,04 Вт/(м·К); удельное электрическое сопротивление 0,01·10^-8 Ом·м; удельная магнитная восприимчивость -4,0·10^-9 м³/кг; температурный коэффициент линейного расширения 36,9·10^-6 К^-1; проявляет свойства полуметалла.

Кларк селена земной коры 0,05 г/т. Средние его содержания в горных породах главных типов (г/т): ультраосновных – 0,05, основных – 0,05, средних – 0,05, кислых – 0,05, осадочных (глинах и сланцах) – 0,6.

Селен – высокотоксичный  элемент (II класс опасности), но обладающий повышенной биологичностью. ПДК_м.р – 2 мг/ м³, ПДК_с.с – 0,0005 мг/м³; ПДК_в – 0,001 мг/л. Естественное содержание в почвах 0,2 – 1,0 г/т.

Мировые подтвержденные запасы селена (без стран СНГ) примерно 130 тыс. т, в том числе извлекаемые – 80; ежегодное производство составляет (без стран СНГ) порядка 2 тыс. т, в том числе 200 т вторичного селена. Наиболее крупные производители – Япония, Канада, США.

Страны СНГ по запасам селена занимают первое место в мире. В  России запасы составляют 69% от запасов  стран СНГ.

Структура потребления (%): фотокопировальная техника – 40 – 66; стекольное производство – 20; селенсодержащие термостойкие пигменты – 13; остальная часть – электроника.

Известно более 80 минералов  селена. Среди них преобладают  селениды, в основном медные и никелевые. Промышленное значение имеют селенсодержащие минералы: халькопирит, пирит, пентландит, сфалерит, галенит, молибденит.

Селен не образует самостоятельных  месторождений, а находится в  месторождениях цветных металлов.

Промышленные типы селенсодержащих  месторождений – медно-колчеданный, медно-порфировый, медно-скарновый, медистых песчаников, медно-железованадиевый, медно-никелевый, медно-молибденовый, свинцово-цинковый.

По запасам селена (т) месторождения  подразделяют на весьма крупные –  более 10 000, крупные – 10 000 – 2000, средние – 2000 – 500, мелкие – 500 – 50, весьма мелкие – менее 50.

Промышленные селенсодержащие  руды – медные, медно-цинковые, медно-никелевые, медно-молибденовые, полиметаллические, свинцово-цинковые.

По содержанию селена (г/т) руды подразделяют на богатые – 120, средние – 60, бедные – 20.

Месторождения селенсодержащих  руд разрабатывают в связи  с основными полезными ископаемыми  открытым, подземным и комбинированным  способами.

Подготовку селенсодержащего сырья к переделу производят совместно с основными рудами дроблением, сортировкой богатых руд и обогащением бедного сырья с применением флотационных технологий.

Извлечение селена из руд  в концентраты (селенистые кеки) различных  типов составляет 30 – 40%, при содержании его в концентрате 700 – 800 г/т.

Перерабатывают селенсодержащие  концентраты металлургическим, а  сернистые селенсодержащие газы – химическим способами.

Товарная продукция содержит более 99,0 – 99,8% селена. Вредные примеси  в селене – теллур, железо, медь, свинец, ртуть, мышьяк, сера, алюминий.

Скандий (Sc, III, 21)

Металл, серебристо-белый, мягкий, проявляет амфотерные свойства, литофильный, устойчивая валентность 3⁺.

Плотность 2998 кг/м³; твердость по Бринеллю 736 - 1200 МПа; температура плавления 1541° С, кипения – 2831; теплопроводность 15,8 Вт/(м·К); удельное электрическое сопротивление 61,0·10^-8 Ом·м; удельная магнитная восприимчивость 8,8·10^-8 м³/кг; температурный коэффициент линейного расширения 10,0·10^-6 К^-1.

Кларк скандия земной коры 10 г/т. Средние его содержания в  горных породах главных типов (г/т): ультраосновных – 5, основных – 24, средних – 2,5, кислых – 3, осадочных (глинах и сланцах) – 10.

Скандий – токсичный элемент (III класс опасности). ПДК_р.з – 4,0 мг/ м³. Естественное содержание в почвах 4,0 – 33 г/т.

Мировые запасы скандия 2,4 тыс. т; годовое производство составляет (без стран СНГ) 0,8 - 1 т. Наиболее крупные производители –  США, Норвегия, Бразилия.

Основные области применения – скандий-алюминиевые сплавы, ртутные  лампы, лазеры, специальная керамика.

Известно пять минералов скандия – силикаты и фосфат. Промышленное значение имеют собственно скандиевый минерал тортвейтит и минералы-концентраторы скандия – силикаты, окислы, фосфаты/

Собственные месторождения скандия  отсутствуют.

Промышленные типы скандийсодержащих месторождений – магматический, карбонатитовый, пегматитовый, скарновый, грейзеновый, альбититовый, метаморфогенный, экзогенный. Наибольшее значение имеет последний тип.

По запасам (т. скандия) месторождения  подразделяют на весьма крупные –  сотни тысяч, крупные – десятки тысяч, средние – тысячи, мелкие – сотни и десятки.

Промышленные скандийсодержащие  руды – железорудные (в пироксенитах и горнблендитах), титановые (в габброидах), редкоземельные (в пегматитах), вольфрам-оловянные (в грейзенах), ураноносные (в метасоматитах и конгломератах), кор выветривания (на карбонатитах и габброидах), россыпные, бокситовые, фосфатные.

Диапазон содержаний скандия  в рудах различных типов 0,0001 – 0,06%.

Месторождения разрабатывают  попутно с основными полезными  ископаемыми.

Скандий получают попутно из растворов обогащения урановых, титановых  руд, шлаков вольфрамового и оловянного производства, кеков вольфрамовой переработки  концентратов, плавов хлорирования титановых  руд и растворов известково-хлоридной  переработки цирконийсодержащего сырья.