Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Нерудное минеральное сырье и его промышленная классификация

Нерудное минеральное сырье и его промышленная классификация

26.09.2017

В настоящее время все твердые полезные ископаемые принято разделять на рудные (металлические), нерудные (неметаллические) и горючие. Однако такое подразделение является весьма условным, и эта условность по мере развития науки и техники и расширения областей использования минерального сырья непрерывно увеличивается.
Горючие полезные ископаемые (уголь, горючие сланцы, торф) все чаще стали использоваться как химическое и агрохимическое сырье, некоторые их разновидности (гагат, липтобиолиты) — в качестве поделочного материала, зола топлива — для производства строительных материалов, а при содержании в ней 25—30 % Al2O3 она может служить сырьем для получения алюминия по способу спекания.
В последние десятилетия ряд металлов (литий, уран, торий) применяются в качестве источников энергии.
Если исходить из современных представлений молекулярной химии, согласно которым разграничение между металлами и неметаллами связано с величиной первых ионизационных потенциалов атомов, то ряд химических элементов (мышьяк, сурьма, теллур и др.) можно отнести как к металлам, так и к неметаллам, а издавно считавшиеся неметаллическими элементами кремний и бор — к металлам и, напротив, ртуть, обладающую резко выраженными металлическими свойствами, — к разряду неметаллов. Кроме того, основной составной частью многих неметаллических полезных ископаемых (солей, магнезита, доломита, известняков и т. д.) являются типичные щелочные и щелочно-земельные металлы (Na, К, Ca, Mg). Некоторые соли и магнезит в настоящее время являются источниками получения металлического магния и, наоборот, такие металлические полезные ископаемые как боксит и хромит используются в качестве типичного неметаллического сырья для производства абразивов и огнеупоров.
Условность и несовершенство классификации твердых полезных ископаемых наиболее резко проявляются при попытке классифицировать полезные ископаемые, относящиеся к группе неметаллических или нерудных. Даже единого, общепринятого термина, обобщающего эту группу полезных ископаемых, не существует.
На неудачность термина «неметаллы» обращал внимание еще в 1929 г. академик А.Е. Ферсман. Вслед за ним Р. Бейтс также подчеркивал, что термин «неметаллы» нe отражает сущности группы полезных ископаемых, объединяемых им, и предложил новое название — промышленные породы и минералы. И.Ф. Романович, рекомендуя отказаться от термина «неметаллы», считал целесообразным расширить понятие «рудные месторождения», включив в них все месторождения полезных ископаемых, из которых добываются различные руды элементов и минералов.
В.М. Борзунов, отмечая неудачность термина «неметаллы», в то же время обращал внимание на то, что термин «нерудные полезные ископаемые» также не является совершенным. Однако, несмотря на это, он предлагал сохранить этот термин, чтобы не вводить новых понятий и определений.
В настоящее время в литературе используется как тот, так и другой термин. В последнем издании Геологического словаря рассматриваемая группа полезных ископаемых называется неметаллическими (нерудными), т. е. используются два термина.:
К неметаллическим (нерудным) полезным ископаемым относится «обширная группа полезных ископаемых, весьма разнообразных по своей природе и свойствам, из которых не извлекают металлы». Из изложенного видно, что данное в Геологическом словаре определение не всегда правильно, так как из типично нерудных полезных ископаемых (солей, магнезита и доломита) извлекается магний, являющийся характерным металлом.
Приведенное в Геологическом словаре определение термина «руда» также не дает ответа на преимущество какого-либо из рассматриваемых терминов. Под рудой, согласно Геологическому словарю, понимается «минеральное вещество, из которого технологически возможно и экономически целесообразно извлекать валовым способом металлы или минералы для использования их в народном хозяйстве». Приводится противопоставление руды металлической, в которой полезной составной частью является какой-либо металл, используемый промышленностью, руде неметаллической (фосфоритовой, баритовой и т. д.).
Все это свидетельствует о том, что на современном этапе нельзя отдать предпочтение какому-либо термину из числа указанных. В то же время нет основания вводить новую терминологию (горные породы и минералы), так как она еще в большей степени не позволяет отделить рассматриваемую группу полезных ископаемых от других.
По-видимому разнообразие свойств и особенностей данной группы полезных ископаемых не может быть охарактеризовано одним обобщающим термином. Исходя из этого в предлагаемой работе термины «нерудные» и «неметаллические» полезные ископаемые рассматриваются как равноценные.
Многоотраслевое использование нерудного (неметаллического) минерального сырья, разнообразие их технических и технологических свойств, позволяющее получать широкий ассортимент продукции, затрудняют разработку промышленной классификации исходя из какого-либо одного принципа.
В большинстве литературных источников нерудное минеральное сырье разделяют по принципу его использования в промышленности. При этом выделяют четыре группы: горнохимическое, нерудное металлургическое сырье, строительные материалы и так называемое горнорудное, или индустриальное сырье. Последняя группа включает слюду, асбест, тальк, графит и другие полезные ископаемые, используемые различными отраслями промышленности. Отдельными авторами производится более дробное деление нерудного сырья. Так, например, Б.Я. Меренков и М.В. Муратов выделяют 14 групп: сырье для химической и туковой промышленности, дорожностроительные и декоративно-строительные материалы и камни, сырье для керамической и стекольной промышленности, огнеупорное сырье, абразивные материалы, флюсы, наполнители и утяжелители, сырье для производства вяжущих веществ, электроизоляционные материалы, тепло- и звукоизоляционные материалы, кислотоупорное сырье, драгоценные и технические камни, отбеливающие земли, литейное сырье и сырье для новых отраслей промышленности.
Классификация нерудного (неметаллического) сырья по принципу промышленного его использования имеет ряд существенных недостатков. Такая классификация обусловливает необходимость относить одно и то же полезное ископаемое к разным классификационным группам. Так, например, известняки должны быть включены в группу каменных строительных материалов, а также в группу сырья для производства вяжущих материалов, флюсов и сырья для химической промышленности. С другой стороны, совершенно различные по составу и характеру переработки полезные ископаемые объединяются в одну группу. Так, в группу сырья для химической промышленности включаются сера, идущая для производства серной кислоты, и известняк, из которого путем простого помола получают известняковую муку, употребляющуюся для нейтрализации кислых почв. Таким образом, объединение минерального сырья по принципу его промышленного использования не характеризует ни самого сырья, ни способа его технологического передела. Вследствие этого в последнее время появились попытки разработки промышленных и технологических классификаций.
В 1959 г. Р. Бэйтс предложил классификацию, в которой все месторождения неметаллических полезных ископаемых, которые он называет «промышленными породами и минералами», разделяются на две большие группы: 1) месторождения промышленных горных пород и 2) месторождения промышленных минералов. Дальнейшее, более дробное деление групп производится по генетическому принципу.
Классификация Р. Бэйтса критически рассмотрена И.Ф. Романовичем. Он справедливо отмечает в ней ряд существенных недостатков. В классификации весьма неудачно произведено разделение промышленных минералов. Р. Бэйтс совершенно не учитывает то обстоятельство, что одни и те же минералы нередко имеют различное происхождение. Например, все месторождения слюды он относит к пегматитовым, хотя промышленные месторождения флогопита не имеют прямого отношения к пегматитам. Крупные месторождения вермикулита также нельзя связывать с пегматитами. Алмаз помещен в группу осадочных месторождений, хотя большую роль играют и его магматические месторождения (в кимберлитах). Классификация Р. Бэйтса не учитывает наличия скарновых месторождений бора, осадочных — барита и т. д. В группе промышленных пород месторождения строительного камня попадают в разные классификационные ячейки: гранит — в группу изверженных пород, мрамор — метаморфических, известняк — осадочных. Все месторождения фосфатных пород относятся к группе осадочных, хотя промышленные месторождения апатита никакого отношения к ним не имеют.
И.Ф. Романович в подтверждение своей ранее опубликованной (1956 г.) группировки месторождений полезных ископаемых предложил новую классификацию, в которой выделяет три класса месторождений: элементов, минералов и горных пород.
В класс месторождений элементов он включил все металлические полезные ископаемые, а также месторождения бора, калийных солей, апатитов, фосфоритов и серы. Среди месторождений минералов он выделяет два подкласса: кристаллов и собственно минералов. К горным породам он относит строительные материалы, сырье для химической промышленности, горючие полезные ископаемые.
Эта классификация, несмотря на ряд достоинств, имеет и существенные недостатки. В ней отсутствует четкий классификационный принцип; подразделение минералов на два класса (элементов и собственно минералов) методически неверно, так как самородные элементы также являются минералами. Ошибкой является и включение в класс элементов — фосфоритов и калийных солей, которые по существу представляют собой горные породы и минералы.
В классе месторождений горных пород выделяются месторождения строительных материалов и пород как горнохимического сырья. Месторождения металлургического нерудного сырья (флюсовые известняки, огнеупорные глины и т. д.) и сырья для каменного литья классификацией не охватываются.
Определенный интерес представляет классификация Н.П. Ермакова. В ней делается попытка совместить промышленную и генетическую классификации. Эта классификация составлена для всего минерального сырья в целом. Неметаллические полезные ископаемые расчленяются на четыре класса: элементов, кристаллов, аморфных веществ и минеральных агрегатов горных пород. В классе элементов Н.П. Ермаков выделяет промышленное и сельскохозяйственное химическое сырье; в классе кристаллов — пьезооптическое кристалло-сырье, технические и драгоценные кристаллы; в классе аморфных веществ и минеральных агрегатов поделочные и цветные камни, флюсы и термостойкие минералы, в классе горных пород — сырье для разных производств и сооружений, а также строительные материалы.
Предложенная Н.П. Ермаковым классификация не полностью устраняет недостатки классификаций, построенных по принципу промышленного использования полезных ископаемых, а нередко вносит еще и дополнительную неясность. В частности вызывает возражение отнесение к классу элементов (например, галита, гипса, флюорита и апатита). Все эти минералы представляют собой химические соединения и в качестве таковых обнаруживаются в природе. Используются они в основном также в виде соединения.
В 1966 г. была опубликована работа М.Б. Григоровича, в которой приводится технологическая классификация минерального сырья. Автор классифицирует лишь те полезные ископаемые, которые используются промышленностью строительных материалов, т. е. горные породы. В основу разделения горных пород М. Б. Григорович положил характер технологической обработки минерального сырья. По этому принципу горные породы подразделяются им на две группы: 1) применяемые в промышленности после механической обработки и 2) являющиеся сырьем для получения различных строительных материалов после технологической обработки. В числе пород второй группы М.Б. Григорович выделяет шесть подгрупп: 1) вспучивающиеся при обжиге; 2) схватывающиеся после обжига; 3) пластичные, твердеющие в процессе обжига; 4) обломочные и массивные; 5) расплавляемые при обжиге и твердеющие с приобретением новых свойств; 6) обломочные и массивные, вводимые в качестве добавки для улучшения качества шихты и продуктов обжига.
Классификация М.Б. Григоровича, как технологическая, существенных возражений не вызывает, но она не охватывает не только всего разнообразия неметаллических полезных ископаемых, но даже всего класса горных пород.
Построение общей классификации нерудных полезных ископаемых по характеру технологического передела приведет к неопределенности в распределении минерального сырья по принципу его нахождения в природе и промышленного использования. Промышленная же классификация должна рационально сочетать геологическую и промышленную характеристику полезных ископаемых. Вследствие этого В.М. Борзунов при построении классификации исходил из обоих этих принципов. Рассматривая нерудные полезные ископаемые, с одной стороны, как минеральное образование, а с другой, — как минеральное сырье, он разделил их на две группы. К первой группе автор относил горные породы, сами по себе не являющиеся полезным ископаемым, а предназначенные для извлечения из них полезного компонента. Ко второй группе — горные породы, представляющие сами по себе полезные ископаемые. В зависимости от формы нахождения полезного ископаемого в горной породе и вида, в котором оно используется в пределах каждой группы, им выделялись классы, а дальнейшее разделение внутри классов производилось по принципу использования полезного ископаемого в народном хозяйстве.
Указанный принцип построения промышленной классификации нерудных (неметаллических) полезных ископаемых сохраняется и в настоящей работе, однако в саму классификацию вносится ряд изменений.
В группе минералов выделяется четыре класса: 1) самородные элементы, 2) кристаллы, 3) собственно минералы и 4) минеральные агрегаты. К классу самородных элементов отнесена лишь одна самородная сера, хотя по существу к этому классу относятся также алмаз и графит. Однако по форме минеральных обособлений, определяющих промышленную ценность алмаза, его целесообразнее отнести к классу кристаллов. Характер нахождения графита в природе делает более целесообразным отнесение его к классу минеральных агрегатов.
Класс кристаллов представляет собой минеральные индивиды. В таком виде они и используются в народном хозяйстве. Ценность их определяется размерами, цветом, прозрачностью, рисунком, наличием дефектов и т.д. Механическое их разрушение приводит к обесцениванию кристаллов как полезного ископаемого.
Класс собственно минералов представлен полудрагоценными, цветными и поделочными камнями, не имеющими кристаллического облика. Промышленную ценность их определяет цвет и рисунок, а не форма кристаллов и их прозрачность.
Класс минеральных агрегатов представляет собой по существу руды неметаллических элементов. Их промышленная утилизация требует в большинстве случаев отделения от вмещающих пород, т. е. обогащения. Ценность сырья этого класса определяется не формой и свойствами каждого минерального индивидуума, а содержанием в агрегате полезного компонента и технологическими особенностями его извлечения.
В группе горных пород в предлагаемой классификации, как и прежде, выделяется два класса: 1) горные породы, используемые в естественном виде или после механической обработки, и 2) горные породы, используемые после термической или химической обработки.
Разделение полезных ископаемых внутри классов сохраняется прежнее — по характеру использования полезного ископаемого в народном хозяйстве, обусловленного природными свойствами минерального сырья. Однако такое подразделение в ряде случаев является условным, что объясняется многоотраслевым характером использования многих видов нерудных полезных ископаемых. Для некоторых полезных ископаемых, таких как известняки, доломиты, глины, пески, флюорит, барит, графит, тальк, бентонитовые глины и другие, практически невозможно установить основное направление их использования. Для того чтобы подчеркнуть возможность использования этих полезных ископаемых во многих отраслях производства, они расцениваются как комплексные.
Сводная промышленная классификация нерудных полезных ископаемых приведена в табл. 1.