Промышленная классификация полезных ископаемых

П о л е з н ы х

И с к о п а е м ы х

Ибламинов

Рустем Гильбрахманович

Лекция 1-2015 (17.02.2015)

Предмет и значение дисциплины, порядок изучения,

основная литература

Геология месторождений полезных ископаемых – область геологической науки, изучающая скопления веществ земной коры, пригодных для использования.

Англоязычные наименования дисциплины: " Economic Geology " и " Mining Geology ", подчеркивают связь ее с экономикой (economic) и горной промышленностью (mining [mainin]).

Объект исследований науки - земная кора.

Предмет изучения более узок:

участки земной коры, содержащие полезные ископаемые.

Значение дисциплины (раскрыть Голдобина)

1. Дисциплина относится к числу фундаментальных в геологическом образовании, т. к. в ней рассматриваются теоретические проблемы:

генезиса месторождений всех видов полезных ископаемых.

2. Изучение дисциплины формирует:

1) цельное естественно-научное мировоззрение,

2) творческое геологическое мышление,

3) теоретические основы методики поисков и разведки месторождений,

4) геолого-экономическое мышление (добытое полезное ископаемое становится товаром горного производства),

5) геополитическое мышление (владение территориями, содержащими месторождения полезных ископаемых),

6) естественно-исторические знания (минеральные ресурсы в истории человечества)

порядок изучения дисциплины. (Раскрыть Даутова)

Введение

Раздел 1. Общие понятия.

Раздел 2. Месторождений эндогенной серии.

Раздел 3. Месторождений экзогенной серии.

Раздел 4. Месторождений метаморфогенной серии.

Раздел 5. Выветривание месторождений.

Раздел 6. Геологические структуры месторождений

Заключение

20 ч. лекций,

28 ч. лабораторных занятий,

60 ч. самостоятельной работы,

экзамен.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. М.: Недра,1989. 326 с.

2. Старостин В.И., Игнатов П.А. Геология полезных ископаемых. М.: Академический Проект, 2004. 512 с.

дополнительНАЯ ЛИТЕРАТУРА

3. Авдонин В.В. Месторождения металлических полезных ископаемых\В.В. Авдонин, В.Е. Бойцов, В.М. Григорьев и др. М.: Академический Проект, Трикста, 2005. 720 с.

4. Еремин Н.И. Неметаллические полезные ископаемые. М.: Изд-во МГУ, 2007. 459 с.

5. Татаринов П.М. и др. Курс месторождений твёрдых полезных ископаемых. Л.: Недра, 1975.

1.2. Природная среда и природные ресурсы (Подготовить)

Природная среда - это естественная среда обитания людей.

Компоненты среды (рис. 1):

 

Рис. 1.1. Место минеральных ресурсов среди природных ресурсов и их связь с геологической компонентой природной среды.

Закон «О недрах» дает следующее определение геологической среды: «Недра являются частью земной коры, расположенной ниже почвенного слоя, а при его отсутствии – ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающейся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения».

Геологическая среда – базисная компонента природной среды, ею определяются:

· характер рельефа и состав почв,

· природные ландшафты и микроклимат,

· естественная радиационная обстановка,

· условия строительства промышленных и гражданских сооружений,

· наличие минеральных ресурсов.

Природные ресурсы (the Earths Physical Resources) – часть природной среды, используемая людьми:

Минеральные ресурсы (Mineral Resources) – это количественно оцененная совокупность полезных ископаемых в недрах.

Специфика минеральных ресурсов: невозобновляемость.

Отсюда проблемы:

1) комплексного и рационального использования ресурсов;

2) пополнения ресурсов путем систематического проведения геологических поисковых и разведочных работ.

 

Разведанная часть минеральных ресурсов, которая подготовлена к освоению, называется минерально-сырьевой базой.

 

1.3. Понятие о полезном ископаемом

Полезное ископаемое (Minerals) – природное вещество земной коры, пригодное для использования с реальной или ожидаемой выгодой.

3 аспекта понятия: (раскрыть)

- геологический,

- исторический,

- экономический (полезным ископаемым является только то вещество, которое экономически выгодно использовать).

 

(Пример, Al: Традиционным и наиболее высококачественным сырьем для производства алюминия является боксит AlO(OH),

с развитием энергетики и в условиях дефицита бокситов в разряд полезных ископаемых перешли уртиты, породы содержащие минерал нефелин Na[AlSiO₄],

полевые шпаты, например микроклин K[AlSi₃O₈], не являются полезным ископаемым для извлечения алюминия).

В России принято деление полезных ископаемых по их распространенности и стоимости на две группы: общераспространенные и необщераспространенные.

О бщераспространенные полезные ископаемые: агрономическое сырье (агрокарбонаты, торф) и строительные материалы (естественные строительные камни, известняки для производства извести, кирпичные глины, песок, гравий). (Раскрыть Общераспростран пол иск Пермского края)

Полезные ископаемые по фазовому состоянию бывают твердые, жидкие и газообразные.

По использованию в промышленности полезные ископаемые традиционно подразделяются на четыре крупные серии: (Раскрыть)

металлические,

неметаллические,

топливно-химические,

гидро- и газо-минеральные (табл. 1.2).

Металлические полезные ископаемые иначе называются рудными или просто рудами.

Продуктами переработки неметаллических или иначе нерудных полезных ископаемых являются либо металлоиды (фосфор, сера, фтор и др.), либо соединения элементов (NaCl, KCl и др.), либо минералы (алмаз, слюды и т.п.), либо горные породы.

Топливно-химические (топливно-энергетические) полезные ископаемые объединяют все разнообразие твердых, жидких и газообразных горючих ископаемых.

Гидро- и газоминеральные полезные ископаемые включают все разновидности подземных вод и негорючих газов (табл. 1.2).

Полезные ископаемые, добытые из недр, - товар горного производства, минеральное сырьё.

 

Таблица 1.2

Промышленная классификация полезных ископаемых

(см. методические указания по курсу)

Серия	Группа полезных ископаемых	Виды полезных ископаемых
Металли-ческие (рудные)	Руды черных металлов	Руды железа, хрома, марганца
Руды легирующих металлов	Руды титана, ванадия, никеля, кобальта, вольфрама, молибдена
Руды цветных металлов	Руды олова, меди, цинка, свинца, сурьмы, ртути
Руды лёгких металлов	Руды алюминия, магния
Руды благородных металлов	Руды золота, серебра, платиноидов: платины, рутения, родия, осмия, иридия, палладия
Руды радиоактивных металлов	Руды урана, тория, радия
Руды редких металлов	Руды лития, бериллия, ниобия, тантала, циркония, гафния, редких земель (лантаноидов)
Руды рассеянных элементов	Руды галлия, германия, кадмия, индия, рубидия, цезия, селена, теллура
Неметал-лические (неруд-ные)	Технические полезные ископаемые	Алмаз, графит, слюды, вермикулит, монтмориллонит, асбест, тальк, барит, кварц, исландский шпат
Драгоценные и поделочные камни	Ювелирные: алмаз, изумруд, рубин, сапфир, топаз, аметист, пироп. Ювелирно-поделочные: горный хрусталь, лазурит, малахит, чароит, родонит, уваровит. Поделочные: яшма, письменный гранит, лиственит, офикальцит, селенит и др.
Химические (агрохимические) полезные ископаемые	Фосфорные, серные, фторные, борные, солей, минеральных пигментов, торфа
Строительные полезные ископаемые	Естественные строительные камни: лабрадорит, габбро, диорит, гранит, базальт, песчаник, карбонаты, туфы, кварциты, мраморы и др. Вяжущие материалы: мергель, известняк, глина, гипс. Песчано-гравийные: песок, гравий, галька. Стекольные: кварцевый песок, карбонаты, мирабилит. Керамические: глины, каолины, полевые шпаты
Металлургические полезные ископаемые	Флюсовые: известняк, флюорит и др. Огнеупорные: хромшпинелиды, дуниты, магнезиты и др.
Топлив-но-хими-ческие	Твердые	Угли: бурые, каменные, антрациты. Торф
Жидкие	Нефти
Газообразные	Горючие газы, газовые конденсаты
Гидро- и газомине-ральные	Поверхностные и подземные воды и рассолы	Питьевые, технические, сырьевые (технологические), тепло-энергетические, лечебные воды и рассолы
Газы	Гелий, сероводород, азот и др.

 

1.4. Понятие о месторождениях полезных ископаемых, требования, предъявляемые к месторождениям

Месторождение полезного ископаемого – это участок земной коры, содержащий скопление полезного ископаемого, которое по

Количеству,

Качеству и

условиям залегания

пригодно для рентабельной разработки.

В англоязычной литературе термину «месторождение полезного ископаемого» соответствуют три: Mineral Deposit; Occurrence; Field.

Факторы промышленной ценности месторождений (требования к месторождениям)

1. Количество полезного ископаемого, сосредоточенного в месторождении, получило название запасы полезного ископаемого. Запасы оцениваются по результатам геолого-разведочных работ.

Прогнозные ресурсы полезного ископаемого – приблизительно оцененное количество.

1.В единицах объема (Q₁) измеряются

· запасы природного газа,

· полезных ископаемых для производства строительных материалов: естественных строительных камней, песчано-гравийных материалов, кирпичных глин,

· запасы подземных вод,

· запасы нефти за рубежом.

Q₁ = V = s × h (м³), (1.1)

где

V – объем тела полезного ископаемого,

S - площадь тела,

h - мощность (толщина).

s

 

h

 

2. В единицах массы полезного ископаемого (руды) (Q₂) измеряются запасы

· руд черных металлов (железа, хрома, марганца),

· угля,

· горючих сланцев,

· торфа,

· нефти в России.

Q₂ = V × d (т). (1.2)

где d, т/м³ - объемная масса тела полезного ископаемого

3. В единицах массы полезного компонента (Q₃) измеряются запасы большинства других видов полезных ископаемых. запасы:

· металла в металлических полезных ископаемых, например, меди, золота и т.п.;

· химического компонента в полезных ископаемых для химической промышленности, например, К₂О, P₂O₅ и т.п.;

· ценного минерала в месторождениях технического сырья, например, алмаза, цитрина и др.

Q₃ = V× d × C/100 (т). (1.3)

где C (%) – среднее содержание полезного компонента в контуре подсчитываемых запасов

2. Качество полезного ископаемого – определяется совокупностью его

химических,

технических и

технологических свойств. ()

Химические свойства отражают содержание в полезном ископаемом полезных и вредных химических элементов. Они имеют первостепенное значение для металлургического и химического сырья.

Требованиями регламентируется минимальное содержание полезных химических элементов и максимально допустимое – вредных, при которых рентабельна добыча полезного ископаемого.

Например, в железных рудах Высокогорского скарново-магнетитового месторождения минимальное содержание полезного элемента – железа в пробе (бортовое содержание) должно быть больше 20%, а вредного элемента: серы – не более 0,5%;

во флюсовых известняках Гальянского месторождения содержание полезного компонента (окиси кальция) должно быть не менее 49%, а вредных компонентов: окиси магния – не более 3,2%, кремнезема – не более 6%.

Технические свойства включают следующие физико-химические показатели полезных ископаемых:

- объемная масса,

- влажность,

- пористость,

- прочность,

- крепость и др.

Они имеют значение для всех полезных ископаемых, но особую роль приобретают при оценке качества неметаллических.

Например, на месторождениях хризотил-асбеста требованиями регламентируется минимальная длина волокон асбеста при которой возможно его использование, на месторождениях мусковита – минимальный размер кристаллов слюды, на месторождениях пьезокварца и других добываемых минералов – размер, чистота кристаллов и др., на месторождениях строительных камней – минимальная прочность и другие свойства, при которых возможно их отнесение к разряду полезных ископаемых.

Технологическими свойствами определяется способ переработки, а точнее обогащения полезных ископаемых. () Этими свойствами определяется возможность рентабельного отделения полезных минералов и компонентов от неполезных и получения концентрата.

Чем сложнее, а, следовательно, дороже технология переработки полезных ископаемых, тем выше требования к их химическим свойствам.

Так, среди железных руд к наиболее легкообогатимым относятся магнетитовые, для которых разработана технология магнитной сепарации. Минимальное содержание железа в таких рудах может опускаться до 14%. Более труднообогатимые гематитовые руды перерабатываются с помощью дорогостоящей гравитационной сепарации и содержание железа в них должно быть не менее 30%. Обогащаемые с применением еще более сложной обжигмагнитной сепарации сидеритовые руды разрабатываются при содержании железа более 40%.

 

3. Условия залегания месторождений (….)

Горно-геологические условия:

глубина залегания,

гидрогеологические и

инженерно-геологические.

Считается рентабельным разрабатывать месторождения, залегающие на глубинах не более 0,5 – 1,0 км. Поэтому залежи твердых полезных ископаемых, расположенные глубже 2 км, обычно не рассматриваются в качестве месторождений.

Правда, в ЮАР золотодобывающие шахты и горные выработки пройдены до глубин 3,8 – 4,0 км, но это исключение.

В нефтедобыче считается рентабельным разрабатывать месторождения, расположенные на глубинах до 2 – 5 километров.

Географо-экономические условия:

положение относительно транспортных артерий,

перерабатывающих предприятий,

источников энергоснабжения и т.п.

Хорошие горно-геологические и географо-экономические условия обеспечат вовлечение в эксплуатацию небольших месторождений с относительно низким качеством сырья. Сложные географические условия с неразвитой инфраструктурой для обеспечения рентабельной разработки потребуют вовлечения в эксплуатацию крупных месторождений полезных ископаемых.