ВВОДНАЯ ЧАСТЬ, (2часа). Неметаллические полезные ископаемые - Промышленные типы месторождений полезных ископаемых (неметаллические)

Комплексная цель - ознакомление с основными свойствами и значением неметаллических полезных ископаемых.

Лекция 1. (2часа). Неметаллические полезные ископаемые

Общие сведения, значение, промышленная и генетическая классификации.

Общие сведения.

К неметаллическим полезным ископаемым относятся минералы и горные породы, из которых не извлекают в качестве главного компонента металлы и которые не являются энергетическим сырьем.

Термины неметаллическое и нерудное полезное ископаемое рассматриваются как синонимы, но такие выдающиеся геологи, как А. Е. Ферсман и П. М. Татаринов, отдавали предпочтение первому из них как более точно отражающему сущность предмета. В последние годы по отношению к отдельным видам неметаллических полезных ископаемых все чаще стал использоваться термин руда. Выделяют апатитовые, фосфоритовые, серные, асбестовые, графитовые, баритовые, калийные и многие другие руды. В то же время к таким неметаллическим полезным ископаемым, как гранит, пески, глины, каменная соль и другие, этот термин не применяется. Можно называть рудами те неметаллические полезные ископаемые, которые представлены минералами и минеральными агрегатами, образующими вкрапленники, прожилки, жилы, пластообразные и неправильные залежи, их извлекаются из вмещающих пород либо избирательной отработкой, либо с применением методов обогащения.

В настоящее время насчитывается свыше 130 видов неметаллических полезных ископаемых, используемых в естественном или переработанном виде.

Одной из наиболее характерных черт неметаллических полезных ископаемых является наличие определенных физических, химических и технических свойств, которые влияют не только на технологию переработки, но и на качество конечных промышленных изделий. Многообразие состава и свойств неметаллического полезного ископаемого может играть главную роль в использовании его в том или ином производстве; оно приводит к исключительной специализации данного сырья и к выработке очень точных и строгих стандартов, технических условий, кондиций и сортификации, применяемых лишь для узких и строго определенных производств. Сортификация неметаллических полезных ископаемых по их различным физическим и механическим свойствам предопределяет сложность геолого-экономичекой оценки их месторождений. Кроме определения запасов полезного ископаемого, его содержания, горнотехнических условий необходимо знать требования соответствующих отраслей промышленности к данному сырью. Например, применение хризотил-асбеста в текстильной, картонно-шиферной или асбоцементной промышленности зависит от длины волокна, прочности его на разрыв, эластичности (гибкости); слюды в электротехнике -- от величины пластин-кристаллов, диэлектрической проницаемости, термической стойкости и отсутствия дефектов.

Многие неметаллические полезные ископаемые могут применяться в различных отраслях производства, которые используют те или иные их свойства. Например, флюорит является важным сырьем для металлургического, химического, стекольного, ювелирного и оптического производства; тальк применяют в огнеупорной, бумажной, резиновой, кабельной, строительной и фармацевтической отраслях производства, серу -- в химической, резиновой, бумажной, пищевой отраслях и в сельском хозяйстве.

Важная особенность неметаллического сырья - его взаимозаменяемость, в силу тождественности тех или иных свойств для одной и той же цели используются различные виды сырья. Так, в качестве электроизоляторов могут применяться не только слюды, но и мрамор, асбест, тальковый камень; в качестве смазочных веществ наряду с графитом могут применяться тальк и слюдяной порошок.

Промышленная классификация.

Промышленная классификация неметаллических полезных ископаемых, предложенная П. М. Татариновым, основывается на их свойствах и главных направлениях применения в промышленности. По этим признакам выделены три группы неметаллических полезных ископаемых.

1. Индустриальное сырье: драгоценные, технические и поделочные камни -- алмаз, рубин, сапфир, изумруд, гранаты, агат, яшмы; графит; слюды -- мусковит и флогопит; асбесты хризотиловые и амфиболовые; тальк и тальковый камень; магнезит и брусит; пьезооптический кварц и кварц для плавки; флюорит; барит и витерит; исландский шпат; цеолиты и др.

II. Химическое и агрономическое сырье: минеральные соли; фосфатное сырье--апатит и фосфориты; серное и борное сырье.

III. Минеральные строительные материалы и сырье для их производства: керамическое сырье - пегматиты, фарфоровый камень, высокоглиноземистые силикаты, волластонит; глины и каолины; песок и гравий; карбонатные породы; гипс и ангидрит; активные минеральные добавки - диатомиты, трепелы, опоки, трассы и пуццоланы; породы для получения легких строительных материалов - шунгит, перлит, вермикулит; естественные строительные камни.

Эта классификация достаточно условна, так как один и тот же вид сырья в силу многообразия свойств может применяться в разных областях и относиться к разным группам. Например, флюорит может быть отнесен и к индустриальному и к химическому сырью; карбонатные породы - к химическому сырью и к природным строительным материалам.

Индустриальное сырье представлено минералами, обладающими исключительными физическими свойствами (высокая твердость, мягкость, огнеупорность, волокнистость, оптические и пьезоэлектрические, диэлектрические эффекты). Они используются в естественном виде, подвергаясь в основном механической обработке.

К химическому сырью относятся горные породы и минеральные агрегаты (соляные породы, фосфориты, апатит-нефелиновые, апатит-магнетитовые и серные руды, бораты), из которых путем химической переработки извлекают элементы и химические соединения.

В группу природных строительных материалов и сырья для их производства входят широко распространенные горные породы, большая часть из которых применяется в естественном виде или после термической или технологической переработки.

Значение неметаллических полезных ископаемых.

Роль и значение неметаллических полезных ископаемых в экономике трудно переоценить, и практически невозможно найти отрасль промышленности или техники, где не использовалось бы неметаллическое сырье. Применение неметаллических полезных ископаемых возрастает с каждым годом, что обусловлено вовлечением в сферу промышленного освоения новых видов дешевого и широко распространенного в природе неметаллического сырья, резким увеличением потребностей сельского хозяйства в минеральных удобрениях, интенсивным ростом жилищного, промышленного и дорожного строительства, широким внедрением химических методов обработки разных видов сырья.

Применение неметаллического сырья существенно расширилось в современную эпоху, особенно в XX в., когда начали использовать новые виды минерального сырья в сельском хозяйстве, химии, в производстве огнеупоров, кислотоупорных изделий, фильтровальных и изоляционных материалов, а также в керамике, металлургии, оптике, бумажной, резиновой и пищевой промышленности. Особенно роль его возросла, во-первых, с применеяием новых видов неметаллического сырья (например, высокоогнеупорных форстеритов и силлиманитов, вспученных перлитов и вермикулитов с высокой емкостью поглощения), во-вторых, с новыми областями использования традиционных материалов (например, применение химически чистого графита в качестве замедлителя быстрых нейтронов в атомных реакторах, кремния -- в качестве полупроводников в электронных устройствах, в которых нуждаются автоматические и кибернетические системы) и, в-третьих, с использованием технологических достижений нашего атомного и космического века. При создании ракет, отдельные части которых должны выдерживать высокие температуры при запуске и возвращении на Землю (прохождение через плотные слои атмосферы), используются покрытия из керамических материалов совместно с органическими полимерами, Zr02 или металлическими порошками для авиационных двигателей и тепловых экранов (так называемая металлокерамика). В атомной промышленности огнеупоры используются как конструкционные материалы для замедлителей и отражателей нейтронов (например, стержни из В4С и BN); эти же материалы применяются для изготовления легких керамических плит для самолетов и вертолетов. Для изготовления различных лазеров применяются такие минералы, как альмандин, апатит, флюорит и рубин.

По объему производства неметаллические полезные ископаемые занимают первое место среди всех видов минерального сырья. Даже в экономике такой страны, богатой рудными месторождениями, как США, ресурсы неметаллов в два раза превышают количество руд в общем национальном продукте, и это различие продолжает возрастать.

Особенно это проявляется в стоимостном выражении. Так ценность балансовых (разведанных) запасов в России неметаллических полезных ископаемых сравнима по стоимости руд металлов и алмазов. На нерудные полезные ископаемые (НИИ) приходится 15 %, а на черные, редкие, благородные металлы и алмазы -- 14,3 % валовой потенциальной стоимости. Если же убрать из этого ряда стоимость алмазов, которые тоже относятся к неметаллам, то разница будет еще более значительной.

В настоящее время экономика России (с позиции ряда важнейших видов неметаллов) оказалась в критической зависимости от превышения 50%-ного порога доли экспорта от всего производства (калийные соли, апатит, асбест), а также почти полной зависимости рынка (на 60--90 %) от импорта по ряду неметаллов (щелочные бентониты, барит, каолин, кристаллический графит и др.). Это объясняется тем, что основные горнодобывающие предприятия и ранее подготовленные в бывшем СССР промышленные запасы остались за пределами России: свыше 90 % барита -- в Казахстане и Грузии, более 80 % фосфоритов -- в Казахстане и Узбекистане, каолина -- на Украине и в Казахстане, 70 % высококачественных бентонитов -- на Кавказе и в Средней Азии, 60 % кристаллического графита -- на Украине и др.

Генетическая классификация неметаллических полезных ископаемых.

В этой связи возникла необходимость расширения поисковых и разведочных работ, которые должны базироваться на фундаментальных знаниях о генезисе различных видов полезных ископаемых. Советскими геологами П. М. Татариновым и В. И. Смирновым и др. обобщены данные о генезисе месторождений неметаллических полезных ископаемых. Предложенная ими классификация приводится ниже.

А. Эндогенные месторождения

I. Собственно магматические

    1. Раннемагматические. 2. Позднемагматические. 3. Ликвационные.

К классу собственно магматических месторождений (ранне - и позднемагматических) относятся некоторые месторождения алмаза, графита и апатита, а главным образом многочисленные и широко используемые промышленностью в качестве естественных строительных камней месторождения различных изверженных пород (гранит, базальт, диабаз, лабрадорит, вулканический туф, пемза, перлит и т. д.).

II. Пегматиты

К этому классу относятся месторождения полевых шпатов, нефелина, мусковита, кварца, письменного гранита, горного хрусталя (преимущественно морион), драгоценных, цветных и поделочных камней (изумруд, топаз, турмалин и др.), корунда и наждака, оптического флюорита.

III. Карбонатиты

В генетической и пространственной связи с карбонатитами встречаются некоторые месторождения апатита, флогопита и вермикулита.

IV. Постмагматические

    1. Скарновые. 2. Гидротермальные:
      А) глубинные (больших и умеренных глубин) -- высоко-, средне - и низкотемпературные; Б) близповерхностные (малых глубин и поверхностные) -- высоко-, средне - и низкотемпературные.
    3. Эксгаляционные и вулканогенно-осадочные.

Скарновыми являются некоторые месторождения андалузита, корунда, графита, силикатов бора и боратов.

К классу гидротермальных глубинных относятся некоторые месторождения флогопита, апатита, хризотил-асбеста и амфибол-асбестов, талька и талькового камня, магнезита, горного хрусталя, плавикового шпата.

Гидротермальными близповерхностными являются месторождения плавикового шпата, барита, витерита, агата, алунита, исландского шпата, серы.

К классу эксгаляционных и вулканогенно-осадочных принадлежат весьма крупные месторождения серы и боратов.

Б. Экзогенные месторождения

I. Месторождения выветривания

    1. Обломочные: элювиальные и делювиальные россыпи. Сюда относятся некоторые месторождения алмаза, графита, барита, корунда и андалузита. 2. Остаточные:
      А) глины, каолины и латериты; Б) типа железной шляпы.

К классу остаточных относятся некоторые месторождения глин, каолина, фосфоритов, стекольных песков, боратов, талька, гипса, серы, алунита, вермикулита.

3. Инфилътрационные.

К ним относятся месторождения фосфоритов, барита, магнезита, боратов, исландского шпата, гипса, серы.

II. Осадочные месторождения

    1. Механические осадки:
      А) аллювиальные россыпи и конгломераты; Б) переотложенные осадки тонкодисперсных продуктов выветривания.

Механическими осадками являются многие месторождения гравия, глин, каолинов, песка и песчаника, алмаза, фосфоритов.

    2. Химические осадки:
      А) из истинных растворов; Б) из коллоидных; В) биохимические.

К классу химических осадков относятся месторождения солей натрия, калия и магния, гипса, боратов, доломита, известняков, мергелей, фосфоритов, диатомита, трепела и опок, серы.

В. Метаморфогенные месторождения

I. Метаморфизованные

II. Метаморфические

В классе метаморфогенных месторождений находятся многие месторождения андалузита, силлиманита, кианита, мрамора, кварцита, талька и талькового камня, графита, кровельного сланца, корунда, наждака, гнейса.

Литература: [1]* с.4-8; [2] с.5-11; [3] с.346-348.

Проектные задания студентам для самостоятельной работы.

По литературным данным сделать подборку форм тел неметаллических полезных ископаемых.

* Номера по списку литературы, выделена основная литература

Рубежные тесты к модулю 1

Тест

Вопрос

Варианты ответов

Тест 1

Какие из перечисленных полезных ископаемых относятся к неметаллическим?
    А)железная руда Б)нефть В) уголь Г)слюда Д)золото

Тест 2

Какие полезные ископаемые из перечисленных не относятся к индустриальному сырью?
    А)графит Б)сера В)тальк Г)флюорит Д)пьезокварц

Тест3

Какие полезные ископаемые из перечисленных не относятся к магматическим?
    А)алмаз Б)графит В)апатит Г)гранит Д)фосфорит

Тест 4

Какие месторождения не относятся к эндогенным?
    А)магматические Б)метаморфические В)осадочные Г)гидротермальные Д)пегматитовые

Похожие статьи




ВВОДНАЯ ЧАСТЬ, (2часа). Неметаллические полезные ископаемые - Промышленные типы месторождений полезных ископаемых (неметаллические)

Предыдущая | Следующая