Вредные и ценные примеси в рудах и комплексная переработка последних

 

Помимо элементов, имеющих промышленное значение, в рудах нередко встречаются так называемые вредные примеси. Например, в железных рудах это сера и фосфор. Сера вызывает ломкость металла в горячем состоянии, фосфор — ломкость и хрупкость его в холодном состоянии. Повышенное содержание этих элементов в руде снижает ее качество. Раньше железные руды с высоким содержанием этих примесей не разрабатывались. В настоящее время железные руды с содержанием серы выше нормы подвергаются специальной предварительной обработке. Например, магнетитовые сернистые руды горы Магнитной предварительно обогащаются путем магнитной сепарации, в результате чего отделяются сульфиды, вместе с которыми выводится и сера; после этого концентрат из магнетита пригоден для нормальной плавки.

Фосфористые руды раньше также не использовались для плавки. В 1879 г. инженер Томас разработал метод плавки на основном поде, так называемый метод томасирования, позволивший из фосфорсодержащих чугунов выплавлять кондиционную сталь. Получаемый при этом так называемый томасов шлак — фосфористый продукт — идет на удобрение.

К числу нежелательных примесей в железных рудах относится цинк. Содержание цинка порядка 0,2% очень вредно потому, что цинк при плавке образует летучие соединения, которые разрушают кладку доменной печи. Нежелательной примесью такого же рода в железных рудах являются свинец и мышьяк.

Но в железных рудах присутствует и ряд ценных примесей. Полезной примесью является марганец, в тех или иных количествах содержащийся во всех железных рудах. Он улучшает свойства чугуна и стали — увеличивает их твердость и вязкость и парализует вредное влияние серы.

Ванадий — ценная примесь титаномагнетитовых руд и бурых железняков в осадочных месторождениях. Содержание его, измеряемое сотыми долями процента, уже является промышленным. Ванадийсодержащая сталь идет на изготовление ответственных частей авиационных и автомобильных моторов.

Никель содержится в составе силикатных минералов в месторождениях бурых железняков коры выветривания. Он легко восстанавливается и почти целиком переходит при плавке в чугун. Никель улучшает механические свойства металла и делает его более стойким по отношению к окислению. Содержание его в руде, измеряемое десятыми долями процента, является промышленным.

Полезными примесями в железных рудах являются кобальт, медь, титан и хром, однако содержание трех последних элементов не должно быть выше определенной нормы. Иногда в железных рудах (бурых железняках) встречается золото; если содержание последнего значительное, то руда добывается не на железо, а на золото.

Что касается руд цветных металлов, то в них при современной технологии производства почти не существует вредных примесей; все составляющие их компоненты могут быть использованы. Переработка руд с использованием всех составляющих их полезных элементов называется комплексной. Вопросу комплексного использования руд уделяется в настоящее время большое внимание, как в нашей стране, так и в зарубежных странах. Из руд колчеданных месторождений Урала, полиметаллических месторождений Алтая, медно-никелевых месторождений Монче-Тундры и Норильска, золоторудных месторождений Урала, Сибири могут быть извлечены при комплексной переработке попутно с основными компонентами редкие металлы, рассеянные элементы, а также железо и сера в большом количестве.

 

ТЕКСТУРЫ И СТРУКТУРЫ РУД

Изучение строения руд имеет большое научное и прикладное значение. Так, выясняя возрастные соотношения минеральных агрегатов или минеральных зерен, можно получить ценные данные для определения условий образования руд и, следовательно, генезиса месторождения. Изучение формы рудных зерен, их размеров и строения, а также расположения минеральных агрегатов позволяет выбрать наиболее рациональный метод механического обогащения руды.

Изучение текстур и структур руд производится различными методами: наблюдения в естественных или искусственных обнажениях и зарисовки строения руд; макроскопическое или с помощью лупы изучение штуфов руд и образцов керна из скважин; изучение и фотографирование приполированных штуфов руд; микроскопическое исследование полированных шлифов в отраженном свете, сопровождающееся иногда травлением и выполнением микрофото.

Текстура руды определяется формой, размерами и расположением агрегатов минералов. Морфологической единицей текстурного рисунка является агрегат минералов.

Структура руды определяется формой, размерами и расположением зерен минералов, точнее, кристаллических индивидов. Морфологической единицей структурного рисунка является кристаллическое зерно.

Между структурой и текстурой руды существует принципиальное различие. Некоторые исследователи считают, что текстуры — это крупные срастания минералов, которые изучаются невооруженным глазом, а структуры — тонкозернистые срастания, которые можно изучать под микроскопом. Это внешнее различие между текстурой и структурой не принципиальное, а в ряде случаев и неверное.

В понятие структуры и текстуры руды вкладывается определенный генетический смысл. Различные текстуры руд формируются при разных геологических процессах, при этом особое значение для формирования текстурного рисунка имеет способ отложения руд. Так, при кристаллизации магмы, инъекции магматических расплавов, при процессах метасоматического замещения вмещающих пород, выполнения рудоносными растворами открытых трещин или полостей, выпадения минеральных масс из водных растворов и осаждения их на дне водного бассейна образуются различные текстуры руд, характерные лишь для данного геологического процесса.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕКСТУР РУД И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ ТЕКСТУРНЫХ ТИПОВ

 

Предлагаемая классификация текстур руд (табл. 2) построена по морфолого-генетическому принципу (Вахромеев, 1956). В ней учитываются и форма минеральных агрегатов (горизонтальные графы) и геологические условия их образования (вертикальные графы).

 

Однородные (равномерные) текстуры

 

Массивные текстуры очень широко распространены в эндогенных месторождениях (магматических и постмагматических) и реже в осадочных и метаморфогенных. Они характеризуются однородным строением руды, состоящей из агрегатов тесно соприкасающихся зерен. Это наиболее богатые руды, содержащие повышенное количество рудных минералов. В массивных рудах всегда присутствуют (5—40%) нерудные минералы, не видные невооруженным глазом.

На метаморфогенных месторождениях известны руды массивной текстуры, образовавшиеся в результате переотложения и перекристаллизации ранее отложенных рудных масс.

Вкрапленные текстуры характеризуются равномерным распределением агрегатов рудных зерен среди основной нерудной массы.

Вкрапленные руды, слагающие отдельные тела или краевые части залежей, также широко распространены. Они характерны для руд различного генезиса — магматических, скарновых, гидротермальных и осадочных.

Порошковатые текстуры представляют собой рыхлый землистый агрегат, имеющий в отдельных частях более или менее однородное строение. Такие порошковатые руды обычны для месторождений выветривания, например месторождений бурых железняков коры выветривания и месторождений типа марганцевых шляп.

Сажистая текстура — разновидность порошковатой, представляет собой весьма тонкозернистый агрегат, пачкающий руки. Характерна для зоны окисления марганцевых и других руд.

Пористые текстуры образуются вследствие выщелачивания некоторых легкорастворимых минералов (например, карбонатов), на месте которых образуются поры.

 

НЕОДНОРОДНЫЕ (НЕРАВНОМЕРНЫЕ) ТЕКСТУРЫ