Являясь природными минеральными образованиями, все полезные ископаемые обладают определенным вещественным (минеральным и химическим) составом, строением, или структурно-текстурными особенностями, а также некоторым комплексом физических, физико-химических и технологических свойств. Все эти характеристики в общем случае обусловливают качество полезных ископаемых, которое имеет важнейшее значение для оценки месторождений с целью их промышленного использования.
Вещественный состав металлических и неметаллических руд определяется соотношением рудных, или ценных, и сопутствующих им нерудных, или жильных, минералов. В металлических рудах рудные минералы являются носителями ценных металлов (табл. 2), в неметаллических— ценные минералы служат носителями элементов-металлоидов или же сами представляют практический интерес благодаря специфическим свойствам.
Количественные соотношения между рудными и сопутствующими жильными минералами колеблются в разных месторождениях в широких пределах. Так, в золотоносных жилах кварца на долю золота приходятся тысячные доли процента, в полиметаллических рудах содержание галенита и сфалерита может достигать 30—50 %; богатые руды железа почти целиком состоят из рудных минералов.
По составу преобладающей части минералов выделяются следующие типы руд:
самородные — самородные металлы и интерметаллические соединения — медь, золото, платина;
сернистые и им подобные — сульфиды, арсениды и антимониды тяжелых металлов — меди, цинка, свинца, никеля, кобальта, молибдена;
оксидные — оксиды и гидроксиды железа, марганца, хрома, олова, урана, алюминия;
карбонатные — карбонаты железа, марганца, магния, свинца, цинка, меди;
сульфатные — сульфаты бария, стронция, кальция;
фосфатные — апатитовые и фосфоритовые неметаллические руды, а также фосфаты некоторых металлов;
силикатные — сравнительно редкие руды железа, марганца, меди; широко распространенные неметаллические полезные ископаемые— слюда, асбест, тальк;
галоидные - минеральные соли и флюорит.
Таблица2.
Главные ценные минералы руд
Содержание
Плотность,
Элемент
Минерал
Формула
элемента,
га-103, кг/м3
Алюминий
Диаспор
Аl О(ОН)
47,2
3,3
»
Бёмит
Аl O(ОН)
47,2
3,0
»
Гидраргиллит (гиббсит)
А1(ОН)3
36,2
2,4
»
Нефелин
KNа3[А1SiO4]4
18,9
2,6
»
Алунит
КА13[Si04]2(ОН)6
20,5
2,7
Барий
Барит
(Ва, Sг)[S04]
58,0
4,3
Бериллий
Берилл
Ве3А12[SiO18]
5,1
2,7
Вольфрам
Вольфрамит
(Fе, Мп)[WО4]
60,5
7,0
»
Шеелит
Са[W04]
63,8
6,0
Железо
Магнетит
Fе304
72,3
5,2
»
Гематит
Fе203
70,0
5,2
»
Лимонит
FеО(ОН)-nН20
55,0
4,0
»
Сидерит
Fе[С03]
48,1
3,8
»
Ильменит
(М8, Fе)Тi03
36,8
.,4,5
Калий
Сильвин
КС1
52,4
2,0 -
»
Карналлит
КС1-МgС12-6Н20
14,1
1,6
Литий
Сподумен
LiА1[Si206]
8,1
3,2
»
Лепидолит
КLi2А1[Si4О10]-(Fе, ОН)2
3,7
2,8
Марганец
Пиролюзит
Мп02
63,2
4,8
»
Манганит
МпО(ОН)
62,5
4,3
»
Псиломелан
mМп0-Мп02-nН20
45,0
4,6
Медь
Медь самородная
Сu
8,8
»
Халькозин
Сu2S
79,8
5,7
»
Ковеллин
Сu2S-СuS2
66,5
4,7
»
Халькопирит
СuFеS2
34,6
4,2
»
Борнит
Сu 5FeS 4
63,3
5,2
»
Куприт
Сu 20
88,8
6,0
»
Малахит
Сu 2[С03](0Н)2
57,5
4,0
»
Азурит
Сu3[С03]2(0Н)2
55,3
3,8
Молибден
Молибденит
МоS2
60,0
4,8
Мышьяк
Арсенопирит
FеАsS
46,0
6,0
»
Реальгар
АsS
70,1
3,5
»
Аурипигмент
Аs 2 S 3
61,0
3,5
Никель
Пентландит
(Fе, Ni)9 S8
34,2
4,8
»
Силикаты никеля
18,0
2,8
Олово
Касситерит
Sn02
78,7
7,0
Ртуть
Киноварь
НgS
86,2
8,1
Свинец
Галенит
РbS
86,6
7,5
Сера
Сера самородная
S
100,0
2,0
»
Пирит
FеS2
53,4
5,2
»
Пирротин
Fе 1-x S
36,5
4,6
»
Гипс
СаS04-2Н20
23,2
2,3
Сурьма
Антимонит
Sb2S3
71,4
4,6
Титан
Рутил (титанит
TiO 2
60,0
4,2
»
Ильменит
(Мg, Fе)ТiO3
31,6
4,7
Фосфор
Апатит
Са5[Р04]3(F, С1, ОН)
41,5
3,2
»
Фосфорит
Смесь апатита и гидро-ксилапатита
20,0
3,0
Фтор
Флюорит
СаF2
48,8
3,2
Хром
Хромит
FеСг 204 .
46,4
4,4
Цинк
Сфалерит
ZnS
67,1
3,8
По вещественному составу, определяющему промышленную ценность и технологические свойства, полезные ископаемые разделяются на природные типы и промышленные сорта.
Типами полезных ископаемыхназывают их природные разновидности, выделяемые в зависимости от минерального состава, текстурных и структурных особенностей с учетом возможности пространственного обособления.
Промышленные сортавключают один или несколько природных типов полезных ископаемых, разработка которых рентабельна и обеспечивает необходимое качество получаемой продукции.
По степени концентрации ценных минералов различают богатые (массивные, сплошные), рядовые и бедные (вкрапленные) руды. По генезису руды делят на первичные (неизмененные) и вторичные. Наконец, существует группировка минерального сырья по сортам, основанная на различии специфических свойств и характеристик ценных минералов.
Важным показателем вещественного состава руд, влияющим на оценку их качества, служит содержание вредных примесей. Для руд железа и марганца вредными примесями являются сера и фосфор, для бокситов — кремнезем и сера, для золотых руд — мышьяк, для фосфоритов — магний, для серных руд — общий углерод, битумы, мышьяк и селен. Вредные примеси снижают качество руд, а в ряде случаев делают крайне сложными или невозможными их переработку и использование.
В большинстве случаев руды кроме главных содержат сопутствующие ценные компоненты. Их извлечение даже при небольшом содержании повышает общую ценность руд. Часто попутные ценные компоненты по стоимости превышают главные, а их запасы в комплексных месторождениях нередко выше, чем на крупных самостоятельных месторождениях. К сожалению, многие комплексные руды труднообогатимы.
Для полезных ископаемых, которые используются целиком, без предварительной переработки (например, строительные горные породы), ценные и сопутствующие минералы не выделяются. К основным характеристикам их вещественного состава, определяющим качество минерального сырья, относятся физико-технические свойства пород, соответствующие направлениям промышленного применения.
Специфический состав имеют твердые горючие ископаемые - угли, горючие сланцы; они содержат органические и не- органические компоненты. Органические компоненты представ ляют собой обособленные элементы исходного растительного материала и продуктов его преобразования. Они обычно раз личаются под микроскопом, так как, с одной стороны, об ладают определенными морфологическими и структурными признаками, а с другой,— изменчивым под влиянием геологи ческих факторов химическим составом и физическими свойст вами. По особенностям состава и свойств среди твердых го рючих ископаемых выделяют макротипы (литотипы), микроли- тотипы и микрокомпоненты.
К неорганическим компонентам, обязательно присутствующим в твердых горючих ископаемых в больших или меньших количествах, относятся минеральные примеси (глинистые минералы, карбонаты, сульфиды железа, кварц и др.). Кроме минеральных примесей в твердых горючих ископаемых содержится от 15 до 60 % влаги.
В состав органических компонентов входят углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Минеральные примеси и вода считаются балластом. Сера и фосфор принадлежат к вредным примесям. Содержание балластных и вредных составляющих для большинства направлений использования твердых горючих ископаемых строго лимитируется.