» » Сырьевая база цветной металлургии
14.05.2015

В металлургической промышленности используются почти все виды полезных ископаемых. Сырьем для производства металлов служат руды, HO необходимы также горючие полезные ископаемые, огнеупорные и флюсовые материалы.
Скопление в земной коре в результате геологических процессов твердого минерального вещества — руды, из которой экономически целесообразно извлекать металлы в промышленных масштабах, называется рудным месторождением.
Понятия «руда» и «рудное месторождение» имеют как геологический, так и экономический смысл.
В рудном месторождении содержание одного или нескольких сконцентрированных металлов во много раз выше, чем в окружающих горных породах или чем среднее содержание этих металлов в земной коре.
Размеры рудных месторождений в большинстве случаев очень малы по сравнению с размерами окружающих их пустых, безрудных горных пород.
Земная кора до глубины примерно 16—20 км сложена изверженными, осадочными и метаморфическими горными породами.
Средний химический состав земной коры исследован Кларком. Ферсманом и многими другими учеными. На основании всех исследований, а также новых современных данных о химическом составе изверженных и осадочных пород, академик А.П. Виноградов вывел следующие цифры химического состава земной коры, % (вес.):
Сырьевая база цветной металлургии
Сырьевая база цветной металлургии

Из этих данных следует, что 9 из 102 известных химических элементов составляют 99,6% всего состава земной коры, на долю остальных элементов приходится только 0,4% ее состава. Распространение этих многочисленных элементов весьма неоднородно.
А.Е. Ферсман предложил средние цифры содержания отдельных элементов в земной коре называть «числами Кларка» или «кларками». Таким образом, кларк алюминия равен 7,45, титана 0,44. свинца 1,6*10в-3 золота 5*10в-7 и т. д.
Для большинства металлических полезных ископаемых, за исключением железа, алюминия и титана, характерны низкие или очень низкие кларки: H*10в-2, H *10в-3 ... Н*10в-5 и ниже.
Металлы в рудных месторождениях концентрируются в результате геологических процессов образования различных горных пород: эндогенных, проходящих на значительной глубине от поверхности земли при высоких давлениях и высоких температурах и дающих изверженные и мeтaмopфичecкиe горные породы; экзогенных, проходящих на или вблизи земной поверхности и образующих осадочные породы.
Рудные месторождения, как и месторождения всех полезных ископаемых, принято классифицировать по условиям их образования (генетическая классификация). Ниже в сокращенном виде приводится генетическая классификация месторождений, обобщенная П.М. Татариновым на основе предложений В.А. Обручева, А.Н. Заварицкого, П.М. Татаринова и И.Г. Магакьяна.
Эндогенные месторождения образовались в результате остывания и кристаллизации магмы — огненно-жидких силикатных расплавов, поднимающихся из глубинных горизонтов земли в верхние. Магма при кристаллизации на глубине дает различные изверженные интрузивные породы; дуниты, габбры, диориты, граниты и др., а при излиянии на поверхность — излившиеся (эффузивные) породы; базальты, диабазы, порфириты, порфиры, липариты и др. Магма, кроме силикатов, обычно содержит небольшое количество металлов, а также воды, углекислоты, серы, хлора, фтора и других летучих компонентов. В результате расплавления окружающих пород магма может обогащаться также и содержащимися в них различными металлами; при остывании магмы заключенные в ней металлы ведут себя по-разному.
В результате кристаллизационной дифференциации силикатного расплава или его ликвации при образовании ультраосновных и основных изверженных пород могут возникнуть сульфидные медно-никелевые, ильменитовые, титано-магнетитовые, хромитовые и другие месторождения. Такие месторождения образуют группу собственно магматических месторождений.
Кристаллизация остаточных обычно богатых летучими веществами магматических расплавов вместе с кислыми или щелочными изверженными породами приводит к образованию группы пегматитовых месторождений. Пегматиты часто являются промышленными; например месторождения лития, бериллия, тантала и других металлов.
В образовании группы постмагматических месторождений главную роль играют летучие составные части магматического расплава, выделяющиеся сначала в виде газов, а затем и жидких растворов и двигающиеся от магматического очага в области пониженных давлений по трещинам, разломам, ослабленным или пористым зонам во вмещающих породах. В процессе циркуляции происходит взаимодействие этих растворов с окружающими породами и отлагаются различные руды.
Среди постмагматических месторождений выделяются следующие. Вблизи контактов некоторых изверженных пород с карбонатными (из вестняки и др.) в результате реакций замещения (метасоматоз) возникают контактово-метасоматические (скарновые) месторождения (железорудные, медные, свинцово-цинковые и др.); отличительной особенностью скарновых месторождений является присутствие больших количеств железо-магнезиальных силикатов и алюмосиликатов.
Месторождения, образующиеся в результате отложения полезных и сопутствующих им минералов из водных растворов, имеющих магматическое или метаморфическое происхождение, называют гидротермальными. В отдельных, обычно более редких случаях, если растворы насыщены газовой фазой, образуются пневматолитовые месторождения. К группе гидротермальных месторождений относится большинство месторождений цветных и редких металлов: свинца, цинка, меди, кобальта, олова, вольфрама, молибдена, ртути и сурьмы; к пневматолитовым—некоторые месторождения олова, вольфрама и лития.
Экзогенные месторождения образуются в результате процессов, происходящих в поверхностной зоне земной коры. Под влиянием воды, атмосферных и органических агентов минералы пород разрушаются на составные части, а затем частично или полностью перерабатываются химическими процессами в новые, устойчивые в экзогенных условиях формы. Процесс дезинтеграции пород и руд, а также их химическое преобразование, окисление, растворение и переотложение либо приводят к концентрации полезных металлических компонентов, либо придают этим породам и рудам формы и свойства, удобные для добычи и переработки ценных компонентов.
Процесс механического и химического разрушения горных пород (выветривание), а также переотложение грунтовыми водами приводит к образованию группы месторождений выветривания. К этой группе относятся обломочные месторождения (россыпи золота, олова, вольфрама, титана и др.) и остаточные месторождения, чаще всего возникающие при химическом выветривании горных пород или руд (силикатные руды никеля и кобальта, образующиеся на поверхности ультраосновных пород, латеритные месторождения бокситов, железа и верхние окисленные части сульфидных месторождений эндогенного происхождения — железные шляпы колчеданных, свинцово-цинковых и других месторождений). С процессами химического выветривания и переотложения также связано вторичное сульфидное обогащение первичных глубинных месторождений медных руд. Вместе с некоторыми осадочными породами в морских или лагунных условиях отлагаются осадочные месторождения железных руд, марганца, меди, бокситов, свинца и цинка.
Кроме эндогенных и экзогенных, принято выделять класс метаморфогенных месторождений, который образуется в результате преобразования в глубинных условиях осадочных и изверженных пород, попавших в эти условия в результате развития земной коры.
В этом классе выделяют группы метаморфизованных месторождений, т. е. таких, которые существовали ранее и были только видоизменены.
Следующим типом экзогенных месторождений являются месторождения метаморфические, которые возникают за счет перераспределения в процессе метаморфизма металлов, содержащихся в горных породах в виде отдельных месторождений.