Объемно-качественные факторы

Эта группа включает качество полезных ископаемых и их запасы.

Качество минерального сырья – это совокупность свойств, обусловливающих его использование. Главные признаки, образующие качество, это вещественный состав, структурно-текстурные особенности, физико-механические, физико-химические и технологические свойства полезных ископаемых. Требования к качеству зависят также от направления промышленного использования и технологии переработки сырья.

Качество характеризуется многочисленными показателями, основными из которых являются показатели назначения, технологичности и сохраняемости.

К показателям назначения относятся параметры, отражающие вещественный состав руд. Главный из этих параметров – содержание полезных компонентов. В зависимости от содержания основного ценного компонента руды металлов могут делиться на богатые, рядовые и бедные. Например, для железа к богатым относятся руды с содержанием 45-57%, к рядовым – 40-57%, к бедным – 20-40%. Для меди содержание в богатых рудах составляет 3-5%, в рядовых 1-3%, в бедных 0.7-1%. Для золота это соответственно более 10 г/т, 5-10 г/т и 2-5 г/т.

Кроме содержания основных полезных компонентов, качество полезных ископаемых определяется содержанием попутных ценных компонентов и вредных примесей. Так для железа полезными примесями являются Mn, Cr, V, Co, Mo, W, а вредными - P₂O_5, S. Медноколчеданные руды нередко содержат S, Co, Au, Ag, Se, Te, Bi, In, Cd, Ga, Ge, которые являются ценными, а также вредные As и Sb.

Для неметаллических полезных ископаемых, представленных минералами и кристаллами (асбест, графит, слюды и др.), качество определяется содержанием в руде полезных минералов и кристаллов, а также совокупностью показателей, характеризующих их специфические свойства, которые определяют условия промышленного использования.

Для хризотил-асбеста минимальное содержание в рудах колеблется от 2.5 до 6%. В зависимости от длины волокна и содержания включений товарный асбест подразделяется на 8 групп (от 0 до 7) и 42 марки (от 0.7 до 18 мм и более). Кроме того, выделяют 4 текстурные группы по степени распушки. В асбесте всех марок не допускается наличие частиц сопутствующих пород размером более 4.8 мм и посторонних предметов. Качество слюды (мусковита и флогопита) оценивается для извлекаемых из руд пластин толщиной не менее 0.1 мм и площадью не менее 3 см². Промышленный сырец мусковита и флогопита разделяется по общей площади пластин на 4 размера и 2 сорта. Для ювелирного сырья определяются размеры, прозрачность и бездефектность кристаллов и др.

Для углей выделяется более 12 марок, отличающихся по содержанию углерода и летучих, удельной теплоте сгорания, содержанию воды и пр. Для нефти определяется содержание метановых, нафтеновых и ароматических углеводородов, парафинов; фракционный состав нефтей, вскипающих при разгонке до 350^оС, и масляных фракций (дистиллятов) с температурой кипения выше 350^оС; содержание серы и смол, концентрация редких металлов (ванадия, титана, никеля и др.). В природном газе определяются содержания метана и его гомологов – этана, пропана, бутанов, а сероводорода, гелия, углекислого газа, азота и инертных газов. Измеряется молекулярная масса природного газа, его плотность в стандартных условиях, относительная плотность по воздуху, критические температура и давление, коэффициент сжимаемости, объемный коэффициент, вязкость, способность к гидратообразованию, теплота сгорания.

Для подземных вод перечень подлежащих определению компонентов устанавливается в соответствии с требованиями для питьевых вод и требованиями водопотребителей для технических вод.

Строительный камень и песчано-гравийные смеси делятся на сорта по составу, прочности и морозостойкости.

Требования к качеству полезных ископаемых обычно устанавливаются для каждого предприятия отдельно, исходя из экономических соображений. В целом, при более дешевой открытой добыче минимальные содержания принимаются ниже, чем при подземной. Крупные месторождения могут отрабатываться с меньшими содержаниями, чем мелкие. Ниже минимальные содержания устанавливаются для легкообогатимых руд по сравнению с труднообогатимыми. С течение времени, с развитием техники и технологии переработки полезных ископаемых требования к качеству снижаются.

Показатели технологичности– это свойства, обусловливающие эффективность разработки, обогащения или металлургического передела. К ним относятся крепость, абразивность, флотируемость, растворимость и т.д.

Они зависят от: 1)минерального состава сырья, 2)химического состава отдельных минералов, 3)формы и размеров минеральных зерен, 4)характера их срастания друг с другом, с породообразующими и жильными минералами, 5)химического и минерального состава вмещающих пород и жильной массы.

Например, железо, связанное с магнетитом, полностью выплавляется из руд, в то время как практически все силикатное железо теряется. Сульфиды молибдена и сурьмы хорошо флотируются, а охры этих минералов (окисленные руды) теряются при обогащении.

Руды разного состава различаются по технологическим свойствам и перерабатываются по разным технологическим схемам. Тонковкрапленные руды с тесным взаимным прорастанием отдельных минералов, а также руды с колломорфными структурами труднообогатимы. При срастании минеральных зерен по прямым линиям минералы легче освобождаются при измельчении. Неправильные ограничения свойственны халькопириту, сфалериту, золоту и др.

Показателями сохраняемости полезных ископаемых при складировании и транспортировании являются такие свойства, как слеживаемость, окисляемость, самовозгораемость и др.

Наряду с единичными показателями качества полезных ископаемых используются групповые характеристики, такие как промышленные типы и технологическиесорта руд. Промышленные типы выделяют при геологических исследованиях по вещественным и структурным признакам. Технологические сорта устанавливают в пределах промышленных типов с учетом качественных отличий, определяющих особенности технологии переработки.

Запасы полезного ископаемого– это количество его в недрах, отвечающее по качеству требованиям промышленности.

По величине запасов месторождения делятся на уникальные, крупные, средние и мелкие.

Уникальные месторождения единичны в мире по каждому виду полезных ископаемых. К ним относятся, например, Никопольское (Украина) месторождение марганца, месторождение меди Чукикамата (Чили), золото-урановое месторождение Витватерсранд (ЮАР), молибденовое месторождение Клаймакс (США).

Крупных месторождений насчитывается в мире десятки. Это, например, железорудные месторождения Криворожского бассейна на Украине, медное месторождение Джезказган в Казахстане, Хибинский апатитоносный массив на Кольском полуострове. Горные предприятия, работающие на базе крупных месторождений, имеют значение для страны в целом или области.

Средние месторождения являются сырьевой базой горных предприятий районного значения.

Мелкие месторождения, как правило, не имеют самостоятельного значения, горные предприятия создаются на базе нескольких мелких месторождений.

Количество и качество полезного ископаемого тесно связаны между собой. Подсчет запасов месторождения всегда выполняется в пределах определенного контура. Оконтуривание запасов производится по заданному предельному содержанию полезного компонента. Чем ниже это предельное содержание, тем больше размеры контура и больше запасы. И наоборот, чем выше предельное содержание, тем меньше будут контуры залежи и меньше запасы полезных компонентов. Таким образом, изменение качественной характеристики ведет к изменению количественных показателей. Понижение минимального содержания полезного компонента ухудшает качество руды, но увеличивает размеры залежей и, следовательно, запасы. Повышение минимального содержания улучшает качество руды, но вызывает сокращение размеров залежи и уменьшение запасов.

Поэтому при оценке месторождений нужно учитывать одновременно и количественные, и качественные показатели. Наиболее ценными оказываются, как правило, не те месторождения, которые содержат самые богатые руды, а те, которые обеспечивают максимальные масштабы производства и минимальную себестоимость продукции. Чаще всего к ним относятся крупные месторождения рядовых руд.

Кроме общего количества запасов, важно знать характер их пространственного распределения в пределах месторождения как по площади, так и в разрезе, то есть степень концентрации.

Если запасы рассредоточены на большой площади и на большую глубину, то разработка такого месторождения потребует большого объема горных работ, что влечет за собой повышение общих затрат и себестоимости руды. Высокая концентрация запасов, то есть сосредоточение их в пределах небольшого объема, снижает затраты.

Концентрацию запасов полезного ископаемого измеряют их количеством, отнесенным на единицу площади или на единицу углубки при разработке. Эти величины называются продуктивностью месторождения соответственно по площади или по глубине.

Концентрация запасов выражается также коэффициентом рудоносности. Коэффициент рудоносности – это отношение мощности, площади или объема рудных тел к мощности, площади или объему всей продуктивной толщи, включая и рудные тела. Соответственно различают линейный, площадной и объемный коэффициенты рудоносности. Коэффициент рудоносности можно определить по скважине, горной выработке, геологическому разрезу, эксплуатационному блоку, месторождению в целом.