МИНЕРАЛЫ И РУДЫ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ ИХ ОБОГАЩЕНИЯ

Минерал представляет собой природное химически и струк­турно индивидуализированное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам. Минералы об­разуются в результате физико-химических процессов, совершаю­щихся в земной коре.

Руда является совокупностью минералов, содержащих из­влекаемый металл, и пустой породы. Целесообразность перера­ботки природной смеси минералов (и возможность считать эту смесь рудой) зависит от нескольких условий. Основными крите­риями при оценке промышленного значения данной руды яв­ляются народнохозяйственная потребность в металле и стои­мость получаемого металла. Допустимый минимум содержания металла в руде оценивается в соответствии с современным уровнем техники. Вследствие мелкой вкрапленности основных минералов их особенно трудно отделить от сопутствующих гор­ных пород.

Соответственно составу рудных минералов руды бывают сульфидными, окисленными, самородными и др. Промышленно используемые минералы редких металлов, как правило, пред­ставлены несульфидными соединениями: окислами, силикатами, алюмосиликатами. Простыми или сложными окислами яв­ляются минералы титана — ильменит, рутил и др.; минералы тантала и ниобия—танталит, колумбит; циркониевый мине­рал—бадделеит; многие минералы редких земель, например лопарит.

Бериллиевые минералы—берилл, фенакит и др.—силикаты. Циркон и эвдиалит относятся к группе ортосиликатов, литиевые минералы—сподумен, петалит—к алюмосиликатам.

Известны и другие группы минералов редких металлов (сульфаты, гидроокиси, арсенаты, фосфаты и др.). В рудах редких металлов встречаются окислы и гидроокиси железа, алюминия; карбонаты и силикаты кальция, магния, железа и многие другие соединения. Минералами пустой породы явля­ются в основном кварц, флюорит, полевые шпаты, слюда и др.

Различают первичные месторождения и россыпи. Россыпями называют месторождения, образовавшиеся в результате разрушения коренных месторождений и вторичного отложения мате­риала из первичных руд. Разрушение коренных месторождений происходит под действием физических и химических процессов выветривания.

К физическим процессам относится механическое разруше­ние горных пород - их измельчение. Горные породы измель­чаются под действием колебаний температуры, водных потоков, ветра, в результате горных обвалов и т. д. При этом прочные породы распадаются по трещинам на глыбы; крупные и мелкие куски, постепенно разрушаясь, превращаются в песок с освобо­дившимися зернами минералов.

Химическое выветривание сопровождается изменением хими­ческого состава образований. Процессы химического выветри­вания приводят к окислению первичных минералов, их гидрата­ции, разложению и карбонизации с образованием новых соеди­нений, более устойчивых в условиях выветривания. Агентами хи­мического выветривания являются свободный кислород и угле­кислота атмосферы и особенно поверхностные и грунтовые воды, обогащенные растворенными в них кислородом, углекис­лотой, различными солями, иногда свободными минеральными кислотами, образующимися при окислении сульфидов, разруше­нии галогенсодержащих силикатов и других соединений. Важ­ную роль в этих процессах играют также органические соеди­нения и кислоты.

В результате воздействия физических и химических процес­сов рудный материал коренных месторождений разрушается и транспортируется водными потоками на различные расстояния, при этом могут происходить значительные изменения состава. В водных потоках происходит классификация по крупности и. плотности. Образуются россыпи, обогащенные более устойчивы­ми минералами, с более высокой плотностью. Наиболее устой­чивы в химическом отношении золото, платина, циркон, рутил, алмазы, топаз, турмалин, монацит, ильменит, колумбит, танта­лит. Россыпные месторождения обычно отлагаются на значи­тельных расстояниях от первичных коренных месторождений. В россыпях рудный материал находится в естественном измель­ченном виде, зерна ценных минералов не связаны друг с другом и с пустой породой, поэтому отпадает необходимость в опера­циях дробления и измельчения перед обогащением, что удешевляет процесс обогащения и повышает его эффектив­ность.

Россыпи обычно разрабатывают дешевым открытым спосо­бом. Поэтому, несмотря на значительно более низкое содержа­ние в россыпях ценных компонентов по сравнению с коренными рудами, себестоимость россыпных концентратов, как правило, значительно ниже себестоимости рудных.

Запасы металла в месторождении должны обеспечивать воз­можность длительной эксплуатации, оправдывающей затраты на организацию горно-металлургического предприятия. При оценке руды учитываются также условия ее добычи и перевоз­ки к месту переработки; кроме того, существенное значение имеют состав пустой породы и наличие примесей, затрудняю­щих переработку.

Для особо ценных редких металлов возможна эксплуатация мелких месторождений с организацией центрального химико-металлургического предприятия.