Неметаллические полезные ископаемые.

Введение

К неметаллическим полезным ископаемым относится обширная группа минералов и горных пород, из которых не извлекают в качестве главного компонента большинство металлов, которые не представляют углеводороды и углеводородные виды энергетического сырья, гидроминеральные и газообразные ресурсы.

Область применения неметаллических полезных ископаемых чрезвычайно широка: по существу нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы в той или иной мере не использовалось это сырье. В настоящее время насчитывается свыше 150 видов неметаллических полезных ископаемых, используемых в естественном или переработанном виде. Из них получают различные химические элементы, включая некоторые металлы (серу, фосфор, хлор, фтор, калий, натрий и др.), и их соединения. Среди последних присутствуют и специфические виды топлива (соединения бора, фтора и др.).

Помимо сырья, из которого извлекают в качестве полезных компонентов химические элементы и их соединения, к неметаллическим полезным ископаемым относятся промышленные минералы (в том числе монокристаллы и кристаллические агрегаты) и промышленные горные породы, обладающие ценными с практической точки зрения физическими (электропроводность, плотность и др.), химическими (растворимость, кислотоупорность, щелочеупорность и др.) и техническими (монолитность, декоративность, абразивность, огнестойкость и др.) свойствами.

Сортификация неметаллических полезных ископаемых по их различным физическим и химическим свойствам (зачастую по нескольким одновременно!) предопределяет сложность геолого-экономической оценки их месторождений: геолог должен знать требования соответствующих отраслей промышленности к данному сырью, причем эти требования могут быть различными. Так, полевой шпат как керамическое сырье, пригодное для производства фарфора и фаянса, должен содержать не более 0,3% оксидов железа, а отношение К2О/Na2O в нем должно быть не ниже 0,7 (отделочные и облицовочные плитки); для электротехнического фарфора это отношение должно быть не ниже 3.

Важнейшей особенностью многих неметаллических полезных ископаемых является значительная изменчивость их физико-химических и технических свойств, учитываемых при геолого-экономической оценке месторождений. Эта изменчивость может проявляться не только на уровне различных месторождений, но и в пределах одного месторождения и даже одной горной выработки. В первую очередь это свойственно слюде, пьезокварцу, асбесту и др.

При геолого-экономической оценке месторождений полезных ископаемых одним из главных показателей являются запасы сырья. В табл. 1 приведена группировка месторождений некоторых неметаллических полезных ископаемых по разведанным запасам, принятая в России.

Неметаллические полезные ископаемые отчетливо индивидуализируются по характеру своей первичной обработки: она не является металлургическим переделом, присущим металлическим полезным ископаемым, а сводится либо к простейшей механической (дробление, распил, обтеска строительного камня и т.п.), химической (получение серной кислоты из пирита, плавиковой кислоты из плавикового шпата и т.п.) и термической обработке (получение цементного клинкера из глинистых и карбонатных пород и др.), либо вообще отсутствует (например, песчано-гравийные смеси и бутовый камень как строительное сырье).

Таблица 1. Группировка месторождений некоторых неметаллических полезных ископаемых по разведанным запасам, принятая в России
Вид сырья	Месторождения
	весьма крупные	крупные	средние	мелкие
Апатиты, млн т (P2O5)	более 100	100-50	50-10	10-1
Фосфориты, млн т (Р2O5)		более 200	200-50	до 50
Сера самородная, млн т	более 50	50-10	10-1	до 1
Бор, млн т (В2O3)		более 1	1-0,25	до 0,25
Калийные соли, млрд т (К2О)	более 1	1-0,5	0,5-0,1	до 0,1
Хризотил-асбест, млн т волокна		более 5	5-0,5	до 0,5
Антофиллит-асбест, тыс т волокна		более 50	50-5	до 5
Слюда, тыс т сырец	более 25	25-5	5-1	до 1
Графит, млн т		более 10	10-1	до 1
Плавиковый шпат, млн т	более 2	2-0,5	0,5-0,1	до 0,1
Барит, млн т (собственно баритовые руды)		более 2	2-0,5	до 0,5
Барит, млн т (комплексные руды)	более 20	20-10	10-1	до 1
Цеолиты, млн т		более 100	100-10	до 10
Тальк, млн т	более 20	10-5	5-0,5	0,5-0,03
Тальковый камень, млн т		более 40	40-15	до 15
Алмазы, млн карат: (коренные месторождения)	более 100	100-25	25-10	до 10
Алмазы, млн карат: (россыпи)		более 5	5-0,2	до 0,2
Гипс, млн т		более 50	50-5	5-1
Бентонитовые глины, млн т		более 20	20-10	до 10
Каолины, млн т	более 50	50-30	30-10	до 10
Песок строительный, млн м3		более 15	15-10	до 10
Песчано-гравийные смеси, млн м3		более 30	30-10	до 10
Строительный камень, млн м3		более 30	30-15	до 15

Важная особенность неметаллического сырья - его взаимозаменяемость, в силу тождественности тех или иных свойств: для одной и той же цели используются различные виды сырья. Так, в качестве электроизоляторов могут выступать не только слюды, но и мрамор и тальковый камень, а в качестве смазочных веществ наряду с графитом могут применяться тальк и слюдяной порошок.

С другой стороны, один и тот же вид неметаллического сырья по сравнению с металлическим характеризуется значительно большим разнообразием своего использования. В частности, барит нашел свое применение и как утяжелитель буровых растворов, и как наполнитель бумаги, и как сырье для производства белил, и как компонент для экранирования помещений от радиоактивного излучения.

С течением времени со все более возрастающим перечнем неметаллических полезных ископаемых неуклонно расширяется и область практического использования каждого из них. По данным В.П.Петрова, бентонитовые глины использовались для обезжиривания шерсти и отбелки тканей ещё в Древнем Риме. На рубеже XIX и XX вв. их начали также применять для приготовления глинистых промывочных жидкостей и в качестве формовочного материала в литейном производстве. Позднее к этому добавилась очистка различных нефтепродуктов и химических препаратов с помощью глин. В начале второй половины ХХ в. из них стали получать легкий строительный гравий - керамзит, а в последние десятилетия благодаря развитию производства железорудных окатышей в металлургии и гранулированных удобрений и комбикормов в сельском хозяйстве бентонитовые глины стали остро дефицитным сырьем. В настоящее время известно свыше 40 видов бентонитовых продуктов. За последние 40 лет минувшего столетия добыча этих глин в мире возросла более чем в десять раз, превысив 12 млн. т/год.

Общее распределение неметаллических полезных ископаемых по характеру использования в промышленности намечается следующим.
1. Химическое и агрономическое сырье: галолиты (соли), апатиты, фосфориты, сера самородная, мышьяковые руды, пирит, барит, флюорит, бораты, датолит, глауконит и др.
2. Металлургическое и теплоизоляционное сырье (флюсы, огнеупоры и теплоизоляторы): доломиты, известняки, тальковый камень, магнезит, кварциты, плавиковый шпат, кианит, огнеупорные глины, графит, бокситы, хромиты, хризотил-асбест, вермикулит и др.
3. Техническое сырье (диэлектрики, абразивы и др.): мусковит, флогопит, алмаз, корунд, топаз, гранаты, тальк, барит и др.
4. Пьезооптическое сырье: пьезокварц, турмалин, оптический флюорит, исландский шпат, оптический кварц, барит.
5. Цветные драгоценные и поделочные камни: алмаз, изумруд, александрит, рубин, сапфир, топаз, аметист, агат, опал, обсидиан, яшма, родонит, лазурит, нефрит, жадеит, ангидрит и др.
6. Строительные материалы (строительные и облицовочные камни, наполнители, гидравлические добавки, минеральные краски и др.): гравий, песок, изверженные породы, мраморы, известняки, песчаники, пемза, мел, охры и др.; а также искусственные легкие наполнители бетонов: керамзит, шунгизит, вспученный перлит и другие, полученные путем термической обработки соответствующих горных пород и минералов.
7. Стекольно-керамическое сырье: стекольные пески, полевые шпаты, пегматиты, каолиниты, кварц, глины, фарфоровые камни и др.
8. Цементное сырье (вяжущие материалы): известняки, мергели, глины, трассы, туфы, пуццоланы, гипс, ангидрит, опоки и др.
9. Сырье для новых отраслей промышленности (получение искусственных волокна и слюды, минеральной ваты, каменного литья и др.): диабазы, базальты, бокситы, глины, кварцевые пески и др.

По своему химическому и минеральному составу неметаллические полезные ископаемые существенно отличаются от металлических. Руды металлов сложены сульфидами, сульфосолями, оксидами и самородными элементами, тогда как неметаллические полезные ископаемые - это преимущественно силикаты, фосфаты, карбонаты, сульфаты, соли кислородных кислот, галоиды.

У неметаллических полезных ископаемых, как правило, нет характерных признаков металлических: непрозрачности, большой плотности, металлического блеска и др. В меньшей степени - это минералы, а чаще горные породы, образующие пласты, линзы, толщи, пачки, штоки, дайки, массивы, зоны и т.д. (гипс, известняки, доломиты, изверженные породы, фосфориты, песчано-гравийные смеси и др.).

В сводной генетической классификации месторождений полезных ископаемых В.И.Смирнова (табл. 2) неметаллические полезные ископаемые фиксируются во всех сериях, группах, классах и более дробных подразделениях.

Таблица 2. Представители неметаллических полезных ископаемых в сериях и группах классификации В.И.Смирнова.
Серия	Группа	Неметаллические полезные ископаемые, примеры (без горных пород)
Эндогенная	магматическая	месторождения фосфора (нефелин-апатитовые), алмаза, графита, сульфидная сера (медно-никелевые месторождения)
	пегматитовая	слюды (мусковит), полевые шпаты, кварц и горный хрусталь, оптический флюорит, корунд, наждак
	карбонатитовая	апатит, флюорит, кальцит
	скарновая	бораты и боросиликаты, хризотил-асбест, флогопит, брусит
	альбитит-грейзеновая	кварц, микроклин, альбит, мусковит, турмалин, топаз, флюорит, драгоценные камни
	гидротермальная	барит, тальк, флюорит, магнезит, исландский шпат, асбест, горный хрусталь
	колчеданная	барит, пирит
Экзогенная	россыпная	алмазы
	осадочная	фосфориты, сера, гипс, ангидрит, соли, бораты, барит
Метаморфогенная	метаморфизованная	апатиты, графиты, корунд, наждак
	метаморфическая	амфибол-асбест, кианит, силлиманит, наждак, графит, гранат, горный хрусталь

Неметаллические полезные ископаемые играют значительную роль в экономике всех стран, определяемую широкомасштабным многоцелевым использованием в производстве промышленной и сельскохозяйственной продукции, при создании наукоемких технологий и получении конструкционных материалов, композитов, специальной керамики. Их отдельные виды относятся к стратегическому сырью. По данным В.П.Петрова, Е.М.Аксенова и Н.Н.Ведерникова суммарный объем продукции, производимой на основе неметаллов, в развитых странах превышает объем металлорудной в два раза и более, в слаборазвитых странах соотношение обратное.

Начиная с 50-х гг. минувшего столетия наблюдается резкое возрастание объемов добычи неметаллического сырья, причем темпы роста были значительно выше, чем металлического сырья. В последнее время, однако, обозначилась тенденция к некоторому ограничению добычи, связанная с защитой окружающей среды, более глубокой, комплексной переработкой природного сырья, утилизацией отходов промышленного производства (техногенное сырье). В США объем добычи неметаллического минерального сырья и производства продуктов его переработки в 2000 г. составил 3,1 Гт на сумму 33,5 млрд долл. с эксплуатацией 11 тыс горных, обогатительных и перерабатывающих предприятий 6400 компаниями.

Роль неметаллических полезных ископаемых в геологической науке и практике в настоящее время может быть оценена, в частности, по факту регулярного проведения самостоятельных международных конгрессов (The Industrial Minerals International Congresses), рассматривающих проблемы, связанные с условиями образования и размещения неметаллических полезных ископаемых, их типизацией, минерагеническими формациями и провинциями, задачами по дальнейшему изучению минерального сырья, его комплексным использованием, экономической оценкой ресурсов, проблемами замены дефицитных видов сырья нетрадиционными. Следует отметить также ставших уже традиционными регулярные региональные конференции по неметаллам, проводимые в Европе, Северной Америке, Южной Африке и Китае.

Особую значимость неметаллическим полезным ископаемым придают задачи, связанные с производством минеральных удобрений, бурным ростом строительства (стройматериалы), ускорением научно-технического прогресса (новые виды стройматериалов, новые марки цементов, новые виды керамики и стекол как конструкционные материалы и др.) и охраной окружающей среды (материалы для очистки вод и атмосферы от загрязнения, утилизация отходов горнорудных, металлургических и топливно-энергетических предприятий как новый источник неметаллического сырья, глубокая, комплексная переработка всех видов полезных ископаемых и внедрение безотходных технологий). Наиболее активно эти задачи решаются в США, Канаде, Великобритании, Китае, Индии, ЮАР и в других странах.

Назад | Содержание | Вперед