Металлические полезные ископаемые
Металли́ческие поле́зные ископа́емые (руды металлов, нерекомендуемый синоним – рудные полезные ископаемые), группа твёрдых полезных ископаемых, содержащих металлы в количестве и формах, пригодных для рентабельного промышленного извлечения. Являются основным исходным сырьём преимущественно горно-металлургического производства. В большинстве случаев это природные, обычно полиминеральные образования земной коры, представленные агрегатом рудных (ценных) и сопровождающих их других минералов. К металлическим полезным ископаемым также относят многие техногенные образования – складированные отвалы горных выработок, отходы (хвосты) обогатительного, металлургического, химического и других производств, золу теплоэлектростанций и т. п., технологически доступные, экономически и экологически целесообразные для извлечения из них металлов. Ценные (полезные) компоненты руд – металлы или их соединения – образуют собственные минералы либо находятся в качестве примесей в составе других минеральных образований.
Качество металлических полезных ископаемых определяется содержанием в них металла или его соединений [выделяют руды богатые, рядовые, бедные, убогие (забалансовые)], степенью и технологией его извлечения в конечный продукт с учётом потерь при добыче, обогащении (руды легко-, труднообогатимые, упорные) и металлургическом переделе, что связано с их минеральным и гранулометрическим составами, текстурно-структурными особенностями, физическими, химическими и техническими свойствами (твёрдость, прочность, трещиноватость, объёмная масса, температура плавления, магнитность, электропроводность, радиоактивность, растворимость, сорбционная способность и др.). Качество руд снижается при содержании в них вредных примесей. Металлические полезные ископаемые, содержащие несколько промышленных металлов, извлечение и раздельное использование которых экономически целесообразно и технологически возможно, относят к комплексным рудам. Их подразделяют на полиминеральные, состоящие из нескольких минералов (например, медно-молибденовая руда, содержащая халькопирит – CuFeS2 и молибденит – MoS2), и полиэлементные, в которых несколько металлов входят в состав одного минерала [например, золото-серебряная руда, содержащая электрум – AuAg; церий-содержащая титан-ниобиевая руда с лопаритом – (Ce,Na,Ca)2(Ti,Nb)2O6]. Разновидностью комплексных руд являются природно-легированные руды, обогащённые легирующими металлами, используемые как сырьё для выплавки специальных сортов чугунов, сталей и другой металлопродукции (например, ванадистый чугун, получаемый при металлургическом переделе ванадий-содержащих титаномагнетитовых руд Качканарского железорудного района).
По химическому составу преобладающих минералов различают руды металлов – силикатные, кремнистые, оксидные, сульфидные, карбонатные и смешанные; по текстуре руд – массивные, полосчатые, пятнистые, прожилковые, вкрапленные и др.; по структуре руд – равномерно- и неравномерно-зернистые, крупно-, средне- и мелкозернистые, оолитовые, радиально-лучистые и др. Часто рудам дают названия, указывающие на минералы – концентраторы основных металлов, например касситерит-сфалерит-галенитовая руда (оловянно-полиметаллическая), колумбит-танталитовая руда (ниобий-танталовая) и т. п.
В России по промышленному использованию выделяют руды чёрных (Fe, Mn, Cr), цветных (Al, Cu, Pb и Zn, Sn, Ni, Co, W, Mo, Ti, V, Bi, Hg, Sb), редких (Li, Rb, Cs, Be, Zr, Hf, Nb, Ta), в том числе редкоземельных (Y, Sc, La и группа лантаноидов), благородных (Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru) и радиоактивных (U, Ra, Th) металлов. Рассеянные металлы (Ge, Re, Tl, Cd, In, Ga, Se, Te), не имеющие собственных руд, извлекаются из отходов и продуктов передела руд цветных металлов. Нередко чёрные металлы объединяют с Ni, Co, W, Mo под общим названием «чёрные и легирующие металлы», а среди цветных металлов выделяют Cu, Pb, Zn, Sn под названием «базовые». В зарубежной литературе редкие, в том числе редкоземельные, и рассеянные металлы, рассматриваются совместно как «малые металлы и неметаллы»; их промышленное использование началось во 2-й половине 20 в. Последними стали утилизировать редкоземельные элементы: они всё более широко используются в металлургии, оптике, микроэлектронике и других отраслях промышленности, в том числе в оборонной промышленности.
В производственной деятельности выделяют сырую руду (добытую из недр) и товарную руду (подготовленную к металлургическому переделу). Т. н. рудоподготовка включает дробление, сортировку, усреднение, обогащение и окускование руды. Переработка руд с получением конечных продуктов – металлов и их соединений – осуществляется на предприятиях чёрной и цветной металлургии, горно-химических комбинатах атомной промышленности и других производствах. Предметами торговли являются товарные руды и концентраты (например, железорудные окатыши), промпродукты или «полупродукты» (например, ферромарганец, силикомарганец), металлы (например, черновая медь, рафинированная медь).
В сводной генетической классификации полезных ископаемых В. И. Смирнова (Смирнов. 1982) металлические полезные ископаемые фиксируются во всех группах эндогенной, экзогенной и метаморфогенной серий: магматической, пегматитовой, карбонатитовой, скарновой, альбитит-грейзеновой, гидротермальной, колчеданной, выветривания, россыпной, осадочной, метаморфизованной и метаморфической. Руды одних металлов (Fe, Mn, Al, Cu, Sn, U и др.) широко представлены в этой классификации, с отражением разнообразных условий их формирования, руды других (Cr, Ni, металлов платиновой группы и др.) фиксируются лишь в единичных группах и классах определённых обстановок рудогенеза. Примером первых являются железные руды: магматические – титаномагнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые; карбонатитовые – апатит-магнетитовые и перовскит-титаномагнетитовые; скарновые – магнетитовые, гематитовые и магномагнетитовые; гидротермальные – сидеритовые и гематитовые; выветривания – гётит-гидрогётитовые и мартит-гидрогётитовые; осадочные оолитовые – гидрогётитового, гётитового, лептохлоритового или сидеритового состава; метаморфогенные железистые кварциты – магнетитовые, магнетит-гематитовые, мартитовые и др. Примером вторых являются магматические хромовые руды (хромиты), связанные с массивами ультрабазитовых и ультрабазит-базитовых пород.
Особая значимость металлических полезных ископаемых определяется получением из них металлов и их сплавов – одних из главных конструкционных, электротехнических, инструментальных и других материалов. В сплавах используют практически все известные металлы. Намечается тенденция к снижению роли железа и возрастанию роли алюминия, магния, титана, циркония, металлов платиновой группы, редкоземельных элементов и др. Велика роль руд радиоактивных металлов – урана и тория – как энергетического сырья. Многие виды металлических полезных ископаемых являются стратегическим сырьём, добыча, переработка и поставка (экспорт) которых контролируются правительствами ряда стран.
Гигантскими запасами руд ряда металлов обладают Австралия (Fe, Al, Zn, Pb, Ni, U), Китай (Sn, W, Mo, Sb, редкоземельные элементы), ЮАР (Mn, Cr, Au, металлы платиновой группы), США (Cu, Pb, Zn, Mo), Канада (Zn, U), Бразилия (Sn, Nb), Казахстан (Cr, U), Куба (Ni, Со), Украина (Mn), Гвинея (Al), Чили (Cu), Новая Каледония (Ni), Демократическая Республика Конго (Со). Россия, располагая крупными запасами руд Fe, Cu, Ni, Pb, Zn, W, редкоземельных элементов и многих других металлов, вынуждена импортировать бокситы и глинозём (Al2O3), товарные руды Мn, Cr и др.