«Принцы» и «нищие» в царстве минералов

Технология разделения минералов, разумеется, учитывает их относительную ценность, которая определяется двумя факторами: свойствами минерала или входящих в него элементов и концентрацией в руде. По мере развития техники возникает потребность в самых неожиданных минералогических формах: есть минералы — полупроводники, минералы с уникальными оптическими свойствами, радиоактивные, поглощающие радиоактивность, природные сорбенты, легирующие и т. д.

Люди все полнее используют многообразные свойства минералов, открывая их новые полезные качества. Еще в 1763 г. М. В. Ломоносов писал: «Ныне уже, любители рудных дел, одарены вы отменным зрением, коим не токмо по земной поверхности, но и в недра ее глубоко проникнуть можете… Пойдем ныне по своему Отечеству, станем осматривать положение мест и разделим к произведению руд способных от неспособных… Дорога будет не скучна, в которой хотя и не везде сокровища нас встречать станут, однако везде увидим минералы, в обществе потребные, которых промыслы могут принести не последнюю прибыль…»

Все чаще находят применение минералы «пустой породы», составляющие отходы обогащения руд и углей. Бывает и так, что «принц» и «нищий» меняются местами. Тогда возникает необходимость в создании новых процессов и аппаратов для выделения минералов, прежде бесполезных. Последовательное выделение всех ценных минералов позволяет создать безотходную технологию, комплексно использовать минеральное сырье.

Процессы разделения минералов и выделения их из смесей приобретают все большее значение по мере роста масштабов добычи и потребления минерального сырья. Запасы полезных ископаемых в земной коре, к сожалению, не безграничны и не воспроизводимы. В сферу промышленного освоения входят все более бедные и труднообогатимые руды, все более тонкие и высокопроизводительные процессы и аппараты требуются для их переработки. От чисто механических, гравитационных процессов обогатители перешли к более сложным — физическим, физико-химическим, химическим. Сейчас происходит освоение новых электронных и биохимических процессов переработки руд.

Если раньше учитывались только такие простые свойства минералов, как внешний вид и плотность, то теперь начаты исследования физико-химических, полупроводниковых и кристаллохимических свойств, взаимодействия с электромагнитными излучениями различных диапазонов. Разрабатываются новые современные методы инструментального анализа: рентгеноструктурные, лазерные, кристаллооптические, люминесцентные и т. п. Возникают задачи техногенного изменения свойств минерала, перевода его в другую модификацию в интересах технологического извлечения. Для этого руду подвергают воздействию бактерий, термообработке, электрообработке и т. д. Минералогия и минералургия все ближе смыкаются друг с другом.

Рождение минералов

Здесь, если их попробовать надрезать,

Еще земные корки горячи,

Горячими ключами и железом

Пропитаны подземные ключи,

Еще печет и варит — не потухла

Вулканов циклопическая кухня

В. Инбер

Ошибка инженера Гарина

В фантастическом романе А. Н. Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» талантливый изобретатель добывал золото и ртуть, соорудив гигантской глубины шахту, которая достигла слоя амальгамы (раствора золота в ртути). Писатель, предвосхитивший в этом романе изобретение лазеров, считал, что твердая оболочка Земли плавает на амальгаме.

Как же все-таки родились минералы? Миллиарды лет назад, когда Земля представляла собой расплавленную массу, химические элементы начали вступать друг с другом в реакции, образуя различные соединения в соответствии со своим химическим сродством, концентрацией, температурой расплавленной магмы, давлением.

Магма представляет собой огненно-жидкий силикатный расплав, содержащий различные химические элементы — их окислы, сульфиды и другие соединения, а также летучие компоненты — фтор, хлор, водяные пары, углекислый газ и пр. Если магма застывает в глубине земной коры под покровом вышележащих пород, процесс протекает медленно и образуются полнокристаллические зернистые породы. При поднятии магмы к поверхности Земли температура ее быстро падает, давление понижается до атмосферного и от магмы отделяются летучие компоненты. В процессе кристаллизации происходит перераспределение компонентов: образующиеся кристаллы удаляются из магматического очага — опускаются в более глубокие горизонты или всплывают в верхние.

Образование месторождений из магматического очага

Схема образования гидротермальных месторождений