Руды тяжелых цветных металлов бывают сульфидными и окисленными, другие их разновидности сравнительно редки. Руды, в которых более 3/4 всех рудных минералов сульфиды, считают сульфидными, а если сульфидов менее 1/4 – окисленными. Остальные руды называют смешанными.
Сульфидные руды
Сульфидные руды образовались в процессе застывания расплавленной магмы – в результате кристаллизации из расплава и конденсации выделявшихся из него паров и газов, поэтому сульфидные руды имеют наибольший геологический возраст.
Окисленные руды – обычно продукты вторичного преобразования сульфидных руд – окисления и выветривания близ поверхности земли под действием воздуха и грунтовых вод. Но возможны и иные процессы образования некоторых окисленных руд. В результате окисления и выветривания сульфидные минералы постепенно превращаются в оксиды, карбонаты, силикаты и другие кислородсодержащие соединения. Сульфиды меди, никеля, свинца, цинка и всегда сопутствующего им железа часто залегают в виде плотных камневидных масс и медленно подвергаются геологическим преобразованиям.
Кроме сплошных сульфидных руд, известны и вкрапленники, характеризующиеся мелким вкраплением зерен сульфидов в кварце или других породах. Вкрапленные руды окисляются быстрее сплошных руд. Сульфиды в них имеют большую суммарную поверхность и окружены более рыхлой и пористой пустой породой. В зависимости от условий залегания и выветривания сульфидных руд из них получаются окисленные или смешанные руды.
Для руд тяжелых цветных металлов характерна комплексность – одновременное присутствие минералов разных металлов, например сульфидов меди и никеля (медно–никелевые руды), сульфидов свинца и цинка (свинцово–цинковые руды). Встречается и более сложная комплексность: медно–свинцово–цинковые руды.
Металлы-спутники
Сульфидам в природе всегда сопутствуют благородные металлы. Присутствие серебра в виде аргентита Ag2S и самородного золота характерно для медных, свинцовых и цинковых руд, а платины и платиноидов (осмия, рутения, родия, иридия и палладия) – для медно-никелевых руд.
Рудам тяжелых цветных металлов свойственно присутствие металлов-спутников, процентное содержание которых сравнительно невелико. Однако эти металлы имеют мало собственных руд и месторождений; их получают преимущественно попутно с тяжелыми цветными металлами. В некоторых медных рудах имеется молибден, в медно-никелевых и никелевых – кобальт, в свинцово-цинковых – висмут и кадмий.
Помимо минералов цветных металлов, в сульфидных рудах присутствует пирит FeS2 и реже пирротин Fe7S8. Особенно много пирротина в медно-никелевых рудах, кристаллы его часто содержат никель в виде тонкой вкрапленности или твердого раствора.
Минералы металлов-спутников не всегда представлены отдельными зернами; чаще они тонко диспергированы в минералах тяжелых металлов либо образуют в них твердые растворы замещения.
Сера пирита и других сульфидов имеет существенную ценность и ее желательно использовать при переработке руд – выделить в виде элемента, получить серную кислоту, сжатый сернистый газ или использовать иначе. Неизменные спутники серы – селен и теллур – ценные редкие элементы, весьма важные для некоторых отраслей новой техники.
Помимо пирита и пирротина, в рудах всегда присутствуют кварц SiO2 и различные силикаты алюминия, железа, кальция и магния. Силикаты – соли кремневой кислоты, склонной к полимеризации – усложнению молекулы, поэтому сложен и состав природных силикатов. В нашем кратком изложении силикаты можно упрощенно считать соединениями оксидов: SiO2, Al2O3, FeO, CaO и др. обозначая связь между ними точкой, например, Al2O•2SiO2•2H2O.
Окисленные руды
Окисленные руды тяжелых цветных металлов состоят главным образом из оксидов, карбонатов и силикатов; они содержат те же ценные составляющие. В окисленных рудах обычно мало серы, которая связана преимущественно в сульфаты. Окисленные руды залегают ближе к поверхности, чем сульфидные, поэтому многие из них уже выработаны. Только для никеля и меди окисленные руды все еще имеют значение в современной металлургии.
Состав руд тяжелых металлов
Содержание тяжелых цветных металлов в сульфидных и окисленных рудах исчисляется единицами и десятыми долями процента, а более богатые руды редки. Содержание благородных металлов – от единиц до десятков граммов на тонну; молибдена, висмута, кадмия – сотые, реже – десятые доли процента. Серы в сульфидных рудах бывает до 40–50 %.
Важнейшие рудные минералы тяжелых цветных металлов приведены в (табл. 1), а в (табл. 2) даны примеры состава некоторых руд.
Состав руды или концентрата характеризуется процентным содержанием элементов или простейших оксидов – элементарный состав. Для металлургических расчетов бывает, нужен вещественный состав, называемый также рациональным или фазовым. Он выражается процентными содержаниями минералов или химических соединений. Вещественный состав получают расчетом по данным химического анализа и минералогического исследования.
