Авторы: Ерёмин Н.И.
Источник: Издательство Московского Университета 2004 г., Геологического факультета МГУ, РФФИ
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.
Таблица 1. Группировка месторождений некоторых неметаллических полезных ископаемых по разведанным запасам, принятая в России
| 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 | |
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).
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.
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.