Редким металлам присущи две особенности, которые порождают неуверенность в удовлетворении потребностей в них в будущем. Первая особенность касается наличия и распределения месторождений: с одной стороны, уже известные рудные объекты невелики по своим размерам, их размещение географически ограниченно, а поиски трудны; с другой — при оценке потенциальных ресурсов мы убеждаемся, что для большинства редких металлов не установлено нетрадиционных, крупных месторождений низкосортных руд. Мы даже не уверены, существуют ли вообще для многих редких металлов какие-либо типы месторождений, содержания полезных компонентов в которых находились бы между минимальными промышленными содержаниями в отрабатываемых сейчас рудах и средними содержаниями в горных породах земной коры. В случае, например, с медью, ясно, что, когда будут истощены существующие ныне месторождения, станут осваиваться большие нетрадиционные источники ее ресурсов. Но для таких металлов, как серебро, вольфрам и ртуть, альтернативных источников сырья пока нет.
(more…)

Платиноиды. Редкие самородные металлы представлены менее широкой группой месторождений, чем металлы сульфидных минералов. Платина, палладий, родий, иридий, рутений и осмий, называемые часто платиноидами, всегда встречаются вместе и накапливаются в горных породах, образовавшихся из мантийных магм. Уровни содержания платиноидов чрезвычайно низки. Наиболее распространенные среди них платина и палладий имеют среднее содержание в земной коре всего 0,0000005 %, а другие и того меньше. Вместе с тем в мантийных породах содержания платиноидов заметно выше, но не настолько, чтобы их можно было рассматривать в качестве потенциальных ресурсов. Наиболее важным способом накопления платиноидов в рудах месторождений является процесс магматической сегрегации сульфидов никеля, меди и железа. По мере того как образовавшиеся сульфиды начинают вод действием силы тяжести опускаться на дно магматической камеры, они действуют как накопители атомов, извлекая платиноиды из расплава. При разработке образующихся таким образом сегрегационных магматических месторождений меди и никеля платиноиды получаются попутно в качестве побочного продукта. Есть месторождения, на которых, наоборот, выгоднее извлекать платиноиды как главный компонент, хотя в рудах могут присутствовать и медь, и никель. Это относится к расположенному в ЮАР Бушвелдскому магматическому комплексу, в котором имеется сегрегацинный слой мощностью до десятков сантиметров, обогащенный платиноидами,— так называемый риф Меренского.
(more…)

Серебро. Большое внимание, уделяемое серебру, связано с его использованием в качестве валюты, в ювелирной промышленности и для денежного (монетного) обращения. Существующий дефицит серебра возник из-за непомерных потребностей индустрии, а именно электротехнической промышленности и производства фотоматериалов. Их запросы всегда превышают доступные запасы, которые невозможно расширить, чтобы удовлетворить все потребности.
(more…)

Молибден. Молибден, так же как и никель, добавляется в стали и придает им прочность и вязкость. Впервые широкое применение молибден получил при изготовлении броневых щитов и бронебойных снаря

дов во время первой, мировой войны. Он и, сейчас широко, используется, для получения сплавов,, от которых требуется высокая прочность на сжатие и устойчивость при высоких температурах.
(more…)

Никель. Подавляющая часть никеля используется для получения сплавов, отличающихся высокими жаростойкими и электрическими свойствами, а также в производстве нержавеющей стали. Развитие никелевой промышленности связано с технологическими успехами в конце XIX — начале XX в. Плавка и обработка этого металла настолько сложны, что старые немецкие горняки, путавшие нередко из-за внешнего сходства медные и никелевые сульфидные руды, называли его kupfernickel (нем. Kupfer — медь, Nickel — горный дух, якобы заколдовавший медную руду и сделавший невозможной ее переработку). Заблуждения шахтеров сохранились в названии элемента (никель).
(more…)

Свинец и цинк. Рудные минералы свинца и цинка образуют в природе тесную ассоциацию, поэтому имеет смысл описать их вместе. Для каждого из них существует практически единственный минеральный вид — галенит PbS и сфалерит ZnS, которые составляют основу мирового производства соответственно свинца и цинка. Свинец используется главным образом в производстве электрических батарей и аккумуляторов, а также тетраэтила свинца, добавляемого в бензин в качестве антидетонационной добавки. Кроме того, свинец находит достаточно широкое применение в строительной индустрии, производстве красителей, в электротехнике и военной промышленности. Цинк до конца XIX в. применялся в основном как составная часть латуни, теперь сфера его применения значительно расширилась. Более 50 % продукции цинка идет на производство материалов для упаковки скоропортящихся продуктов питания и для антикоррозионного покрытия изделий из железа и стали.
(more…)

Число металлов, накапливающихся в сульфидных месторождениях, велико — медь, свинец, цинк, никеле», молибден, серебро, мышьяк, сурьма, висмут, кадмий, кобальт, ртуть, а также ряд еще более редких металлов, которые встречаются в виде примесей в минералах более распространенных редких металлов. Мы рассмотрим здесь только самые важные металлы.

При формировании месторождений редкие металлы образуют минералы различного состава и свойств, на основе чего их можно разбить на три группы. Первая включает медь, свинец и цинк, образующие обычно сульфидные минералы. Во вторую входят золото и платина, существующие, как правило, в виде самородных металлов. Третья группа состоит из вольфрама, тантала, олова, бериллия и урана, образующих оксиды и силикатные минералы. Отмечается, однако, некоторое перекрытие групп — олово, например, может образовывать сульфиды и может входить в состав оксидов, но принятое подразделение основано на главных и наиболее важных минералах элемента.

Рудные месторождения редких металлов. Рудные месторождения — это минеральные месторождения, из которых можно с выгодой извлекать один или более полезных компонентов. Нами уже рассматривались две существенно важные особенности рудных месторождений: 1) они представляют собой локальные объемы, в которых содержания некоторых элементов во много раз превышают их средние содержания в земной коре; 2) они представляют собой скопления специфических рудных минералов. Нефтяные залежи, угольные пласты и железные шляпы слоистых железорудных формаций являются примерами руд, но с редкими металлами связаны специфические проблемы, заслуживающие особого обсуждения.
(more…)

Редкие металлы распространены повсеместно, однако в отличие от распространенных элементов они не образуют собственных минералов в горных породах. Конечно, они входят в состав некоторых породообразующих минералов, но лишь в форме примесей,-например замещая в силикатах часть атомов распространенных элементов. Так, атомы никеля могут замещать атомы магния в оливине Mg2Si04, хотя это происходит лишь с несколькими сотнями атомов магния из миллиона. То же самое наблюдается в полевых шпатах, где свинец может замещать калий. Это вызывает напряжения в кристаллической структуре минерала, поэтому такие замещения ограниченны. Они контролируются температурой, давлением и различными химическими параметрами горных пород конкретного состава. В большинстве случаев эти пределы не превышаются, и поэтому редкие металлы остаются в решетках соответствующих минералов. Для их извлечения необходимо разрушение кристаллических решеток минералов-хозяев, а это сложный процесс, поскольку большая часть силикатных минералов тугоплавка и с трудом поддается плавлению. Когда достигается предел вхождения примесей, примесный элемент образует свой собственный минерал, например галенит PbS в случае со свинцом. Физические свойства галенита существенно отличаются от свойств ассоциирующихся с ним силикатов, и простое дробление с последующим обогащением (флотация) позволяет получить исключительно богатый свинцом галенитовый концентрат, который можно подвергать дальнейшей обработке. Присутствие редких элементов в виде самостоятельных минералов, физические свойства которых резко отличаются от таковых ассоциирующихся с ними минералов, всегда было важным фактором в использовании металлов и их руд. Примечательно, например, что редкий металл галлий (Ga) при средней концентрации в земной коре, почти вдвое большей, чем у свинца, практически всегда является элементом-примесью в алюминийсодержащих силикатах. Может быть, поэтому галлий не имеет широкого применения, что, однако, могло бы иметь место, если бы нашелся подходящий для его извлечения минерал.
(more…)