Основные виды нерудного сырья и технологии его переработки

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Казанский национальный исследовательский

технологический университет

А. В. Корнилов, А. И. Хацринов

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ НЕРУДНОГО 

СЫРЬЯ И ТЕХНОЛОГИИ 

ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ

Монография

Казань

Издательство КНИТУ

2022

УДК 622.3
ББК 26.325.2

К67

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. Э. Р. Галимов 

канд. техн. наук А. С. Арутюнян

К67

Корнилов А. В.
Основные виды нерудного сырья и технологии его переработки : 
монография / А. В. Корнилов, А. И. Хацринов; Минобрнауки
России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 
2022. – 244 с.

ISBN 978-5-7882-3168-6

Рассмотрены основные виды нерудного сырья: силикатное, алюмосили
катное, алюмо-магнезиально-силикатное, боросиликатное, сульфатное, карбонатное, фосфатное и др. Для каждого вида сырья приведены сведения о составе 
и свойствах, областях применения, традиционных и перспективных технологиях переработки. Представлены типовые технологические схемы обогащения, их описание, предложены рекомендации по выбору способов переработки 
в зависимости от качества сырья.

Предназначена для специалистов учебных и научно-производственных 

организаций, занимающихся изучением нерудного сырья и разработкой технологий получения на его основе разнообразной продукции. Может быть полезна студентам и аспирантам, обучающимся по программам, связанным с химической технологией тугоплавких неметаллических и силикатных материалов, а также преподавателям высших и средних учебных заведений. 

Подготовлена на кафедре технологии неорганических веществ и ма
териалов.

ISBN 978-5-7882-3168-6
© Корнилов А. В.,  Хацринов А. И., 2022
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2022

УДК 622.3
ББК 26.325.2

2

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение........................................................................................................................ 4
1. АСБЕСТ..................................................................................................................... 5
2. БАРИТ ..................................................................................................................... 11
3. БОРНЫЕ РУДЫ...................................................................................................... 27
4. ВОЛЛАСТОНИТ.................................................................................................... 35
5. ВЫСОКОГЛИНОЗЕМНОЕ СЫРЬЕ ..................................................................... 40
6. ГИПС И АНГИДРИТ ............................................................................................. 48
7. ГЛИНИСТОЕ СЫРЬЕ............................................................................................ 58

7.1. Бентониты........................................................................................................ 64
7.2. Каолин.............................................................................................................. 80
7.3. Палыгорскитовые и сепиолитовые глины .................................................... 87

8. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ ............................. 92
9. КАЛИЙНЫЕ И КАЛИЙНО-МАГНИЕВЫЕ ПОРОДЫ ...................................... 99
10. КАРБОНАТНОЕ СЫРЬЕ................................................................................... 111

10.1. Доломиты для металлургической промышленности ............................... 111
10.2. Известняки для металлургической промышленности ............................. 115
10.3. Сырье для производства строительной извести....................................... 118
10.4. Сырье для производства цемента .............................................................. 124

11. КВАРЦЕВОЕ СЫРЬЕ ........................................................................................ 134

11.1. Стекольные пески ....................................................................................... 134
11.2. Строительные пески ................................................................................... 138
11.3. Особо чистый кварц.................................................................................... 143
11.4. Формовочные пески.................................................................................... 145

12. КРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ ................................................................................ 147
13. МАГНЕЗИТ......................................................................................................... 153
14. ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНОЕ СЫРЬЕ.................................................................... 160
15. ПИГМЕНТНОЕ СЫРЬЕ..................................................................................... 163

15.1. Спекулярит .................................................................................................. 169

16. ПЛАВИКОВЫЙ ШПАТ .................................................................................... 175
17. ПОЛЕВОШПАТОВОЕ СЫРЬЕ......................................................................... 180
18. ПРИРОДНЫЕ ЦЕОЛИТЫ................................................................................. 190
19. СЛЮДЫ .............................................................................................................. 194

19.1. Вермикулит.................................................................................................. 194
19.2. Мусковит и флогопит ................................................................................. 197

20. ТАЛЬК И ПИРОФИЛЛИТ................................................................................. 206
21. УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИЕ ПОРОДЫ ............................................................. 214

21.1. Графит.......................................................................................................... 214
21.2. Шунгит......................................................................................................... 216

22. ФОСФАТНОЕ СЫРЬЕ....................................................................................... 218

22.1. Апатитовые руды........................................................................................ 218
22.2. Фосфоритовые руды ................................................................................... 229

Заключение ............................................................................................................... 235
Список использованных источников...................................................................... 237

В В Е Д Е Н И Е

Нерудное сырье относится к числу наиболее распространенных 

и обладает исключительным разнообразием вещественного состава 
и столь же широким спектром физических и физико-химических 
свойств. Вследствие этого оно занимает важное место в жизнедеятельности человека, фактически являясь основным компонентом для производства продукции различного назначения. Например, в промышленности строительных материалов применяется свыше ста наименований 
горных пород и минералов. От использования минерально-сырьевой 
базы твердых нерудных полезных ископаемых во многом зависит эффективное функционирование ведущих хозяйственных комплексов 
Российской Федерации: машиностроительного, строительного и агропромышленного.

В монографии представлены сведения (краткая характеристика, 

направления использования, технологии переработки) об основных видах нерудного сырья, содержащего в своем составе силикаты, алюмосиликаты, карбонаты, фосфаты, сульфаты, бораты, боросиликаты 
и другие соединения (хлориды щелочных металлов, фторид кальция,
углерод). Это высокоглиноземистое, карбонатное, кварцевое, песчаногравийное, углеродсодержащее, фосфатное, пигментное, полевошпатовое и глинистое сырье, горные породы для строительной индустрии, 
калийные и калийно-магниевые породы, кремнистые породы, борные 
руды, природные цеолиты, гипс и ангидрит, тальк и пиролфиллит,
слюды, волластонит, асбест, барит, магнезит.

Рациональное использование имеющейся минерально-сырье
вой базы нерудного сырья и ее дальнейшее развитие в современных 
условиях является настоятельной необходимостью не только в экономическом, но и социальном отношении. Актуально расширение отечественной сырьевой базы за счет ее переоценки с позиции выявления 
новых направлений использования. В связи с этим встают задачи разработки новых технологий и вовлечения в производство низкокачественного и нетрадиционных видов нерудного сырья. В данной работе,
кроме известных технологий переработки и обогащения сырья, представлены созданные в основном в ФГУП «ЦНИИгеолнеруд» инновационные технологии, позволяющие получать ликвидную продукцию для 
различных отраслей промышленности. 

1 . А С Б Е С Т

Под названием «асбест» объединены тонковолокнистые мине
ралы групп серпентина (хризотил-асбест) и амфибола (амфибол-асбест), обладающие способностью при механическом воздействии легко 
расщепляться на отдельные прочные и гибкие волокна и выдерживать 
без изменения высокие температуры [1]. 

Хризотил-асбест – водный силикат, отвечающий кристаллохи
мической 
формуле 
Mg6[Si4O10](OH)8
(по 
другим 
данным
–

MgFe6[Si4O10](OH)8) 
или 
химической 
формуле 
H4Mg3Si2O9 

(3MgO·2SiO2·2H2O). Обычно он содержит примеси FeO, Fe2O3, реже –
в незначительном количестве Cr2O3, Al2O3, NiO, MnO, CaO, Na2O, K2O. 
В зависимости от содержания железа выделяют маложелезистые (содержание FeO и Fe2O3 обычно не превышает 0,5 %) и железистые 
(0,3–1,9 % FeO и 1,0–4,5 % Fe2O3) хризотил-асбесты. Цвет хризотил-асбеста в куске преимущественно зеленый, серебристо-белый, золотистый, коричневый, иногда черный, в распушенном состоянии белый 
с шелковистым блеском. Коэффициент преломления равен 1,5–1,57, 
плотность 2,4–2,6 г/см3, твердость 2–3,5. Щелочестойкость высокая: содержание растворимых веществ в 25 % KOH при кипячении в течение 
4 часов не больше 5 %. Кислотостойкость слабая: содержание растворимых веществ в HCl плотностью 1,19 г/см3 при кипячении в течение 
4 часов до 57 %. Удельное сопротивление 108 Ом·см. Содержание конституционной влаги 13,46 %. 

Чаще всего встречается волокно длиной до 2–3 мм. Волокно 

в 20–30 мм составляет от общей массы волокна даже лучших месторождений всего около 1 %. Исключительно редко оно достигает длины 
100–300 мм. Практическое применение находит волокно хризотил-асбеста длиной не меньше 0,25 мм.

По прочности волокна хризотил-асбест разделяют на асбест 

нормальной прочности (мягкий), характеризующийся механической 
прочностью на разрыв 2800–3600 МПа; полумягкий, полужесткий 
и ломкий (жесткий) – 1700–2200 МПа и асбесты пониженной прочности (полумягкий и полужесткий, полуломкий), занимающие промежуточное положение между асбестами нормальной прочности и ломким. 

Волокно хризотил-асбеста нормальной прочности обладает 

высокой гибкостью, прядильной способностью, высокой термостойкостью (мягкий асбест становится жестким и теряет прочность при 

температуре около 700 °C), огнеупорностью (плавится при температурах 1450–1550 °C), тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами. 

Волокно ломкого хризотил-асбеста отличается от волокна нор
мального асбеста упругостью и более высокой адсорбционной активностью, для него характерны белесый оттенок, плохая распушиваемость. После нескольких изгибов (перегибов) у него резко снижается 
прочность на разрыв по сравнению с хризотил-асбестом нормальной 
прочности. По химическому составу ломкий хризотил-асбест отличается пониженной прочностью и более высоким содержанием железа.

Для хризотил-асбеста пониженной прочности характерны низ
кая распушиваемость, меньшая степень гибкости. По химическому составу он отличается более низким содержанием MgO, кристаллизационной воды и более высоким содержанием FeO.

Маложелезистый хризотил-асбест обладает наиболее высокими 

среди асбестов диэлектрическими характеристиками. 

Амфибол-асбест отличается от хризотил-асбеста высокой кис
лотостойкостью. Он разделяется на ромбический и моноклинный. 

К ромбическому относится только антофиллит-асбест, формула 

которого имеет вид (MgFe)7(OH)2[Si8O22] или (Mg, Fe)[Si8O22](OH, F)2. 
Он образует преимущественно радиально-лучистые агрегаты, реже –
продольные волокна, обычно короткие (от долей миллиметра до первых сантиметров). В составе антофиллит-асбеста гидроксиды магния 
и железа колеблются в следующих пределах: 16–31 % и 6–25 % соответственно. Плотность равна 2,8–3,4 г/см3, твердость – 5,5–6. Волокно 
антофиллит-асбеста является жестким и хрупким. Сопротивление на 
разрыв составляет 350–2600 МПа. Температура плавления 1300 °C, при 
температуре 1000 °C он еще сохраняет механическую прочность. Из 
всех асбестов антофиллит-асбест наиболее кислотостоек и сохраняет 
это свойство при высоких температурах (до 900 °C). Он также устойчив 
против щелочей.

Моноклинные амфиболовые асбесты представлены крокидолит
асбестом Na2(Fe2+, Mg)2Fe3+2(OH, F)2[Si8O22], родусит-асбестом Na2(Mg, 
Fe2+)3Al2[Si8O22](OH, F)2, режикит-асбестом Na3(Fe2+, Mg)4Fe3+[Si8O22](OH, 
F)2, 
рихтерит-асбестом 
Na2Ca2Mg10[Si16O44](OH)4, 
рибекит-асбестом 

Na2(Fe2+, Mg)3Fe3+2 [Si8O22] (OH)2, тремолит-асбестом Ca2Mg5[Si8O22](OH, 
F)2, актинолит-асбестом Ca2(Mg, Fe)5[Si8O22](OH,F)2, амозит-асбестом 
(Mg, Fe)7[Si8O22](OH, F)2. В литературе встречаются и другие составы амфиболовых асбестов.

Моноклинные амфибол-асбесты по химическому составу разде
ляют на несколько групп. Однако единого мнения не только по названию групп, но и по их количеству нет. Амфиболовые асбесты разделяют на щелочные (режикит-асбест, рибекит-асбест и крокидолит-асбест), щелочноземельные (рихтерит-асбест) и кальциево-магниевые 
(актинолит-асбест и тремолит-асбест).

Щелочные разновидности асбестов имеют наиболее практиче
ское значение. Цвет крокидолит-асбеста преимущественно синий, 
родусит и режикит-асбестов голубой, поэтому их нередко называют, 
соответственно, синим и голубым асбестом. Все щелочные асбесты характеризуются высокой сорбционной способностью и кислотостойкостью. У них наиболее прочное волокно (сопротивление на разрыв 
3300–3400 МПа). Наиболее длинные волокна характерны для родуситасбеста (иногда более 100 мм), волокна других разновидностей короче: 
крокидолит–асбеста до 30–75 мм и режикит–асбеста до 30 мм.

Из щелочноземельных асбестов наиболее широкое применение 

имеют актинолит-асбест и тремолит-асбест. Актинолит-асбест светлозеленого или черно-зеленого цвета находится только в виде короткого 
волокна (длиной не более 5–10 мм). Он характеризуется высокой огнестойкостью, кислото- и щелочеупорностью. Тремолит-асбест бесцветный, серый, белый, розоватый, коричневый или зеленоватый. Волокна 
тремолит-асбеста характеризуются, как и волокна актинолит-асбеста, 
невысокой прочностью. Использование щелочноземельных асбестов 
в промышленности ограничено.

Сведения по амозит-асбесту противоречивые. Одними исследо
вателями амозит-асбест рассматривается как волокнистая разновидность грюнерита или жедрита, другими – как минерал, относящийся 
к изоморфному ряду жедрит-антофиллит. В первом случае амозит-асбест следует отнести к ромбическим амфиболам, во втором – к моноклинным. Амозит-асбест чаще всего встречается в виде продольно-волокнистых жил, имеет серовато-белый цвет как в кусках, так и в распушенном виде, образует достаточно прочные волокна длиной до 
100–250 мм. Прочность волокон на разрыв 308 кг/мм2, при нагревании 
и деформациях прочность резко снижается. 

Наиболее важными свойствами хризотил-асбеста, определяю
щими его промышленную ценность, являются: 

– способность расщепления на тончайшие волокна высокой ме
ханической прочности; 

– длина волокна; 

– прядильная способность; 
– несгораемость и теплостойкость; 
– низкий коэффициент трения; 
– плохая проводимость тепла, электрического тока и звука; 
– атмосферостойкость; 
– щелочеустойчивость и стойкость по отношению к морской воде; 
– высокая адсорбционная активность и способность к образова
нию устойчивых композиций с различными вяжущими материалами: 
битумом, смолами, цементом, гипсом, известью и др.

Волокно хризотил-асбеста используют для изготовления асбе
стотекстильных изделий и материалов (плетеных и тканевых набивок, 
электроизоляционных лент и шнуров, тканых дисков сцепления, тормозных лент). 

Более 80 % товарного хризотил-асбеста потребляет асбестоце
ментная промышленность для производства кровельных плит и волокнистых листов, большеразмерных плит, стеновых панелей, труб для водопроводов, канализации и газопроводов, санитарных приборов, электроизоляционных деталей и др. [2]. Все эти изделия выгодно отличаются от металлических меньшей массой, кислото- и щелочестойкостью, легкостью в обработке, сравнительной дешевизной. 

Хризотил-асбест находит применение в производстве асбесто
вых и асбесторезиновых листов (асбестовой бумаги и картона, клингерита, паранита и др.). 

Широко используют асбестовое волокно в производстве асбе
стовых теплоизоляционных материалов (асбестовой ваты, теплоизоляционного шнура, асбестового гофрированного картона), асбестобитумных и асбестосмоляных материалов (рубероида, дорожных покрытий, 
облицовочных плит и др.), асбестовых пластмассовых материалов, гипсоасбестовых изделий [3].

Большое значение имеют строительные асбестовые материалы 

из смеси асбеста и цемента – штукатурные смеси, плитки, доски, карнизы, бордюры; асбестосиликатные краски и лаки; различные фильтры 
для очистки воды, газов, масел и вин; палладированные и платинированные асбесты, которые используют как катализаторы в химическом 
производстве.

Различные отрасли промышленности предъявляют свои специ
фические требования к качеству товарного хризотил-асбеста.

Основными лимитирующими показателями качества товарного 

хризотил-асбеста нормальной прочности сухого обогащения являются 

длина волокна +12,7 мм, −12,7+4,8 мм, −4,8+1,35 мм, −1,35+0,4 мм 
и −0,4 мм и распушка. 

Ломкий хризотил-асбест применяется в производстве специаль
ных изделий. Основными лимитирующими показателями качества товарного ломкого хризотил-асбеста сухого обогащения являются длина 
волокна +12,7 мм, −12,7+4.8 мм, −4,8+1,35 мм, фракции −0,071+0,0 мм 
и отношение объемов распушенных навесок прокаленного асбеста 
к непрокаленному.

Амфибол-асбест используют для производства щелочно- и кис
лотоупорных, а также стойких к действию морской воды изделий. Так, 
антофиллит-асбест применяют для производства кислотостойких 
пластмасс (фаолита), асбокартона, кремнийорганических пресс-материалов. В небольших количествах его употребляют в производстве автомобильных и тракторных аккумуляторных банок. 

Благодаря сорбционным свойствам распушенных волокон и их 

способности образовывать гомогенные водные суспензии, ломкие разновидности хризотил-асбеста, режикит- и родусит-асбест используют 
в ряде специальных производств.

Основными лимитирующими показателями качества товарного 

голубого асбеста являются ситовой состав, наличие пыли и гали, содержание растворимых примесей.

Таким образом, при оценке объектов асбеста важно определять 

не только общее содержание асбеста в недрах, но и его минералогический вид, фракционный состав по длине волокон, физические и химические свойства.

Все природные типы руд хризотил-асбеста и амфибол-асбестов 

в зависимости от назначения вырабатываемой асбестовой продукции 
по способам обогащения могут быть отнесены к тому или иному технологическому типу. Одним способом может являться сухое гравитационное обогащение с принудительным отбором из дробленой руды 
определенной крупности вскрытого волокна воздушной струей, другим 
способом переработки руд может быть мокрое обогащение. Третий технологический тип обогащения асбестовых руд – комплексное обогащение, основанное на сочетании способов сухого гравитационного обогащения и мокрого обогащения при выработке некоторых видов хризотилового и амфиболового асбестов. Четвертый технологический тип 
обогащения асбестовых руд основан на ручной сортировке с выделением длинноволокнистого асбеста. Флотационные или другие методы 

обогащения используют при необходимости извлечения сопутствующих минералов из отходов.

Обогащенный хризотил-асбест в зависимости от длины волокна 

подразделяется на 8 групп: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7. В свою очередь, асбест 
каждой отдельной группы от 0 до 6-й делится на марки в зависимости 
от фракционного состава волокна, определяемого методом сухого рассева на контрольном аппарате из четырех сит (первое сито с размером 
стороны ячейки в свету 12,7 мм; второе – 4,8 мм; третье – 1,35 мм; четвертое – 0,4 мм). Асбест 7-й группы делится на марки в зависимости от 
насыпной плотности. Общее количество марок товарного асбеста 37. 
Ломкий хризотил-асбест выпускается марок Л-1-70 и ЛХАМ, голубой 
асбест – марок ДВ и АГМ-1, антофиллит-асбест – марки АН-1-42.

Разработана комбинированная технологическая схема обогаще
ния асбестовых руд с предварительной термоактивацией волокна перед 
механической распушкой и его извлечением [4]. Эффективность данного способа обогащения выражается:

– в возможном применении для обогащения мягкого и жесткого

хризотил-асбестов и широкого спектра их природных разновидностей – мягких, полумягких, невыветрелых, продольно-, косо-, поперечно-волокнистых, мелко-, средне-, длинноволокнистых, безжелезистых, средне-, высокожелезистых и др.;

– в повышении извлечения асбестового волокна в концентрат

на 14–17 % при  сохранении его механических свойств и сокращении 
расхода руды на производство 1 т товарного хризотил-асбеста;

– в более легком отделении асбестовых агрегатов от вмещаю
щей породы и повышенном их раскрытии, сокращении распушивающих аппаратов;

– в уменьшении необходимого объема добычи и переработки

руды и вскрышных пород, сокращении отвалообразования;

– в возможности рентабельной эксплуатации асбестоносных

объектов с низким содержанием асбеста и нетрадиционными его разновидностями.

10