Серные руды

СЕРНЫЕ РУДЫ (а. sulphur ores; н. Schwefelerze; ф. minerais de soufre; и. minerales de azufre, menas de azufre) — природные минеральные образования, содержащие самородную серу в таких концентрациях, при которых технически возможно и экономически целесообразно её извлечение. Обычно минимальное содержание серы в серных рудах 5-10%.

Типы серных руд выделяются по комплексу особенностей их вещественного состава и прежде всего по литологическому составу пород, включающих серу. По этому признаку выделяются серные руды; известняковые (кальцитовые), кальцито-доломитовые, глинистые, гипсовые, опалитовые, кварцитовые и др. В экзогенных месторождениях преобладают известняковые серные руды (90-95% мировой добычи), ими в основном образованы все крупнейшие месторождения самородной серы в CCCP и за рубежом. Они характеризуются высоким и довольно постоянным содержанием серы (около 25%). Главный породообразующий минерал — кальцит. Кальцито-доломитовые серные руды отличаются более низким содержанием серы (12-14%). По общему содержанию карбонатов они близки к известняковым, но карбонатные минералы представлены кальцитом (50%) и доломитом, обычно не содержащим серу. Доломит образует также породу, вмещающую сероносные залежи.

В эндогенных (вулканогенных) месторождениях серы наибольшее значение имеют серные руды, представленные сероносными кварцитами и опалитами, серно-алунитовыми кварцитами. Содержание серы в них от 5 до 50%. Серные кварциты имеют плотное сложение, массивную текстуру. Нередко тонко вкрапленная сера образует сетку, ячейки которой заполнены кварцем. Такие руды требуют предварительного обогащения проплавлением для выделения серы. К опалитовым серным рудам относятся сероносные илы кратерных озёр (в т.ч. древних захоронённых), представляющие собой уплотнённые руды. Сера в них образует мелкие зёрна, размером в сотые или десятые мм. Кроме опала, в них повышенное содержание галуазита (каолинита), галотрихита, кварца и др.

Сера в серных рудах представлена тремя разновидностями: тонковкрапленная (рассеянная во вмещающей породе в виде мельчайших зёрен или их агрегатов); скрытокристаллическая (мелкие включения, гнёзда и прожилки с чёткими контактами с вмещающей породой); крупнокристаллическая (гнёзда, линзы, пропластки, щётки хорошо огранённых кристаллов).

На технологические свойства серных руд существенное влияние оказывают их структурно-текстурные особенности. Выплавляемость серы зависит главным образом от текстуры руд и составляет (%): у гнездовых, прожилковых и брекчиевидных руд 60-70 (легковыплавляемые), у гнездово- и прожилково-вкрапленных 55-65 (средняя выплавляемость), у тонкорассеянных и вкрапленных 40-60 (трудновыплавляемые).

По содержанию серы (%) серные руды разделяются на сорта: очень богатые (более 25), богатые (18-25), средние (10-18), бедные (5-10). Вредными примесями серных руд, концентратов и получаемой из них серы является органическое вещество (битумы), присутствие которого даже в незначительных количествах оказывает существенное влияние на технологические свойства серных руд. По содержанию битумов (%) серные руды бывают: битуминозные (более 1,5), среднебитуминозные (0,2-1,5) и слабобитуминозные (менее 0,2). Нередко негативное значение на технологические свойства серных руд оказывает гипс (иногда даже устанавливаются пределы его содержания в серных рудах), отрицательную роль играют примеси мышьяка и селена (часты в вулканогенных серных рудах). Для высоких сортов серы, кроме органических веществ, мышьяка и селена, нормируются также железо, марганец, медь.

Попутные полезные компоненты серных руд сравнительно ограничены. На некоторых месторождениях содержание целестина достигает повышенных концентраций, обеспечивающих его попутное извлечение. Известняковые хвосты флотации серных руд представляют готовый продукт для известкования кислых почв. К попутным полезным компонентам при добыче серных руд относятся породы вскрыши (гипс и ангидрит, глина, известняки и др.). На вулканогенных месторождениях серных руд попутными полезными компонентами являются алунит и сульфиды железа (пирит и др.). Залежи серных руд бывают пласто-, гнездообразные, линзовидные, простые и сложные (с прослоями пород). Мощность залежей от десятых до нескольких десятков метров, иногда свыше 100 м.

Сера участвует в разнообразных геолого-геохимических процессах, многие из которых приводят к её выделению в самородном виде, однако лишь некоторые из них ведут к накоплению серы в виде промышленных месторождений. Главным является инфильтрационно-метасоматический тип серных руд (более 90% мировых запасов). Образование их происходит там, где сульфатные или карбонатно-сульфатные породы благодаря структурно-тектоническим условиям оказываются на пути инфильтрации с глубины углеводородов, вступающих во взаимодействие с этими породами и метасоматически преобразующих их в серные руды. Месторождения этого типа развиты среди нормально-осадочных толщ и в кепроках соляных куполов. Инфильтрационно-метасоматические месторождения приурочены к карбонатно-сульфатным комплексам галогенных формаций, к зонам сочленения поднятий и прогибов, к антиклинальным, купольным и другим положительным структурам в связи с разрывными нарушениями, зонами дробления, трещиноватости; они пространственно и генетически связаны с углеводородами.

Распространённым генетическим типом является самородная сера, образующаяся при окислении сероводорода, растворённого в подземных водах или выделяющегося в виде газовых струй. Попадая в окислительные условия сероводород образует плёнки, примазки, прожилки и другие выделения серы, которые не создают значительных накоплений, отвечающих современным требованиям промышленности, хотя раньше этот тип серных руд широко эксплуатировался.

Накопления вулканогенной серы весьма разнообразны: выделение самородной серы в приповерхностной зоне в виде крустификаций, импрегнаций, выполнений. Они широко распространены, но не образуют больших скоплений.

Более существенное значение имеют гидротермально-метасоматические вулканогенные месторождения, на которых развиты серные кварциты и опалиты, серно-алунитовые кварциты и другие типы серных руд, образующихся в результате гидротермального воздействия вулканических сернистых газов и растворов на эффузивные породы, туфы, туфобрекчии, а также вулканогенно-осадочные накопления серы в кратерных озёрах.

Месторождения серных руд (карта) концентрируются в Мексиканского залива сероносной провинции, Средиземноморской сероносной провинции, включающей Предкарпатский сероносный бассейн, Среднеазиатской сероносной провинции, Восточно-Европейской сероносной провинции, Кордильерской провинции, охватывающей территории Чили, Перу, Боливии, Колумбии, Коста-Рики и США, и в Восточно-Азиатской провинции, протягивающейся от полуострова Камчатка до Новой Зеландии.

В CCCP главные месторождения расположены в Предкарпатском сероносном бассейне в Гаурдак-Кугитангском районе Туркменской CCP (Гаурдакское), Средневолжском бассейне (Водинское, Сырейско-Каменнодольское и др.), на Курильских островах (Новое) и полуострове Камчатка (Малетойваямское и др.). За рубежом наиболее крупные месторождения серных руд — в Ираке (Мишрак), Польше (Тарнобжег, Езёрко, Гжибув и др.), США и Мексике (полуостров Теуантепек).

Общие мировые запасы самородной серы (без социалистических стран) около 650 млн. т, в т.ч. в Ираке 245 млн. т, США 90 млн. т, Мексике 90 млн. т (начало 1986). Мировая добыча самородной серы (без социалистических стран) 6,2 млн. т, в т.ч. в промышленно развитых капиталистических странах 4,0 млн. т, в развивающихся более 2,2 млн. т (1986).