ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.05.2021
Просмотров: 1952
Скачиваний: 7
Скарновые месторождения. Контактово-метасоматические месторождения связаны с зонами серпентинизации в доломитовых известняках и доломитах. Они встречаются редко и по запасам невелики. Для них характерны единичные жилы (Аспогашское месторождение в России, есть в США и Китае). Все месторождения локализованы в магнезиальных карбонатных породах близ контактов с основными или кислыми изверженными породами. Карбонатные породы близ контакта перекристаллизованы и содержат типичные минералы скарнов: форстерит, диопсид, тремолит, гранат и др. Асбест обычно поперечно-волокнистый, его достоинством является исключительно низкая железистость, что предопределяет его использование в электротехнической промышленности.
ГРАФИТ
Общие сведения
Углерод в самородном виде образует две полиморфные разновидности – графит и алмаз, идентичные по своему составу, но резко отличающиеся по структуре и физическим свойствам.
В природе графит встречается в виде чешуек или их листоватых агрегатов (кристаллический чешуйчатый графит), плотных зернистых агрегатов (кристаллический кусковой графит), либо тонкодисперсных скрытокристаллических масс (аморфный графит). Среди чешуйчатых графитов выделяют крупночешуйчатый (размеры кристаллов 0,1 – 5,0 мм и более) и мелкочешуйчатый (0,001 – 0,1 мм). В кусковом графите размер кристаллов тот же, но они не ориентированы, что затрудняет расщепление агрегата. Величина зерен в аморфном графите менее 0,001 мм. В промышленности все шире используется искусственный (коксовый, доменный, ретортный) графит, получаемый из антрацита, нефтяного кокса, из отходов доменного производства. Искусственный графит по качеству приблизительно соответствует чешуйчатому и плотнокристаллическому, отличаясь большей чистотой и меньшей кристалличностью. Природные разновидности графита не бывают совершенно чистыми; они содержат примеси минералов-спутников, газов, а также непревращенный в графит углерод.
Свойства и области применения
Применение графита обусловлено рядом уникальных свойств этого минерала: высокой огнеупорностью (температура плавления 3800 – 39000 С), электротеплопроводностью, антифрикционными свойствами, мягкостью, химической инертностью (растворяется лишь в расплавленных силикатах или металлах, образуя карбиды), непрозрачностью, черным цветом и способностью покрывать тонким слоем металлические поверхности (укрывистость). Главными потребителями графита являются электротехника (скользящие электроконтакты и электроды), металлургия (графитовые и графиткерамические тигли для плавки металлов, противопригарные краски и пасты), машиностроение (подшипники, втулки и др.), ядерная техника и атомные электростанции (детали ядерных реакторов и ракетных двигателей, графитовые замедлители нейтронов), лакокрасочная промышленность и оргтехника (краски, туши, карандаши, копировальная бумага).
Графит является основным сырьем для синтеза технических алмазов, находит широкое применение в порошковой металлургии и в производстве полупроводников.
Требования к качеству сырья
Различные отрасли промышленности предъявляют разные требования к качеству сырья. Общими лимитирующими показателями являются зольность, влажность, содержание летучих, иногда Fe, S, Cu, P и других элементов, а также величина pH водной вытяжки. Чешуйчатые графиты содержат от 2 до 15 % минерала, они легко обогащаются флотацией, в концентрате содержание достигает 60 % и более. В плотнокристаллических рудах доля графита составляет 35-40 % и более; без обогащения используется руда, в которой эта величина поднимается до 60-80 %. Аморфный графит – труднообогатимая руда, без обогащения используется руда с содержанием углерода около 70 %.
Обзор ресурсов
Максимальное производство графита зафиксировано в 1989-1990 годах (около 950 тыс.т.). Наиболее крупными производителями являются КНР (около 40-45 % всего производимого в мире графитового концентрата), далее следуют Республика Корея, Индия, КНДР, Бразилия, Мексика, Канада, Чехия. В странах СНГ наибольшая добыча приходится на Украину и Россию. Преобладающая часть запасов кристаллического графита сосредоточена в КНР, на Мадагаскаре, в Зимбабве, Бразилии и странах СНГ. Свыше 90 % запасов скрытокристаллического графита приходится на Мексику, КНР, Россию и Республику Корея. Мировое производство синтетического графита превышает 1,5 млн.т. и осуществляется в ряде промышленно развитых стран: в США, Канаде, Японии, странах Западной Европы.
Промышленные типы месторождений
Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Магматические месторождения связаны с интрузивными и эффузивными породами – от кислых до щелочных и ультраосновных. Месторождения сформировались в результате магматической кристаллизации. Плотнокристаллический графит образует неравномерные скопления в штоках, гнездах, жилах, содержание его достигает 85 %. Реже – это скопления чешуйчатого графита. Известны небольшие месторождения, приуроченные к гранитам (Черемшанское и Миасское на Урале), габбро, базальтам (Германия).
Пегматитовые месторождения представлены неправильными жильными телами кварц-графитового состава в графитоносных вмещающих породах. Крупночешуйчатый графит развит в зальбандах жил. Содержание графита невысокое (3 – 5 %), руды вкрапленные. Промышленное значение незначительное. Месторождения известны в России, Бразилии, Индии и др.
Скарновые месторождения приурочены к зонам контактов глубинных изверженных пород с известняками. Графит ассоциирует с гранатами, диопсидом, волластонитом, скаполитом. Многочисленные (около 30) промышленные залежи массивного плотнокристаллического графита локализованы в северной части массива нефелиновых сиенитов, иногда приурочены к контакту с ксенолитами известняков. Руды массивные, иногда встречаются сфероидальные, радиально-лучистые, почковидные и древовидные агрегаты. Форма – неправильные гнезда, жилообразные тела протяженностью в сотни метров при мощности в десятки метров. Содержание графита от 10 до 20 %, в отдельных телах до 50 %. Примером является Ботогольское месторождение (Бурятия). Месторождение разрабатывается более 100 лет. Его богатые массивные руды полностью отработаны, оставшиеся бедные руды легко обогатимы и могут добываться открытым способом.
Гидротермальные месторождения формируются путем кристаллизации графита в тектонических трещинах из циркулировавших по ним высокотемпературных растворов, содержащих оксиды углерода. На месторождениях отмечаются линейные штокверковые зоны, образованные сериями секущих и согласных неправильных жил с раздувами и пережимами, часто ветвящихся. Мощность от нескольких сантиметров до метров, протяженность достигает сотен метров. Жилы часто зональные: у зальбандов сложены крупночешуйчатым, а в центре – плотнокристаллическим графитом. Вмещающие породы представлены гнейсами и кристаллическими сланцами. Месторождения известны в Индии, Канаде, США, Великобритании, Южной Корее.
М е т а м о р ф о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Метаморфические месторождения являются основным промышленным типом месторождений графита. Они образовались за счет рассеянного или концентрированного (угли, горючие сланцы) углеродного вещества, подвергшегося региональному или контактово-термальному метаморфизму. Месторождения подразделяются на две формации: графитоносных гнейсов (чешуйчатый графит) и графитизированных углей (скрытокристаллический графит).
Метаморфические месторождения графитоносных гнейсов заключают основную часть высококачественных чешуйчатых графитовых руд. Они приурочены к докембрийским метаморфическим толщам: гнейсам, кварцитам и кристаллическим сланцам. Залежи графита представляют собой неправильные пласты и линзы вкрапленных руд с содержанием графита 2 – 30 %, редко до 60 %. Руды легкообогатимые. Месторождения характеризуются высоким качеством руд, концентрированностью запасов, возможностью открытой добычи. Типичным примером является Завальевское месторождение (рис. 13.).
Рис. 13. Геологическая карта Завальевского месторождения (по А.Е. Иванищеву):
1 — графитовые гнейсы; 2 — гнейсы безрудные; 3 — кристаллические известняки; 4 — граниты; 5 — мигматиты.
Метаморфические апокаменноугольные месторождения служат главным источником скрытокристаллического графита. Они связаны с угленосными отложениями, прорванными телами магматических пород, вблизи которых пласты углей подвергаются контактово-термальному метаморфизму, вызывающему графитизацию углей. Графитовые руды сохраняют внешний вид углей, содержат включения неографиченных угольных компонентов, отпечатков растений. Примером таких месторождений является крупнейшая в мире Тунгусская графитоносная провинция в России (месторождения Ногинское, Курейское и другие) (рис. 14.).
Рис. 14. Геологическая карта Курейского месторождения графита (по материалам С. В. Обручева, В. П. Солоненко и др.):
1 — графит; 2 — графитовые сланцы; 3 — кварцитовидные песчаники и сланцы; 4 — серые песчаники; 5 — траппы; 6 — мраморовидный кальцит; 7 — террасовые отложения
МАГНЕЗИТ Mg[CO3]
Общие сведения
Известны две разновидности магнезита – кристаллическая и аморфная. Кристаллический магнезит образует мраморовидные агрегаты мелко-, средне- и крупнозернистой структуры и полосчатой, радиально-лучистой и звездчатой текстуры. Магнезит обычно содержит примеси, поэтому окраска его бывает желтой, серой и черной. Аморфный или скрытокристаллический магнезит образует фарфоровидные однородные агрегаты белого цвета с характерным раковистым изломом и почковидной поверхностью.
Брусит – Mg (OH)2 образует почти мономинеральные листоватые, волокнистые и зернистые агрегаты, в природе они менее распространены, но представляют собой более качественные руды.
Свойства и области применения
Практическая значимость магнезита и брусита определяется широким использованием в промышленности огнеупоров (около 90 % добываемого сырья), в сельском хозяйстве, медицине, получаемого из них оксида магния MgO (жженой магнезии). В настоящее время приблизительно 2/3 мирового производства оксида магния приходится на обжиг природного магнезита и брусита и около 1/3 – на экстракцию из морской воды, подземных и поверхностных рассолов.
Главные продукты термической обработки этих руд – каустический магнезит и искусственный периклаз. Каустический магнезит (его производство потребляет 10 % добываемых магнезитовых руд) является основной частью магнезиального цемента, обладающего исключительно высокими пластическими, вяжущими и гидравлическими свойствами. Используется для производства строительных, отделочных, термо- и звукоизоляционных материалов, а также изготовления абразивных изделий. Каустический магнезит применяется также для производства огнестойких красок, вискозы, в керамике. Из каустического магнезита получают металлический магний и различные химические соединения.
Искусственный периклаз (MgO) имеет температуру плавления 28000 С, является ценным огнеупором («магнезиальный порошок»), применяется в металлургических печах, изготовления огнеупорных кирпичей, а также в качестве термоизоляционных покрытий электрокабелей, электротехнических сталей, для получения бората магния (удобрение) и металлического магния. На изготовление магнезиального порошка идет 90 % добываемого магнезита и весь брусит.
Потребителями сырого магнезита являются радиотехническая и целлюлознобумажная отрасли промышленности.
Обзор ресурсов
Общий объем добычи природного магнезита составил в 1996 году 15,7 млн.т., из которых на долю кристаллического магнезита приходится 80 % и аморфного – 20 %. Ведущими добывающими странами являются Китай (5 млн.т.), Россия (3,6 млн.т.), КНДР (1,8 млн.т.) и Турция (1 млн.т.), производящими почти ¾ мировой добычи.
В связи с ограниченными ресурсами магнезиального сырья в ряде стран (Англия, Япония) налажено получение оксида магния из морской воды.