металлургия. Учебное пособие по курсу Минералогия руд Томск2015 Зырянова Л. А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
ветривания: а) зоны окисления полиметаллических место рождений; б) зоны окисления инфильтрационных месторождений U -V руда) Ванадинит, де клуазит; б) карнотит, неокисленный роскоэлит а) Англезит, церуссит, малахит, азурит, смитсонит; б) другие урановые слюдки, неокислен- ный уранинита) Глинистые минералы, кварц; б) песчаники а Cu-Pb-V; V, Zn б U-V; Cu Поро шко ватая, землистая, зернистая, плотная а) Африка, А всф али я, Ю. Америка; б) США. Осадочные: а) пластовые залежи фосфоритов, осадочных железных руд, бокситов, углей, углеродисто- кремнистых сланцев; б) в асфальтитах среди глинистых сланцев и песчаников а) Присутствие V в промышленных количествах; б) патронит а) Апатит, сидерит, шамозит, гиббсит, бёмит, барит; б) природная смесь высокомолекулярных углеводородов а) Глинистые минералы, кварц, каменный уголь; б) глины, песчаники а V, P, Al, б) V; Mo, Ni а) Порошковатая, землистая, плотная; б) плотные массы а) Россия, Казахстан, США,; б) Ю. Америка (Перу 9 Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» Г енетический тип месторождений Г лавные рудные минералы Второстепенные рудные и попутные ценные минералы Носители промышленных концентраций Комплексность руд попутные ценные компоненты Характерные структуры и текстуры руд Примеры месторождений России и Мира (страны, где есть месторождения. Россыпные: прибрежно -морские россыпи Ванадийсодержащ ий титаномагнетит -Минералы россыпей Fe-Ti-V Рыхлая Новая Зеландия, Индия, Россия. М етаморфогенные в амфиболитах Ванадиевый магне тит Ильменит Амфиболы, плагиоклазы Fe-V; Ti Зернистая; вкрапленная, сланцева тая Финляндия, Норвегия, США. Концентрация ванадия в связи с органическими соединениями: а) высокосернистые сорта нефти; б) тельца морских обита телей Промышленные содержания ванадия- а) нефть; б) мидии, галатурии, морские ежи- а) Россия (Урало-Волжская провинция. Оренбургская обл, Иран; б) Япония Хром (Сг) -Главные рудные минералы: оксиды (хромшпинелиды - (Mg,Fe)(Cr,Al,Fe) 2 0 4 ): хромит - РеСггСк магнохромит - (Mg,Fe)Cr 2 0 4 алюмохромит - (Fe, Mg)(Cr,Al) 2 0 4 , хромпикотит - (Mg,Fe)(Cr,Al) 2 0 Второстепенные рудные минералы. оксиды (хромшпинелиды субферрихромит - (Fe, Mg)(Cr, Fe) 2 0 Минералы индикаторы рудной минерализации: _________________________силикаты: уваровит - СазСг 2 [ 8 Ю 4 ]з; содержащие хром хлориты, хромдиопсид._________________ Г енетический тип месторождений Г лавные рудные минералы Сг Второстепенные рудные и попутные рудные минералы Основные нерудные минералы Попутные ценные компоненты Характерные структуры и текстуры руд Примеры месторождений России и Мира. Магматические в массивах дифференцированных ультраосновных пород Хромшпинелиды (хромиты) Платиноиды (поликсен, иридистая плати на) Оливин, пироксены, серпентин, магнезит, тальк, Зернистая, сидеро- нитовая; массивная, вкрапленная, нодулярная, полосчатая Россия: Сарановское, Кем- пирсайская группа месторождений, Центральное Урал, Сопчеозерское, Ага- нозерское (Кольский п-ов, Карелия ЮАР, США. Россыпные элювиальные, делювиальные, прибрежно-морские) Хромшпинелиды (хромиты) М инералы россыпей Рыхлые, песчанистые, валунчатые Сарановское, Кемпирсай- ская группа месторождений Урал, Россия, Африка (Великая дайка, Куба, Япония Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» Таблица Минеральные виды группы шпинелидов A2+B3+20-t Элементы Al3+ Fe3+ Сг3+ Ti4+ уЗ+ Минералы Mg2+ Шпинель MgAhCU Магнезиоферрит MgFe204 Магнохромит MgCr2C>4 Fe2+ Г ерцинит FeAl204 Магнетит FeFe204 Хромит FeCr204 У львошпинель Fe2TiC>4 Кульсонит FeV204 Mn2+ Г алаксит MnAhCb Якобсит MnFe204 Zn2+ Ганит ZnAl20 4 Франклинит ZnFe 2 О 4 Ni2+ Треворит NiFe204 Таблица Минеральные виды хромшпинелидов Cr3+ Al3+ Fe3+ Fe2+ Хромит Алюмохромит Субферрнхромнт FeCriOj Fe(Cr,Al)20 4 Fe(Cr,Fe)20 М агнохромит MgCr204 Хромпикотит Mg(Cr,Al)20 4 29 Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд Вопросы для самоконтроля по рудам черных металлов М и не р а логи я p y z jF e 1. 1 Названия и формулы рудных минералов эндогенных руд. Диагностические признаки сидерита. Рудные, нерудные минералы магматических железных руд. Комплексность этих руд. Вредные примеси и попутные ценные компоненты известковоскарновых руд. Минеральный состав осадочных железных руд. Основной минерал железа красных железняков. 7. Названия и формулы рудных минералов экзогенных руд. Диагностические признаки гематита. Рудные и нерудные минералы известковоскарновых руд, их комплексность. Вредные примеси и попутные ценные компоненты карбонатитовых руд. Состав и условия образования самолегирующихся железных руд. Основные минералы железа бурых железняков. М и не р а логи яр уд М п. Валентность Мп и классы соединений характерные для минералов Мп экзогенных руд. Общие диагностические признаки минералов Мп классов оксидов-гидроксидов. 3. Условия образования и минеральный состав экзогенных оксидно-карбонатных руд Мп. 4. Минеральный состав (названия, формулы) и комплексность вулканогенно-осадочных руд Мп. 5. Какие эндогенныеминералы Мп являются потенциально промышленными. Валентность Мп в них. Минеральный состав морских осадочных руд Мп, их структуры и текстуры. В чем отличие минерального и химического состава осадочных шельфовых руд Мп и глубоководных Fe-Mn конкреций. Какова валентность Мп и какие главные рудные минералы Мп в рудах вулканогенно-осадочного генезиса. Названия, формулы и диагностические признаки карбонатов Мп. 10. Минеральный состав Мп кор выветривания (окисленные руды). М и не р а логи яру д T i и С г. Условия образования и минеральный состав эндогенных комплексных Fe-Ti-V руд. Названия, формулы минералов Fe-Ti. 2. Состав лейкоксена. В каких генетических типах месторождений лейкоксен представляет основную промышленную ценность руд. С какими эндогенными образованиями связаны перовскит и лопарит. Их формулы. Формула алюмохромита. Его диагностические признаки и условия образования. Какова промышленная ценность сфена. Его формула и условия образования. Форма нахождения титана в титаномагнетите. Его происхождение и комплексность этих руд. Минеральный состав и комплексность прибрежно-морских россыпей. Формула магнохромита. Его диагностические признаки и условия образования. Названия, формулы и диагностические признаки основных минералов титана в прибрежно-морских россыпных месторождениях. Минеральный состав россыпных месторождений титана, сформированных за счет щелочных пород. М и не р а логи яру д V 11. Степень окисленности V и промышленные минералы в эндогенных рудах. Название, формула сульфида V, степень окисленности V. Условия образования этого минерала. Формула карнотита, его класс соединения и условия образования. Комплексность этих руд. Нетрадиционные источники V. 15. Степень окисленности V, класс соединения минералов V в экзогенных рудах. Формы нахождения ванадия в комплексных Fe-Ti-V рудах. Их происхождение. Попутные ценные компоненты этих руд. Минералы V (названия, формулы) в зонах окисления полиметаллических месторождений. Комплексность этих руд, источник V. 18. Названия и формулы минералов ванадия комплексных Cu-Pb-V руд . Степень окисленности V. Условия образования этих руд. Названия и формулы шпинелида V, условия его образования и комплексность руд. Названия и формулы минералов V в U-V рудах. Условия их образования Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» Алюминий Алюминий относится к широко распространенным подообразующим элементам. В эндогенных условиях он концентрируется в щелочных нефелин- и лейцитсодержа щих породах. Он накапливается также в процессе алунитизации - низкотемпературной гидротермальной проработки сернокислыми растворами кислых вулканогенных пород. Наибольшие же концентрации алюминия возникают в экзогенных процессах при формировании остаточных и переотложенных кор выветривания по любым породам, исключая лишь ультраосновные. В процессе выветривания основные породообразующие элементы по степени подвижности располагаются в следующем порядке К, Na выносятся первыми) —► Са, Mg —> Si (еще сохраняется связь Si и Аи формируются глинистые коры выветривания) —► Fe (сохраняется связь Fe и Аи формируются лате- ритные коры выветривания Al, Ti. Таким образом, конечными продуктами выветривания оказываются бокситы, состоящие из гидроксидов алюминия и устойчивых к выветриванию минералов титана. В экзогенных процессах глинозем растворяется и переносится только в кислых (рН<4) или сильно щелочных условиях (рН>9,5). В присутствии Si02 растворимость АЬОз возрастает, а в присутствии СОг снижается. Коллоидный глинозем менее устойчив, чем кремнезем и быстрее коагулирует. Поэтому при совместной миграции они разделяются. Различие устойчивости коллоидов AI2O 3, БегОз, МпОг приводит к дифференцированному отложению руд этих элементов в прибрежной зоне морей. Менее устойчивыми оказываются коллоиды АЬОз, поэтому ближе к берегу формируются бокситы, в верхней части шельфа - железные, а в нижней части шельфа - марганцевые руды. Долгое время единственной рудой для получения алюминия были бокситы. Бокситы- традиционная алюминиевая руда, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов и гидроксидов железа, примеси глинистых минералов, в которой отношение оксида алюминия к оксиду кремния (кремниевый модуль) более 2. Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» Рис. Бокситы с различным содержанием железа Основными рудными минералами бокситов являются бемит, диаспор с содержанием АЬОз дои гиббсит, содержащий 65% АЬОз. Промышленные требования к бокситам Для производства глинозема содержание АЬОз в бокситах должно превышать 22-28%. В зависимости от способа переработки бокситов в них учитывается также содержание СОг , СаО, БегОз, S. С учетом минерального состава бокситы делятся на моногидратные (бёмитовые и диаспоровые) и тригидратные (гиббситовые). Последние распространены несколько шире, поскольку бемит и диаспор ещё не являются окончательно гидратированными образованиями, в то время как гиббсит уже полностью гидратированное соединение, являющееся конечным продуктом выветривания пород, содержащих алюминий. Поэтому со временем моногидратные (бемит-диаспоровые) бокситы переходят в тригидратные (гибб ситовые). Бокситы представляют собой комплексные руды, в которых промышленный интерес представляют V, G a, Sc, Fe, Ti. Схемы попутного извлечения из бокситов V и Ga освоены в промышленных масштабах. Рис. Добыча бокситов открытым способом Общие замечания по условиям образования бокситов Бокситы являются продуктами экзогенных процессов. В континентальных условиях это коры выветривания ла- теритного типа, формирующиеся в условиях влажного, теплого климата тропиков и субтропиков и представляющие собой конечные продукты выветривания кислых, средних, щелочных, основных пород. Большинство мировых запасов бокситов сосредоточено в тропическом поясе. В условиях умеренных широт с обилием влаги, ноне достатком тепла, процессы химического выветривания не доходят до конца, ограничиваясь формированием глинистых кор выветривания. Несколько менее распространены в континентальных условиях переотложенные бокситы осадочного генезиса. Ограниченность запасов бокситов в некоторых странах и прежде всего в России привела к необходимости использования для получения алюминия других видов руд. В России впервые в мировой практике начата выплавка глинозема из сульфатных алунитовых руд и силикатных нефелиновых руд. Н еф елиновы е руды в настоящее время занимают второе место по промышленному значению. Особенно актуально использование нефелиновых руд для России, имеющей ограниченные запасы бокситов и существенные запасы щелочных пород с нефелином. Содержание АЬОз в нефелине составляет около 34%. Нефелиновые руды Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» представлены алюмосиликатными щелочными породами (уртиты, ийолиты, тералиты, сынныриты). Промышленная ценность нефелиновых руд определяется содержанием в них нефелина. Содержание АЬОз в алюминиевых рудах согласно требованиям промышленности должно быть выше 22% при содержании БЮг менее 45%, щелочей более 10%, БегОз менее 7%. Такие нефелиновые породы, как уртиты, содержание нефелина в которых достигает 85%, представляет собой алюмосиликатные руды высокого качества, не нуждающиеся в предварительном обогащении. Обогащение нефелиновых руд другого состава позволяет получить концентраты с содержанием АЬОз 27 30%. Основным отличием сынныритов - особых лейцитовых щелочных пород является повышенное содержание в них калия при содержании АЬОз около 22%. Основным носителем калия в сынныритах является лейцит. Рис. Карьер по добыче нефелиновых руд (Кемеровская область, Сибирь). Переработка нефелиновых руд на глинозём представляет собой энергоёмкий процесса также требует потребления большого количества карбонатных пород. Поэтому для промышленной оценки таких месторождений необходимо учитывать наличие вблизи перерабатывающих предприятий топливно-энергетических источников и месторождений карбонатных пород Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» Рис. Основные районы распространения нефелиновых руд и их балансовые запасы в России. Сульфатные алунитовые руды относятся к небокситовым (нетрадиционным) алюминиевым рудам. Эти руды распространены локально и их месторождения связанны с воздействием сульфатных низкотемпературных растворов на кислые породы- процесс алунитизации. Алунитовые месторождения имеют географическую привязку и приурочены к районам вулканической деятельности. Содержание АЬОз в алуните составляет 37%. Алунитовые руды, не требующие обогащения, должны содержать не менее 50% алунита и не более 10% глинистых минералов. Содержание алунита вру дах, нуждающихся в обогащении, не должно быть меньше 25% при содержании глинистых минералов не более В качестве перспективных промышленных минералов алюминия могут рассматриваться такие силикаты как дистен, андалузит, силлиманит, содержание АЬОз в которых составляет около 63%. Высокоглиноземистые метаморфические породы, основными минералами которых они являются, легко поддаются глубокому обогащению с получением концентратов с содержанием АЬОз до 60%. Минералы группы силлиманита предлагается использовать в качестве добавок при обогащении низкокачественных нефелиновых руд, что приведет к увеличению содержания глинозема в сме си. К перспективным можно отнести низкотемпературные гидротермальные месторождения давсонита, основного карбоната алюминия, некрупные месторождения и проявления которого известны в Сибири. Месторождения этого типа более известны и отрабатываются за рубежом. В качестве нетрадиционной высокачественной алюминиевой руды в случае значительных запасов могут рассматриваться также образования, содержащие водный основный сульфат алюминия - алюминат Многочисленные проявления алюминито- вых пород известны в Сибири и могут рассматриваться как промышленно перспек тивные. В настоящее время разработаны схемы извлечения глинозема из каолинитовых глин при содержании в них АЬОз более 26-30% и даже красных глубоководных илов. В качестве потенциальных алюминиевых руд рассматриваются также некоторые вы сокоглиноземистые осадочные породы. Свинец, цинк В эндогенных npoifeccax свинец и цинк относятся к элементам тесно связанным между собой. Они концентрируются в остаточных очагах кислых производных гранитной и базальтовой магм. Дальнейшая миграция металлов осуществляется гидротермальными растворами в виде комплексных соединений (хлоридных, фторидных, сульфатных, карбонатных, сульфидных и гидросульфидных). Основными промышленными минералами свинца и цинка в эндогенных месторождениях являются сульфиды - галенит и сфалерит. Большинство месторождений сульфидных руд является среднетемпературными гидротермальными. Свинцово-цинковые руды формируют типичные жильные гидротермальные месторождения. В месторождениях скарнового типа свинцово-цинковые руды соответствуют среднетемпературной гидротермальной стадии формирования объектов. Наиболее же известны вулканогенно-осадочные и гидротермально-метасоматичесие месторождения в вулканогенно-осадочных толщах. Химический и минеральный состав руд Основными промышленными минералами свинца и цинка в эндогенных рудах являются сульфиды, галенит и сфалерит, которые являются главными в свинцово-цинковых и полиметаллических месторождениях. К полиметаллическим (многометальным) относят сульфидные месторождения, из руд которых извлекаются 3 равноценных компонента - медь, свинец, цинк Причем обычно они присутствуют в соотношении Cu 34 Зырянова Л.А. Учебное пособие по курсу Минералогия руд» сульфидов (пирита и халькопирита) в полиметаллических рудах их относят к колче данно-полиметаллическим. Минимальное суммарное промышленное содержание металлов в полиметаллических рудах составляет порядка 3-3,5%. По содержанию металлов руды делятся на вкрапленные с суммой металлов дои сплошные с суммой металлов более 20%, с суммой сульфидов соответственно дои свыше 50%. Почти постоянным компонентом полиметаллических руд является пирит, который сам по себе не является промышленным рудным минералом, если не слагает обособленные участки или самостоятельные тела и может при этом извлекаться селективно для целей химической промышленности. В тоже время пирит может и часто оказывается носителем и даже концентратором ряда попутных ценных компонентов, таких как Au, Se, Те, что уже меняет отношение к нему металлургической промышленности. Полиметаллические руды нередко сопровождаются баритом, который может приобретать в зависимости от его количества в полиметаллических рудах самостоятельное промышленное значение. Наблюдается переход полиметаллических руд в барит полиметаллические и затем в баритовые. Барит является более поздним минералом относительно сульфидной минерализации. Нередко наблюдается пересечение полиметаллических руд поздними баритовыми жилами. Попутные ценные компоненты руд Основные сульфиды полиметаллических руд, галенит и сфалерит, практически всегда оказываются носителями попутных ценных компонентов, что ещё более оправдывает применимый к этим рудам термин полиметаллические. Так сфалерит почти всегда содержит примеси таких ценных примесей как Cd, Ga, Ge, In, которые, являясь рассеянными элементами, извлекаются в основном из этих руд. Однако геохимическая близость Ga и Al, Ge и Si определяет то, что в случае алюмосиликатных вмещающих породи уходят во вмещающие породы, изоморфно замещая Аи в алюмосикатах и прежде всего в сериците около- рудных метасоматитов. В случае же карбонатных или кремнистых вмещающих породи полностью концентрируются в сфалерите, не уходя во вмещающие породы. Галенит содержит примеси Ag, Bi, Se, Те, являясь концентратором и носителем этих попутных ценных компонентов. В полиметаллических месторождениях в качестве попутного ценного компонента часто присутствует Au, которое обычно оказывается связанным спиритом и халькопиритом, находясь в них в основном в тонкодисперс ном состоянии. И пирит, и халькопирит к тому же могут содержать изоморфные примеси Se и Те. С учетом извлекаемых попутных ценных компонентов полиметаллические руды являются комплексными. В качестве попутного извлекаемого компонента может выступать также барит при его достаточном количестве в барит-полиметаллических рудах. Свинцово-цинковые и полиметаллические руды характеризуются зернистыми структурами, сплошными, вкрапленными и прожилково-вкрапленными текстурами. Тонко- и скрытозернистые руды сплошной текстуры назвают сливными. Последние относятся к трудно обогатимым. В условиях метаморфизма, который часто испытывают древние первичные сульфидные руды, миграции свинца и цинка обычно не происходит, наблюдается лишь некоторое перераспределение их в пределах рудных тел, сопровождающееся частичной перекристаллизацией рудных минералов. Руды экзогенного генезиса, возникающие в результате окисления первичных сульфидных руд при выходе их на эрозионный срез, формируют зоны окисления. В экзогенных условиях в пределах зоны окисления свинец и цинк разделяются Такое поведение металлов связано с разной растворимостью их сульфатов, которые являются первыми продуктами окисления сульфидов при выходе на дневную поверхность. Сульфат цинка, относящийся к хорошо растворимым соединениям, легко мигрирует. В случае отсутствия в зоне окисления карбонатных пород цинк выносится за е |