(2часа). Магнезит. Тальк - Промышленные типы месторождений полезных ископаемых (неметаллические)

Физические и технологические свойства, применение в промышленности, генетические типы месторождений, размещение на территории России, ресурсы.

Магнезит MgCO3 и брусит Mg(OH)2.

Высокомагнезиальные минералы представленные в месторождениях кристаллической и скрытокристаллической разновидностями

Магнезит кристаллизуется в тригональной сингонии, форма кристаллов - ромбоэдры и скаленоэдры. Твердость 3,5- 4,5; плотность -3г/см3, совершенная спайность. Практически в нем всегда содержатся примеси оксида железа, кальция, марганца, алюминия, кремния. Кристаллический магнезит образует зернистые мраморовидные агрегаты. Цвет кристаллического магнезита белый или желтоватый, а от примесей углистого вещества приобретает серую до черной окраску. Аморфный магнезит имеет белый цвет и фарфоровидный облик, образует натечные гроздевидные формы, обладает раковистым изломом. Примеси окрашивают магнезит в кремовые, желтоватые, бурые или серые тона.

При обжиге до температуры 600-1000°С магнезит превращается в порошкообразную массу, называемую "каустическим магнезитом". Он входит в состав магнезиального цемента, обладающего исключительно высокими вяжущими, пластическими и гидравлическими свойствами и способен связывать различные минеральные и органические материалы. Магнезиальный цемент используется для производства строительных, отделочных, термо - и звукоизоляционных материалов, а также для изготовления абразивных изделий (карборундовые круги, жернова) Каустический магнезит используется для выработки огнестойких красок и как флюс в керамике.

При обжиге до температуры 1450-1800°С магнезит переходит в искусственный периклаз (MgO), называемый намертво обожженным магнезитом, с температурой плавления 2800°С. Он абсолютно инертен к воде и углекислому газу, является ценным огнеупором. Он очень прочен при спекании порошка и применяется для наварки пода и стенок металлургических печей, для изготовления магнезитовых кирпичей, магнезитовых стаканов для сталелитейного, сернокислотного и цементного производства. Он также используется для получения металлического магния, лечебных препаратов (жженая магнезия) удобрений и ядохимикатов, для различных целей в резиновой, бумажной, керамической отраслях. На производство магнезитового порошка идет 90% добываемого магнезита и весь брусит. В Японии, Англии, США налажено производство оксида магния из морской воды.

Брусит - мягкий минерал (твердость 2,5) с приятным перламутровым блеском, окраска его обычно белая, голубовато-белая, зеленовато-белая, бледно-розовая. Он менее распространен в природе, чем магнезит, но образует более качественные руды, перерабатываемые с меньшими энергетическими затратами. Переход брусита в периклаз происходит при 450°С.

Генетические типы промышленных месторождений.

Промышленные типы месторождений магнезита и брусита пространственно и генетически тесно связаны с магнезиальными карбонатными и силикатными породами. Основными типами месторождений являются следующие:

1. Гидротермальные метасоматические магнезитовые месторождения, приуроченные к мощным толщам метаморфизованных карбонатных пород, содержащих пласты доломитов, известняков и глинистых сланцев. Здесь выделяется два подтипа: магнезитовые и тальк-магнезитовые месторождения.

Гидротермальные магнезитовые месторождения приурочены к мощным толщам слабо метаморфизованных пластов доломитов, известняков и глинистых сланцев, смятых в складки и пронизанных дайками основных пород. Залежи кристаллического магнезита имеют форму пластов, линз и гнезд и располагаются согласно с вмещающими породами, внутри рудных тел нередко сохраняются прослои и блоки доломитов. Залежи обычно большие: длина по простиранию 1-2км, мощностью 400-500м и более. Рудные тела сложены мелко-, средне - и крупнокристаллическими магнезитами белого и голубовато-белого цвета. Руды высокого качества: содержание оксида магния до 46 %.Этот тип представлен крупными месторождениями, имеющими большое промышленное значение (Саткинская группа месторождений на Южном Урале).

Гидротермальные тальк-магнезитовые месторождения приурочены к более метаморфизованным доломитовым мраморам, залегающим среди гнйсов, кристаллических сланцев и тесно связаны с гранитными интрузиями. Источником магнийсодержащих гидротермальных растворов считаются кислые интрузии, а источником магния - доломитовые толщи.

Рудные тела плитообразной и линзовидной формы ориентированы согласно с вмещающими породами, расположены в зонах смятия крутопадающих разрывных нарушений. Размеры их по простиранию достигают 10 км, по мощности - 600 м. На глубину минерализация распространяется до 600 м.

Строение рудных тел чрезвычайно сложное зональное. В них встречаются незамещенные доломиты, линзы кальцитового состава, жилообразные выделения талька и хлорита. Центральные части рудных тел сложены высококачественными светлыми магнезитами, которые составляют 75-99%. Кроме него имеются реликты первичных доломитов, тальк, хлорит, кварц, пирит, крупнокристаллический вторичный доломит, серпентин и хризотил-асбест. Запасы месторождений измеряются сотнями миллионов тонн. Примером такого типа месторождений является Савинское месторождение на Восточном Саяне.

    2. Инфильтрационные, связанные с корами выветривания по ультраосновным породам. Аморфный магнезит отлагается в трещинах и полостях вместе с опалом, халцедоном (хризопраз) и кварцем. Формы рудных тел: штокверки и жилы. Существенное промышленное значение имеют жильные месторождения (Югославия и Греция). Типичным представителем инфильтрационных месторождений магнезита является Халиловское месторождение на Южном Урале. 3. Осадочные месторождения магнезита и гидромагнезита имеют очень небольшое практическое значение. Они представляют собой отложения озерных бассейнов. К этому типу относятся месторождения Куйбышевское и саратовское (Россия), а также залежи гидромагнезита в Канаде, в Югославии, Турции, США. 4. Контактово-метаморфические месторождения брусита и бруситовых мраморов. Они образуются в зонах контактового метаморфизма гранитоидных массивов, прорывающих толщи доломитов, содержащих линзы и пласты пелитомофных магнезитов. По этим линзам и пластам развиваются брусититы, а по доломитам - бруситовые Месторождения брусита промышленного масштаба крайне редки, и в мире их насчитывают единицы (в США, Канаде, Италии, Югославии). В России имеется одно месторождение -- Кульдурское (Еврейская АО) с запасами около 4,5 млн. т.

Мировые общие запасы кристаллического магнезита составляют 12-13 млрд т, в том числе подтвержденные -- 2,8 млрд. т. Крупнейшими запасами располагают Россия, Корея, КНДР и Китай, где сосредоточено около 80% общемировых запасов магнезитов этого типа. Магнезит коры выветривания ультрамафитов известен в Югославии (Центральная Сербия), Греции, Турции, Польше, на Кубе и в др. Запасы магнезита в коре выветривания составляют 10-15 млн т при его содержании до 20%.

По количеству разведанных запасов магнезита Россия занимает одно из первых мест в мире (38% общемировых), 98,8% запасов сосредоточено в Челябинской области, Красноярском крае и Иркутской области. Суммарные балансовые запасы крупнейших в России месторождений Саткинской, Удерейской групп и Савинского по промышленным категориям составляют 518 млн т или 59,9% всех запасов РФ.

Мировая добыча магнезита в 2000 году составила 10,8 млн т в год. Ведущими добывающими странами являются Россия, Китай, Корея, Словакия. В 2000 году в России добыто около 2 млн. т. магнезита, в Китае - 2,4 млн. т Из морской воды ежегодно получают 2-2,5 млн т MgO.

Основными потребителями плавленого периклаза являются Япония, страны Западной Европы, США. Ведущие экспортеры спеченных периклазовых порошков -- Корея, Китай, Словакия, Россия. Ведущие экспортеры каустического магнезита -- Корея, Греция, Испания, Китай, США; импортеры (они же основные потребители) -- США, Германия, Франция, Великобритания

Тальк и пирофиллит.

Тальк - гидросиликат магния. Пирофиллит - гидросиликат алюминия.

Тальком называют горные породы, в основном сложенные минералом тальком. Мономинеральные образования чистого талька встречаются как исключение. В зависимости от содержания талька породы подразделяются на талькиты и тальковые камни.

Тальк теоретически состоит из окиси магния, окиси кремния и воды, но в нем обычно присутствуют примеси алюминия, кальция и железа. Минерал моноклинной сингонии, но в виде отдельных кристаллов он встречается редко, обычно образует скрытокристаллические плотные или чешуйчатые и листоватые агрегаты.; тальк в плотных агрегатах называется стеатитом, в сланцеватых - тальковым сланцем. Цвет чистого талька совершенно белый; в случае присутствия закиси железа он окрашен в зеленый цвет, окиси железа в бурый. Никель окрашивает тальк в яблочно-зеленый цвет. Двупреломление высокое. Твердость талька около 1, он легко чертится ногтем, жирен на ощупь, вследствие чего стеатит называют мыльным камнем. Отдельные чешуйки талька гибкие, но не упругие. При температуре около 900° тальк дегидратизируется, при температуре 1530° -- плавится. Он обладает способностью хорошо обрабатываться и легко измельчаться в тонкий порошок в виде пудры. Он хорошо противостоит действию кислот, щелочей и минерализованной воды, относится к плохим проводникам тепла и электричества. Тальк обладает высокой абсорбционной способностью к маслам, краскам, смолам, высокой кроющей способностью, низкой гигроскопичностью.

Чисто тальковые породы и породы, содержащие более 75% талька, называют талькитами. Наряду с такими породами промышленность использует также породы, содержащие 35--75% талька,- так называемые тальковые камни. Среди них выделяют тальк-магнезитовые, тальк-доломитовые и тальк-хлоритовые, а также промежуточные разности.

Цвет тальк-хлоритового камня обычно зеленый и темно-зеленый, а тальк-карбонатных камней -- серый и зеленовато-серый. Твердость тальковых камней (особенно талько-карбонатных) больше, чем у талькитов, и варьирует от 1 до 3,5; мягкие камни промышленностью ценятся выше, так как они легче механически обрабатываются и легче размалываются. Тальковые камни имеют высокую огнеупорность, температура плавления их изменяется в пределах 1350-- 1400° С. Тальк-карбонатные камни являются щелочеупорными, а тальк-хлоритовые -- щелоче - и кислотоупорными.

По кристаллической структуре, физическим и техническим свойствам к тальку очень близок минерал пирофиллит Al2034Si02-H20. Визуально эти минералы неразличимы. Плотные агрегаты пирофиллита с тальком, слюдами и глинистыми минералами носят название агальматолит (пагодит), известный как поделочный декоративный камень.

Пирофиллит и тальк, имея сходные кристаллические решетки, не только близки по своим физическим свойствам, но мало отличаются друг от друга по технологическим свойствам, а следовательно и по областям применения в промышленности. В настоящее время тальковые продукты применяются более чем в 100 отраслях промышленности.

Основная масса талька используется в молотом виде. Порошковый тальк, получаемый из талькитов и тальк-карбонатных пород широко используется как инертный наполнитель в производстве различных красок, пластмасс, бумаги, резины, химических и медицинских препаратов,. В производстве бумаги тальк не только успешно заменяет каолин как белый упрочняющий наполнитель, но и очищает технологическую древесную пульпу от смол, а бумажную макулатуру от чернил. Присутствие в бумаге талька повышает ее глянцеватость, восприимчивость типографской краске и понижает гигроскопичность.

Порошковый тальк является составной частью (45--70%) керамической шихты для производства кровельной черепицы, облицовочной плитки, фарфора, технической и бытовой посуды. Смесь 80--90% талька с глиной и другими добавками используется для получения электроизоляционного фарфора (электротехническая керамика).

В парфюмерной и фармацевтической промышленности тальковый порошок является основным сырьем для производства пудры и присыпок, а также наполнителем для таблеток, мыла и зубной пасты, в кондитерской -- для покрытия конфет, что придает им блеск и препятствует слипанию; он необходим для изготовления различных смазок, цветных карандашей и др.

Качество талька, идущего на помол, определяется главным образом присутствием железа, понижающего белизну, ухудшающего керамические и химические свойства изделий, их огнеупорность и электроизоляционные свойства. Предельные содержания железа в тальке определяются областями использования последнего. Так, высокосортный тальк для электрокерамики должен содержать Fe203 не более 0,7%.

Кусковой тальк (стеатит) используется в производстве газовых горелок для маяков, запальных свечей для двигателей внутреннего сгорания, плавильных тиглей в металлургии, для изготовления различных радиодеталей и мелков, рисующих на пластмассах, тканях и металлах.

Из тальковых камней (обычно тальк-брейнеритового состава) выпиливали огнеупорный кирпич, использовавшийся для,- футеровки металлургических, стеклоплавильных и цементных печей. Тальк-хлоритовый камень пригоден для выпиливания электроизоляционных щитов и других деталей, выдерживающих напряжение до 500 В; он также используется для производства химически стойкой аппаратуры и тиглей для плавления цветных металлов и их сплавов, для изготовления фильер при волочении медной, алюминиевой и другой проволоки. Пиленый тальк-хлоритовый (горшечный) камень используется при строительстве зданий. Распиливается тальковый камень непосредственно в забое на кирпичи и плиты, а отходы измельчаются и из них извлекается тальк. По сравнению с тальком пирофиллит обладает заметно более высокой огнеупорностью, что и предопределяет его основное использование. Это -- футеровка внутренних стенок разливочных ковшей сталелитейных предприятий, где он используется совместно с цирконом, приготовление специальных огнеупорных строительных растворов. Пирофиллит используется в производстве белой стеновой керамической плитки и электрокерамических изделий: он понижает огневую усадку при обжиге.

Генетические типы промышленных месторождений талька.

Важнейшим условием для образования месторождений талька является наличие магнезиальных пород, так как в ходе гидротермально - метасоматичесих процессов магний заимствуется из вмещающих пород, а кремнезем привносится извне. Это объясняет постоянную пространственную и генетическую связь месторождений талька и талькового камня с ультрамафитами и продуктами их метаморфизма, а также с магнезиальными карбонатными породами.

Различают три генетических типа промышленных месторождений талька и талькового камня: 1) гидротермальные метасоматические месторождения; 2) метаморфогенные месторождения; 3) остаточные месторождения.

Гидротермальные метасоматические месторождения талька и талькового камня. Среди многочисленных и важных в промышленном отношении месторождений этого типа выделяется два подтипа месторождений, связанных: а) с ультрамафитами (апоультрамафитовые); б) с карбонатными магнезиальными породами (апокарбонатные).

Гидротермальные метасоматические апоультрамафитовые месторождения талька и талькового камня связаны с ультраосновными интрузивными (дуниты, перидотиты, пироксениты) и эффузивными (пикриты) породами, а чаще с возникшими при метаморфизме этих пород серпентинитами. Они образовались при воздействии на эти породы гидротермальных растворов в результате контактово-реакционного метасоматоза и для них характерна следующая зональность: серпентинит--- оталькованный и карбонатизированный серпентинит--- тальк-магнезитовый (брейнеритовый) камень -- талькит.

Если растворы, вызывавшие контактово-реакционный метасоматоз, по составу были кремнекислыми, то возникали месторождения талькита, если же растворы кроме Si02 содержали значительные количества углекислоты, образовывались месторождения талькового камня (тальк-брейнеритового, тальк-магнезитового, тальк-хлоритового).

В качестве парагенетических минералов при отальковании, кроме магнезита и хлорита, возникают амфиболы, турмалин, хризотил-асбест, пирит, халькопирит, иногда золото, а из первичных минералов сохраняются остатки серпентина. Талькиты в гипербазитах залегают в виде жилообразных и линзообразных тел мелких и средних размеров (длина 100--800 м, мощность от 2--3 до 10--40 м). Для залежей тальковых камней также характерны линзообразные формы, но размеры их значительно больше: длина 2--4 км, мощность 200--250 м.

Гидротермальные метасоматические апокарбонатные месторождения часто возникают вблизи контакта доломитов и доломитизированных известняков осадочного происхождения с крупными интрузивными телами и дайками кислых изверженных пород (Светлоключское, Онотское и др.). В таких случаях развитие талька происходило в гидротермальную фазу контактового метасоматоза непосредственно по доломиту, причем магний имелся на месте, в карбонатных породах, a Si02 привносилась из магматического очага. Залежи талькита и тальк-карбонатного камня располагаются среди карбонатных, реже среди силикатных пород или на контакте тех и других, имеют форму линз, пластообразных и жилообразных тел значительных размеров (от десятков до 200--500 м в длину и 10--15, редко 40--50 м мощностью для талькитов, 1000 м в длину и 200 м мощности -- для тальковых камней) и сложены либо высококачественным маложелезистым талькитом, либо тальк-доломитовым или тальк-магнезитовым камнем, имеющим малую практическую ценность.

2. Метаморфогенные месторождения, возникшие при процессах регионального метаморфизма без привноса вещества или с привносом только С02 сложены почти всегда тальковым камнем и образуются как по гипербазитам (Шабровское, Сыростанское и др.), так и по магнезиальным карбо натным и ассоциирующим с ними силикатным породам -- кварцитам и филитизированным глинистым сланцам (некоторые залежи Кирги - тейского и Бироканского месторождений и др.). Конечно, и в форми ровании этих месторождений наряду с процессами регионального метаморфизма от зеленосланцевой до амфиболитовой фаций прини мали участие и процессы гидротермального метасоматоза, но роль последних была резко подчиненной.

Метаморфогенные залежи талькового камня имеют форму пластообразных тел линз и жил иногда весьма значительных размеров -- до 4 км в длину и 40--70 м мощности. Примером крупного месторождения талькового камня такого типа может служить Шабровское месторождение на Урале.

3. Остаточные месторождения порошковатых тальковых руд возникают в зоне выветривания некоторых аподоломитовых (Киргитейское, Алгуйское) и апогипербазитовых (Запиваловское, Каракудукское) месторождений. На аподоломитовых месторождениях гипергенные процессы приводят к образованию очень мощных (до 150 м) вторичных порошковатых тальковых руд, почти свободных от СаО, на глубине переходящих в плотные талькиты (Киргитейское месторождение). Порошковатые остаточные тальковые руды характеризуются исключительной чистотой.

В пределах Алгуйского месторождения в Кемеровской области развита мощная кора выветривания, сложенная интенсивно разрушенными первичными талькитами, кварцитами, диабазами и в меньшей степени доломитами. Талькиты месторождения в коре выветривания полностью дезинтегрированы и превращены в серовато-белую глиноподобную тонкодисперсную массу, жирную на ощупь. Глубина выветривания по геофизическим данным достигает 250 м. Белизна талька в большинстве проб составляет 90--95%- Ценность месторождения повышается вследствие возможности попутного использования дезинтегрированных порошковатых кварцитов -- маршаллитов, а также доломитов, тремолитовых пород.

Промышленные месторождения пирофиллита представляют собой продукты гидротермальной переработки кислых вулканических пород (Каменское, Чистогоровское месторождения). Мировые запасы талька и пирофиллита оцениваются в 1 млрд. т. В России промышленные запасы талька составляют более 26 млн. т., талькового камня - превышают 130 млн. т. Наибольшее количество запасов талька сосредоточено в Западной Сибири(52,4%), Восточной Сибири (19,3%), на Урале. Ежегодное мировое производство талька составило в 2000 году 8,4 млн т. Ведущими странами по производству талька являются: Китай (2300 тыс. т.), США (1060 тыс. т.), Финляндия (350 тыс. т.), Ведущими по добыче пирофиллита - Япония (1000 тыс. т.), Корея, Бразилия, Индия. В России добыча талька и талькового камня не превышает 350 тыс. т., а производство талька в 2000 г. составило 16,1 тыс. т. Разрабатываются Онотское м-е талька в Иркутской области и 2 месторождения талькового камня - Шабровское и Сыростанское.

Литература: [3] с.477-482,413-419; [2]с.76-92;[1]с.158-178; [4]с.109-130; [28, 32, 5, 7]

Похожие статьи




(2часа). Магнезит. Тальк - Промышленные типы месторождений полезных ископаемых (неметаллические)

Предыдущая | Следующая