(2часа). Слюды. Графит - Промышленные типы месторождений полезных ископаемых (неметаллические)

Общие сведения, свойства, области применения, генетические типы месторождений, примеры наиболее значимых месторождений и их размещение, ресурсы.

Слюды

В группу слюд входит большое число минеральных видов. Они представляют группу сложных алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных металлов, обладающих специфическими особенностями, Все они кристаллизуются в моноклинной сингонии, обладают весьма совершенной спайностью по пинакоиду, что позволяет расщеплять их на тончайшие гибкие эластичные пластинки; их окраска варьирует от бесцветной до зеленовато-коричневой, почти черной; плотность 2,7-3,1; твердость 2-3. Из них наиболее промышленно-ценные слюды - крупнокристаллические мусковит и флогопит. Применение в промышленности обусловлено следующими их свойствами: 1) способностью, благодаря весьма совершенной спайности расщепляться на тончайшие ровные листки (вплоть до толщины в несколько мкм); 2) высокой механической прочностью и гибкостью даже очень тонких листов слюды; 3) исключительно высокими электроизоляционными свойствами; 4) химической стойкостью и влагостойкостью; 5) термической стойкостью; 6) прозрачностью (и почти полной бесцветностью в тонких пластинках); 7) высоким двупреломлением.

В промышленности используются два вида сырья, достаточно резко различающихся по областям их применения и в определенной степени -- по источникам получения: листовая слюда и мелкочешуйчатая слюда. Наиболее ценным сырьем является листовая слюда, мелкочешуйчатые же разности либо получают как отходы при переработке листовой слюды,/либо (реже) добывают специально при разработке некоторых типов месторождений.

Качество листовой слюды как сырья для электро - и радиотехнических изделий определяется сочетанием указанных свойств, а также размером кристаллов, наличием или отсутствием в них дефектов. Для мусковита и флогопита большое влияние на механические свойства пакетов слюды оказывают различные дефекты, встречающиеся в природных кристаллах: трещиноватость, зажимистость, ельчатость, клиновидность, морщинистость, прорастание слюды другими минералами, газовые включения и др

Слюда широко используется в промышленности, сельском хозяйстве, транспорте, в быту и других сферах потребления.

Мусковит. Области использования листового и нелистового мусковита во многом сильно отличаются. До 80% листовой слюды идет на нужды электроники и электротехники для производства высококачественных,-конденсаторов, применяется в аппаратуре для авиационной и ракетной техники, в атомных установках; используется в телевизионной технике, радиолокационных станциях, для изготовления смотровых окон котлов высокого давления и других резервуаров, в медицинской технике, в лазерных приборах. Всего в развитых странах ежегодно расходуется более 12 тыс. т. листового мусковита. Самые крупные потребители - Россия, США, Япония, Великобритания, Франция, ФРГ. Из них только Россия имеет и использует собственную сырьевую базу.

Нелистовой мусковит в дробленом или молотом виде применяется в электротехнике, цементной, резиновой и лакокрасочной промышленности, производстве шин, пластмасс, гидроизоляционных материалов и др. Годовая мировая добыча и переработка этого сырья составляет 200-220 тыс. т,

Флогопит. Используется в производстве электроизоляционных изделий разного назначения, для изготовления смотровых окон промышленных печей и бытовых приборов, в производстве рубероида, специальной бумаги, резинотехнических изделий, применяется при изоляции зон поглощения и цементирования нефтяных и газовых скважин в качестве инертного наполнителя буровых и цементных растворов.

Вермикулит (гидрослюда). Главным промышленным свойством вермикулита является его способность вспучиваться при нагревании с увеличением объема в 8-10 раз. Используется в строительстве для производства теплоизоляционных бетонов, теплоизоляционных изделий. Большое применение вермикулит получил при изготовлении огнезащитных плит, при разливке и прокате стали, для улавливания цветных металлов в сточных водах металлургических комбинатов. Как тепло - и звукоизоляционный материал вермикулит используется в авиационной и автомобильной промышленности, в холодильниках. В растениеводстве - в гидропонике, мелиорации.

Промышленно-генетические типы месторождений мусковита:

    1. Пегматитовый (месторождения Мамско - Чуйской и Карело-Кольской провинций, месторождения Индии, Бразилии, Зимбабве). 2. Грейзеновый (Спокойнинсское месторождение в Читинской области - Россия); 3. Метаморфический (Кулетское месторождение - Казахстан); 4. Магматический (месторождение Спрус Пайн - США)

Пегматитовый тип. Слюдоносные гранитные пегматиты являются единственным промышленным источником листового мусковита. Промышленные месторождения приурочены к областям ультраметамофизма и формируются на глубинах 6-8км. Пегматитовые тела встречаются группами, образующими пегматитовые поля, которые объединятся в зоны, протяженность последних может достигать первых сотен километров при ширине 10 -20км. Морфология тел весьма разнообразна: жилы, линзы, штоки, ветвящиеся тела, согласнве и секущие по отношению к вмещающим метаморфическим породам. Размеры жил достигают сотен метров в длину при мощности от метров до первых десятков метров. Преобладающими минералами являются мусковит, кварц, полевые шпаты, биотит. Могут присутствовать апатит, турмалин, гранат. Пегматитовые месторождения являются комплексными, наряду с мусковитом добываются полевые шпаты и кварц.

К основным мусковитоносным районам относятся Мамско-Витимский в Восточной Сибири и Карело-Кольский. За рубежом наиболее крупные пегматитовые месторождения мусковита находятся в Индии и Бразилии.

Природными источниками мелкочешуйчатого мусковита являются грейзены, в которых мусковит может извлекаться как попутный компонент при добыче редкометалльных руд. Так в грейзеновом Спокойнинском месторождении основным полезным ископаемым является вольфрам.

Метаморфические месторождения мелкочешуйчатого мусковита представлены мусковитовыми и двуслюдяными кристаллическими сланцами, содержащими иногда технические гранаты и графит.

Магматические месторождения представлены мусковитовыми, двуслюдяными и аляскитовыми гранитами, в которых содержание мусковита составляет 5 -15%. Крупным разрабатываемым месторождением такого типа является месторождение Спрус Пайн (США). Здесь слюдистые и амфиболовые гнейсы и сланцы рассечены телами аляскитов размером 3х1,5 км. Запасы мелкочешуйчатого мусковита до глубины 15м составляют 50 млн. т и полевого шпата -200 млн. т.

Промышленно-генетические типы месторождений флогопита:

    1. Скарновый (Алданские месторождения) 2. Карбонатитовый (Ковдорское месторождение в Мурманской области), Скарновые месторождения образуются в зонах контактов магнезиальных метаморфических пород с внедряющимися в них гранитными интрузиями, Состав скарнов в основном флогопид-диопсидовый, Форма рудных тел пластообразная, жильная, гнездообразная.

Карбонатитовые месторождения образуются только в условиях платформенного режима на щитах и платформах, в областях завершенной складчатости. Особенностью флогопитовых месторождений является их тесная связь с интрузивными комплексами щелочно-ультраосновного состава. Такие комплексы формируют сложные многофазные интрузии центрального типа, развитие которых начинается с внедрения ультраосновных пород; более поздние магматические образования представлены ийолит-уртитами, нефелиновыми сиенитами; становление комплекса завершается собственно карбонатитами. Всему процессу становления щелочно-ультраосновных комплексов с карбонатитами свойственно сочетание магматических и метасоматических процессов. Флогопит возникает на разных стадиях при воздействии щелочных растворов на магнезиальные породы.

Наиболее важные по масштабам и качеству сырья скопления флогопита возникают до начала собственно карбонатитовых стадий процесса, после формирования щелочных пород, за счет метасоматического замещения флогопитом гигантозернистых разностей гипербазитов. Так основное флогопитоносное тело Ковдорского месторождения приурочено к зоне контакта гипербазитов и щелочных пород. Промышленная флогопитоносность тяготеет к гигантозернистым метасоматитам, которые размещаются в зоне контакта оливинитов с пироксенитами. На Ковдорском месторождении промышленная зона огибает оливинитовое ядро в виде подковы длиной в 8-10 км и мощностью до 1км. Флогопитовые рудные тела в этой зоне имеют линзовидную и жилообразную формы. Главная залежь - линза мощностью 10-100м прослеживается на несколько сотен метров В наиболее богатых рудных телах выход забойного сырца может составлять 400--500 кг/м3, иногда до 1000 кг/м3, а промышленного сырца 25--30 % по отношению к забойному сырцу; выход мелкочешуйчатой слюды -- от 35 до 50 % от объема горной массы.

Флогопитовые месторождения карбонатитового типа являются комплексными, сочетающими ряд рудных компонентов (Fe, Ti, Nb, Zr, TR, иногда Си, Pb и др.) и неметаллических полезных ископаемых (флогопит, апатит, вермикулит, флюорит, карбонатные породы). На Ковдорском месторождении кроме флогопита добывается вермикулит, получают магнетитовый, апатитовый и бадделеитовый концентраты.

В России известны два района флогопитоносных карбонатитов - Маймеча-Котуйский на севере Сибирской платформы (м-е Маган) и Карело-Кольский (м-е Ковдорское)

Промышленные месторождения вермикулита связаны с зонами выветривания месторождений флогопита и биотита (Ковдорское месторождение - Россия, Каратасское месторождение - Казахстан).

Мировые прогнозные ресурсы мусковита оцениваются в десятки миллиардов тонн. Наибольшим разведанным и прогнозным потенциалом обладают Индия, Россия, Бразилия, их разведанные и прогнозные ресурсы листового мусковита составляют около 10 млн т, что больше, чем во всех остальных государствах мира.

Россия располагает четырьмя флогопитоносны-ми районами с суммарными запасами 8,4 млн т, в том числе 92,3% - в Ковдорском месторождении (Кольский п-ов). Значительным сырьевым потенциалом флогопита обладают Канада, Малагасийская Республика, КНДР.

Мировые запасам вермикулита составляют порядка 200 млн т. Суммарные запасы вермикулита России составляют 47 млн т, из которых 43 млн т сосредоточено в Ковдорском месторождении.

Графит (С)

Единственный минералообразующий элемент графита - углерод. Свойства графита зависят от его кристаллической структуры. В отличие от алмаза она имеет слоистое строение. В связи с низкой твердостью и весьма совершенной спайностью графит легко оставляет след на бумаге, жирен на ощупь. Эти свойства графита обусловлены слабыми связями между атомными слоями. Графит имеет низкую удельную теплоемкость и высокую температуру плавления (3850° С). Благодаря этому, графит обладает чрезвычайно высокой огнеупорностью. Кроме того, он хорошо проводит электричество и тепло, не уступая по этим свойствам ряду металлов, устойчив при воздействии многих кислот и других химических реагентов, легко смешивается с другими веществами, отличается малым коэффициентом трения, высокой смазывающей и кроющей способностью. Все это привело к уникальному сочетанию в одном минерале важных свойств. Поэтому графит широко используется в промышленности.

Графитовые руды подразделяются на явнокристаллические (плотнокристаллические и чешуйчатые) и скрытокристаллические. Содержание углерода в минеральном агрегате (концентрате) определяет качество графита.

Благодаря своим уникальным свойствам графит находит применение в различных отраслях промышленности. Он широко используется в качестве огнеупорного материала, который в основном (до 70%) потребляется в черной и цветной металлургии. Как электропроводящий и химически стойкий материал графит применяется в электротехнике, химической и нефтехимической промышленности; в качестве смазочного материала -- в машиностроении, где используется для смазки трущихся деталей машин и приборов, а также при обработке металлов давлением. Находит применение графит также в производстве строительных материалов, красок и т. п.

В литейном производстве применяют в составе формовочных смесей, для присыпок, натирки стержней. Наиболее графитоемким является производство огнеупорных кирпичей и плавильных тиглей для выплавки особых сталей, цветных и благородных металлов.

В электротехнической промышленности графит используется для изготовления электродов, щелочных аккумуляторах. Одной из традиционных областей применения природного графита является производство карандашей.

Используется графит при производстве резины, копировальной бумаги, синтетических алмазов. В атомной промышленности из графита изготавливаются блоки и детали ядерных реакторов

В России и за рубежом основными потребителями графита являются металлургия, машиностроение, электротехника, химия и нефтехимия, карандашное производство.

Промышленно-генетические типы месторождений графита.

Выделяют 5 типов месторождений графита:

    1. Магматические месторождения. Месторождения плотно-кристаллического, чешуйчатого и скрытокристаллического графита образуются путем кристаллизации из магм кислого и щелочного состава. Плотно-кристаллический графит образует неравномерные скопления в штоках, гнездах, жилах; содержание его достигает 85%. Небольшие по запасам, но содержат высококачественный, плотно-кристаллический графит (Черемшанское и Миасское месторождения на Урале); 2. Контактово-метасоматические месторождения локализуются в зоне контакта интрузий с карбонатными породами, К месторождениям такого типа относится Ботогольское месторождение в Восточных Саянах расположенное в зоне контакта осадочных и метаморфических пород с интрузией нефелиновых сиенитов. В нефелиновых сиенитах и в кристаллических известняках вблизи контакта находится около 30 рудных тел различной формы и размеров. Наиболее крупный из них Корнельский шток размерами 50х35м в плане и 80м глубиной. Наиболее богатые массивные плотно-кристаллические руды содержат 60 -98% углерода, более бедные полосчатые и вкрапленные от 5% до 20%, но они легко обогащаются. Таким образом, месторождения этого типа сравнительно небольшие по масштабам, но содержат высококачественный, плотнокристаллический графит. 3. Высокотемпературные гидротермальные месторождения залегают в виде жил и линз среди гнейсов и кристаллических сланцев. Графитовые жилы мощностью до нескольких метров и протяженностью до несколько десятков метров образуют серии и группы на крыльях антиклинальных складок. Жилы зональные, сложены в центре плотнокристаллическим графитом, а у зальбандов - крупночешуйчатым графитом. К типичным для этого типа принадлежат месторождения Шри-Ланка. 4. Метаморфические в гнейсовых комплексах являются основным промышленным типом месторождений графита. Высококачественные чешуйчатые графитовые руды образовались за счет рассеянного органического вещества в условиях глубокого регионального метаморфизма. Чешуйчатые вкрапленные руды образуют пластообразные и линзовидные тела с содержанием графита 2-30%. Завальевское месторождение входит в группу месторождений Украинского кристаллического массива, имеющих большую промышленную ценность благодаря высокому качеству графита, большим масштабам оруденения, легкости обогащения руд и возможности разработки открытым способом. Графитоносная толща состоит из нескольких горизонтов гнейсов, содержащих крупночешуйчатый графит. Месторождения такого типа имеются на восточном склоне Южного Урала, в Прибайкалье и на Дальнем Востоке. 5. Метаморфизованные в зоне контакта каменных углей с магматическими породами в результате контактового (термального) метаморфизма. Графитоносные тела имеют пластовую форму и сложены скрытокристаллическимграфитом. В Тунгузской графитоносной провинции, приуроченной к окраине Тунгузского каменноугольного бассейна, имеется несколько подоьных месторождений(Ногинское, Курейское и др.) Это пологозалегающие пачки пластов, состоящих из скрытокристаллического, иногда чешуйчатого графита с примесью пирита, кальцита, апатита. Мощность пластов составляет 6-20м. Месторождения считаются крупными, запасы графита в них составляют миллионы тонн.)

Мировые извлекаемые запасы графита всех разновидностей оцениваются в 1500 млн. т, а его мировое производство (добыча) (тыс. т) составляло в 1990 г. -- 669, в 1991 г. -- 621; крупными производителями графита являются КНР (185), Южная Корея (101), Украина (48,3), Россия (46,5), Австрия (39,4), Мексика (37). А производство наиболее ценного кристаллического графита в мире составило в 2000г - 478,8 тыс т.: из них в Китае -200 тыс. т.; в России - 7,45 тыс т., что не обеспечивает потребностей нашей страны.

Литература: [3] с.359-375; [2] с.42-64; [4] c.132-151, 231-241; [1] с. 93-119; [27,30, 3].

Похожие статьи




(2часа). Слюды. Графит - Промышленные типы месторождений полезных ископаемых (неметаллические)

Предыдущая | Следующая