Курс лекций минск бгу 2004 +553. 4 Ббк рецензент ы: доктор геолого-минералогических наук А. К. Карабанов



жүктеу 2.5 Mb.
бет1/15
Дата15.06.2016
өлшемі2.5 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Э. А. ВЫСОЦКИЙ

МЕСТОРОЖДЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Часть I

Черные и цветные металлы


Курс лекций

МИНСК


БГУ

2004

УДК 553.3+553.4


ББК

Р е ц е н з е н т ы:

доктор геолого-минералогических наук А. К. Карабанов

кандидат геолого-минералогических наук Д. Г. Чуйко




Печатается по решению


Редакционно-издательского совета

Белорусского государственного университета

Высоцкий Э. А.

Месторождения металлических полезных ископаемых. Часть I. Черные цветные металлы: Курс лекций/ Э. А. Высоцкий.–

Мн.: БГУ, 2004. –

ISBN
В курсе лекций рассмотрены основные промышленные типы месторождений черных и цветных металлов. Приводятся сведения по геохимии, минералогии, ресурсам, эпохам рудообразования и генетическим типам промышленных месторождений. Описаны наиболее представительные месторождения.

Предназначено для студентов специальности I 51 01 01 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых».

УДК 553.3+553.4

ББК

 Высоцкий Э. А., 2004

 БГУ, 2004

ISBN

ПРЕДИСЛОВИЕ
Последние десятилетия характеризуются гигантским ростом потребления минерального сырья во всех индустриальных странах мира. В сферу промышленного использования непрерывно вовлекаются новые месторождения полезных ископаемых, в том числе расположенные в относительно неблагоприятных климатических условиях, а также залегающие на значительных глубинах.

Главная цель данной дисциплины  дать студентам представление о геолого-промышленных типах месторождений металлических полезных ископаемых, закономерностях их размещения, связи рудных месторождений с определенными геологическими формациями и ознакомить с геологическим строением наиболее типичных из них.

В соответствии с программой курса принят пометальный обзор рудных месторождений. При группировке промышленных типов автор придерживался единой генетической классификации рудных месторождений. Выделялись эндогенная, экзогенная и метаморфогенная серии, а в каждой из них соответствующие группы (например, в эндогенной серии магматическая, пегматитовая, полевошпатовых метасоматитов, грейзеновая, карбонатитовая, скарновая, плутоногенная гидротермальная, вулканогенная гидротермальная, колчеданная и стратиформная группы). Такое деление крайне важно, поскольку все месторождения формировались в связи с процессами, обусловившими развитие земной коры в целом.

В соответствии со сложившейся в СССР и СНГ традицией описание рудных месторождений начинается с черных (железо, марганец, хром, титан, ванадий) и цветных (медь, кобальт, никель, алюминий, свинец, цинк, олово, вольфрам, молибден, висмут, сурьма, ртуть) металлов.

Характеристика месторождений каждого металла или их естественных групп произведена по единой схеме. Вначале сообщаются краткие сведения о геохимии, минералогии, применении в промышленности, далее приводится информация о металлогении, эпохах рудообразования, ресурсах и запасах, описываются промышленные типы месторождений и приводятся характерные их примеры. В основу книги положены материалы, собранные и применяемые автором при чтении курса лекций «Месторождения металлических полезных ископаемых» для студентов-геологов Белорусского государственного университета. Использована также литература, ставшая классической (В. И. Смирнов, П. М. Татаринов, А. И. Гинзбург, Ф. И. Вольфсон, А. В. Дружинин, В. М. Григорьев, Г. Шнейдерхён и др.), на которой обучались многие поколения советских геологов. В подборе материала большую помощь оказали Г. И. Илькевич, Е. А. Никитин, Н. С. Петрова, И. В. Найденков, за что выражаю им всем глубокую благодарность.

В книге содержится информация, способная заинтересовать не только студентов-геологов, но и специалистов, занимающихся изучением рудных месторождений и минеральных ресурсов мира. Критические замечания будут приняты автором и учтены в процессе дальнейшего усовершенствования курса лекций.



Лекция 1. МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЖЕЛЕЗА
КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Первые упоминания о железе встречаются в египетских папирусах, сделанных примерно 4000 лет до н. э. По-видимому, оно было известно лишь в метеоритах. Изделия из железа появились во втором тысячелетии до н. э. в Египте, Ассирии и несколько позже в Индии и Китае. Широкое использование человеком железа для изготовления оружия, орудий труда и других предметов определило смену бронзового века железным (примерно IX–VIII вв. до н. э.). С развитием металлургии мелкие печи, в которых плавились бурые железняки на древесном угле, сменились домнами, выплавляющими чугун из разнообразных железных руд на каменноугольном коксе. Особенно большое развитие черная металлургия получила в XX веке, когда для изготовления специальных сталей начали широко использовать легирующие добавки (Co, Cr, Ni, Mo, W), а затем редкие металлы (Nb, Ta, Zr, Se, Te, V), редкие земли (Ce, La и др.).

Железо, чугун и сталь различаются между собой по содержанию углерода: железо содержит его 0,04–0,2 %, сталь 0,2–1,5 %, чугун 2,5–4 % и более. Содержание S и P в рудах не должно превышать 0,3 %, As 0,07 %, Sn 0,08 %, Zn и Pb 0,01 %, Cu 0,2 %, SiО2 15 %, MgO 12,5 %. Полезными примесями в рудах железа являются Mn, Ti, Ni, Cr, Mo и V.



ГЕОХИМИЯ. Железо является одним из наиболее широко распространенных элементов в земной коре. Его кларк равен 4,65 %. Повышенные концентрации (до двух кларков) наблюдаются в ультраосновных, основных и средних, а также метаморфических породах. В этих породах оно связано с пироксенами, оливином, амфиболом или биотитом. Известно четыре изотопа железа – 54 Fe, 56Fe, 57Fe и 58Fe. Оно обладает двумя устойчивыми валентностями; соединения Fe2+ связаны преимущественно с эндогенными процессами, а Fe3+ – с экзогенными. Коэффициент концентрации железа, представляющий отношения среднего содержания металла в промышленных рудах к его кларку, невысокий и равен 10. Имея много общего в строении атома, в химических и геохимических свойствах, железо вместе с Ti, V, Mn, Cr, Ni, и Co образует одно геохимическое семейство. В гипогенных условиях оно обычно ассоциирует с Ti и V в основных и с Cr, Ni, Co в ультраосновных изверженных породах. В зоне гипергенеза типична ассоциация железа с Al, Mn, реже с Cr, Ni, Co и V. Самородное железо в природе встречается редко. Железо является в основном литофильным и халькофильным элементом, но проявляет также сидерофильные тенденции. Трехвалентное железо устойчиво в растворе лишь при низком pH. При повышении pH резко возрастает гидролиз солей с образованием нерастворимого осадка Fe(OH)3. В случае наличия в растворе электролитов (солей Ca, Mg, щелочных металлов) Fe3+ быстро осаждается. Коллоиды SiO2 и гумусовых веществ предохраняют Fe3+ от коагуляции. Двухвалентное железо менее чувствительно к электролитам, но устойчиво также только в кислой или нейтральной среде.

МИНЕРАЛОГИЯ. Известно около 300 минералов, содержащих железо. Среди них много породообразующих. Промышленное значение имеет относительно небольшая группа минералов. Магнетит Fe3O4 (содержание Fe 72,4 %). Минерал группы ферришпинелей. Образует изоморфный ряд с магнезиоферритом MgFe2O4 и непрерывные ряды с другими шпинелидами. Кристаллизуется в кубической сингонии, кристаллы октаэдрические, реже ромбододекаэдрические и кубические. Характерны агрегаты зернистые, друзы, радиальнолучистые, почковидные, оолитовые, сажистые и др. Сильно магнитен. Черный, иногда с синеватой побежалостью. Черта черная. Блеск полуметаллический до металлического. Твердость 5,5–5,6, удельльная масса 4,8–5,3 г/см3. Магнетит с примесью TiO2 называется титаномагнетитом, а с примесью V2O5 кульсонитом. Гематит Fe2O3 (Fe 70 %) кристаллизуется в тригональной сингонии. Кристаллы пластинчатые, ромбоэдрические, редко призматические и скаленоэдрические. Агрегаты листоватые (железная слюдка, железная роза), чешуйчатые и жирные на ощупь (железная сметана), плотные, скрытокристаллические (красный железняк), натёчные, почковидные (красная стеклянная голова, крововик), землистые, оолитовые и др. Цвет минерала черный, стально-серый. Черта вишнево-красная, блеск полуметаллический, алмазный. Твердость 5–6, удельная масса 5,26 г/ см3. Мартит Fe2O3 (Fe 70 %) – псевдоморфозы гематита по магнетиту. Образуется на месторождениях латеритного выветривания и в железных шляпах. Бурый железняк: природные гидрооксиды железа – гётит (FeOOH) и гидрогётит (FeOOHnH2О) в смеси с гидрооксидами кремнезема и глинистым веществом (Fe 48–63 %). Сидерит FeCO3 (Fe 48,3 %). Существуют изомофные ряды FeCO3 – MgCO3 и FeCO3 – MnCO3. Разновидности марганецсодержащих минералов – манганосидерит, олигонит, магнийсодержащих минералов – сидероплезит, кальцийсодержащих – сидеродот и кобальтсодержащих – кобальтолигонит и кобальтферосидерит. Силикаты железа – шамозит и тюрингит (Fe 27 – 38 %).

Сернистые и мышьяковистые соединения железа (пирит, арсенопирит и др.), несмотря на высокое содержание Fe, не могут являться минералами, представляющими промышленный интерес в качестве руд железа, так как S и As являются вредными компонентами в составе железных руд.



ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Железные руды являются природным сырьем для получения чугуна в доменных печах, железа – внедоменным способом и стали – в бессемеровских конверторах или мартеновских печах. В нефтяной промышленности применяется магнетит в качестве утяжелителя глинистых растворов при бурении глубоких скважин.

Железные руды, пригодные для металлургии, должны иметь определенный минеральный и химический состав, а также физические свойства. Минимальное содержание железа в сырых рудах, пригодных для эксплуатации, допускается в количестве 25–30 %. Титаномагнетитовые руды могут разрабатываться при среднем содержании железа 15–17 % в связи с попутным извлечением из них титана и ванадия.

Минимальное содержание железа в рудах, используемых для плавки в домнах, изменяется в определенных пределах и зависит от минерального типа руд. Для магнетитовых и гематитовых руд содержание железа должно быть не менее 46–50 %; для бурожелезняковых – 37–45 %; для сидеритовых – 30–36 %. Руды с более низким содержанием железа подвергаются обогащению путем рудоразборки, промывки, магнитный и электромагнитной сепарации и других процессов. Из физических свойств железной руды основное значение имеют следующие: плотность, твердость, кусковатость, пористость, газопроницаемость, а также структура и текстура.

РЕСУРСЫ И ЗАПАСЫ. Ресурсы железных руд известны более чем в 130 странах. По данным ГНПП «Аэрогеология» Министерства природных ресурсов РФ по состоянию на начало 1997 г. они оценивались в 1456 млрд т. В недрах Америки сосредоточено 33,3 %, Европы – 29,6 %, Азии – 15,8 %, Австралии и Океании – 12 % и Африки – 9,3 %. Наибольшими ресурсами железных руд обладают Россия – 256 млрд т (включая прогнозные ресурсы категорий P1, P2, и P3), Бразилия – 200 млрд т, Австралия – 165 млрд т и США – 150 млрд т.

Общие запасы железных руд известны в 107 странах. Они составляют 381,3 млрд т, в том числе подтвержденные – 214,3 млрд т. По количеству общих и подтвержденных запасов лидирует Россия: 26,4 % и 26,7 % мировых, соответственно (табл. 1).


Таблица 1

Запасы железных руд (млн т) в некоторых странах [6]


Часть света,

страна


Запасы

общие


Запасы

подтверж-денные



Их %

от мира


Среднее содержание железа, %

Россия

100909

57140

26,7

36

ЕВРОПА

52042

37918

17,7



Великобритания

3137

1920

0,9

26

Германия

2908

920

0,4

28

Украина

30742

26435

12,4

35

Швеция

4600

3000

1,4

53

АЗИЯ

54309

30360

14,2



Индия

12000

5400

2,5

61

Иран

3600

1950

0,9

56

Казахстан

16610

8803

4,1

39

Китай

9000

9000

4,2

33

АФРИКА

52499

22043

10,3



Алжир

5370

1535

0,7

49

Ангола

2075

1000

0,5

47

Габон

1950

1410

0,7

64

Гвинея

4460

2100

1,0

57

Кот-д'Ивуар

3310

1400

0,7

44

Либерия

1600

900

0,4

67

Ливия

2000

1800

0,8

50

Мадагаскар

1350

1025

0,5

55

Сенегал

1300

893

0,4

58

ЮАР

9300

4000

1,9

62

АМЕРИКА

88056

48079

22,5



Бразилия

17000

11000

5,1

58

Венесуэла

4500

2000

0,9

60

Канада

26000

12000

5,6

40

Куба

3000

2600

1,2

42

Перу

3120

1428

0,7

54

США

25000

16000

7,5

24

АВСТРАЛИЯ

32200

18000

8,4

64
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет