Курс лекций минск бгу 2004 +553. 4 Ббк рецензент ы: доктор геолого-минералогических наук А. К. Карабанов
жүктеу/скачать 5.36 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- УДК 553.3+553.4
- Печатается по решению
|
Э. А. ВЫСОЦКИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Часть I Черные и цветные металлы Курс лекций МИНСК
БГУ 2004
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 решениюРедакционно-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
Предназначено для студентов специальности I 51 01 01 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых».
Высоцкий Э. А., 2004 БГУ, 2004
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 (FeOOH) и гидрогётит (FeOOHnH2О) 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.
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]
жүктеу/скачать 5.36 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|