нікелю, кобальту, олова, вольфраму і молібдену

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Родовища

нікелю, кобальту, олова, вольфраму і молібдену

1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є набуття студентами знань про генетичні типи родовищ нікелю, кобальту, олова, вольфраму, молібдену і практичне встановлення генезису руд даних металів.

Завдання роботи:

- засвоїти теоретичний матеріал про генетичні типи родовищ нікелю, кобальту, олова, вольфраму і молібдену;

- навчитися визначати генезис руд нікелю, кобальту, олова, вольфраму і молібдену на основі вивчення текстурних і структурних особливостей взірців (штуфів) рудної сировини.

2 Основні теоретичні положення

2.1 НІКЕЛЬ

2.1.1 Загальна характеристика

Нікель уперше відкритий, як окремий хімічний елемент, у 1751 році шведським хіміком А. Кронстедтом.

У невеликих кількостях нікель видобувався ще у XVII столітті в Рудних горах, але промислове його використання почалось лише у кінці XIX століття.

Нікель використовується, як добавка при виготовленні різноманітних сталей і чавунів, а також у сплавах із міддю, хромом, алюмінієм, свинцем, кобальтом, марганцем, сріблом, золотом. Він додає сплавам міцність, в’язкість, легкість, антикорозійні, теплопровідні та електропровідні властивості.

Нікель отримують з нікелевих, мідно-нікелевих, кобальт-нікелевих і залізо-нікелевих руд.

До багатих сульфідних руд відносяться руди із вмістом нікелю більше 1%, до рядових руд – 0,5-1 %, до бідних руд – 0,1-0,5 %. До багатих силікатних руд відносяться руди із вмістом нікелю більше 2 %, до рядових руд – 1,3-2 %, до бідних руд – 1-1,3 %.

2.1.2 Геохімія і мінералогія

Кларк нікелю 4,8^.10^-3 %. Густина нікелю 8,9 г/см³, температура плавлення 1452 ^оС, колір сріблясто-білий.

Коефіцієнт концентрації нікелю 200. Його кларк збільшується від кислих порід до основних і далі до ультраосновних.

Промислові скупчення нікелю виникають в результаті розкристалізації сульфідного магматичного розплаву після ліквації в межах магматичного тіла. При цьому виникають сульфідні мідно-нікелеві руди.

Також промислова концентрація нікелю можлива у гранітоїдних магмах на постмагматичному етапі в результаті гідротермальних процесів. При цьому утворюються поклади комплексних руд нікелю, кобальту, миш’яку, сірки, інколи з вісмутом, сріблом і ураном.

У екзогенних умовах нікель накопичується в корі вивітрювання у результаті хімічного вивітрювання олівіну і серпентину. Підземними водами нікель переноситься у розчинному стані (у вигляді бікарбонату Ni(HCO₃)₂) у нижні горизонти кори вивітрювання, де відкладається у вигляді силікатних руд.

Відомо 45 мінералів нікелю. Серед них основними мінералами сульфідних руд є: пентландит (Fe, Ni)S (22-42 % нікелю), мілерит NiS (65 %), нікелін NiAs (44), хлоантит NiAs_3-2 (4,5-21,2), полідиміт Ni₃S₄ (40-54) і герсдорфіт NiAsS (26-40). Мінералами силікатних руд є: гарнієрит NiO^.SiO₂^.H₂O (NiO 46 %), непуїт 12NiO^.3SiO₂^.2H₂O (20-46), ревдинскіт 3(Ni, Mg)O^.2SiO₂^.2H₂O (46 %) і нікельмістячий нонтроніт Fe₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂^.nH₂O.

2.1.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні типи родовищ нікелю: 1) магматичні; 2) гідротермальні плутоногенні; 3) вивітрювання.

Додаткова інформація про генетичні типи родовищ нікелю наведена в наступній таблиці:

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Магматичні лікваційні	Піротин, халькопірит, пентландит, магнетит, пірит, борніт, кубаніт, нікелін, мілерит	Росія (Красноярський край – Талнах-Октябрська група, Кольській півострів – Печенга, Гонча), Фінляндія (Порі), Швеція (Клева), Канада (Садбері), ПАР (Бушвельд), Австралія (Камбалда)
Гідротермальні плутоногенні	Нікелін, шмальтин, хлоантит, арсенопірит, кобальтин, халькопірит, борніт, сфалерит, галеніт, самородне срібло	Росія (Тува – Ховуакси), Марокко (Бу-Азер), Канада (Ельдорадо), Рудні гори, Україна (Деренюське, Девладівське, Тернівське).
Вивітрювання	Гарнієрит, нонтроніт, ревдинскіт, непуїт	Росія (Урал – Кемпірсайське, Акермановське, Сахарінське), Нова Каледонія, Індонезія, Куба, Бразилія. США, Австралія, Греція, Албанія

2.2 КОБАЛЬТ

2.2.1 Загальна характеристика

Кобальт використовувався ще за 5 тис. років до н. е. у Єгипті, як природний забарвник. Вперше, кобальт виділений, як окремий хімічний елемент у 1735 р. шведським хіміком Г. Брандтом. Широке його використання почалось у першій половині ХХ століття. Кобальт використовується при виготовленні термостійких сплавів, магнітних сплавів, твердих сплавів швидкісноріжучих сталей, до складу яких також входять хром, молібден, нікель та ін. Радіоактивний ізотоп кобальту використовується у медицині, а також у дефектоскопії металів. Крім того, кобальт використовується у хімічні промисловості у якості каталізатора, а також для виготовлення емалей і фарб.

2.2.2 Геохімія і мінералогія

Кларк кобальту 1,8^.10^-3 %. Густина 8,83 г/см³, температура плавлення 1493 ^оС, колір білий з червонуватим відтінком.

Коефіцієнт концентрації невисокий – 100. Вміст кобальту збільшується від кислих магматичних порід до ультраосновних.

У магматичних породах кобальт концентрується разом з нікелем і генетично пов’язаний з ультраосновними і основними магмами. У родовищах гідротермального походження кобальт пов’язаний з кислими гранітоїдами, з вогнищ яких він виноситься гідротермальними розчинами разом із залізом і нікелем у вигляді сульфідних, галоїдних і миш’якових сполук.

При екзогенних процесах кобальт концентрується в корах вивітрювання гіпербазитових масивів разом із силікатними рудами нікелю. Інколи, кобальт асоціює з водними сполуками марганцю (азболанові руди).

При метаморфічних процесах відбувається невелика концентрація кобальту в піриті.

Основними мінералами первинних кобальтових руд є: кобальтистий пентландит (Fe, Ni, Co)₉S₈ (до 3% кобальту), лінеїт Co₃S₄ (40-53 %), кобальтин Co, AsS (35-41 %), глаукодот (це арсенопірит з великим вмістом кобальту) (Co, Fe)AsS (23 %), скутерудит (Ni, Co)As₃ (16-20 %), сафлорит (Co, Fe)AsS₂ (10-30 %). У зоні вивітрювання утворюється азболан m(Co, Ni)O₂^.MgO₂^.nH₂O (до 19 %), а у зоні окислення ендогенних руд кобальту – еритрин Co₃As₃O₈^.8H₂O (10-29 %), який має лише пошукове значення.

2.2.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні промислові типи родовищ кобальту: 1) магматичні; 2) скарнові; 3) гідротермальні плутоногенні; 4) гідротермальні вулканогенні; 5) стратиформні; 6) вивітрювання.

Додаткова інформація про генетичні типи родовищ кобальту наведена в наступній таблиці:

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Магматичні лікваційні	Пентландит	Росія (Східна Сибір – Талнах, Октябрське, Кольський півострів – Печенга), Канада – Садбері
Скарнові	Кобальтмістячий пірит	Казахстан (Соколовське, Сарбайське), Азербайджан (Дашкесанське), Росія (Абаканське)
Гідротермальні плутоногенні	Глаукодот, кобальтин	Росія (Тува – Ховуакси, Північний Схід – Сейм- чан), Мароко (Бу-Азер), Німеччина (Шнееберг), Норвегія (Консберг), Австралія (Маунт-Кобальт)
Гідротермальні вулканогенні	Кобальтин, арсенопірит, скутерудит, сафлорит	Канада (Кобальт, Гоуганда)
Стратиформні	Мідисті пісковики	Замбія (Чамбіши, Нчанга), Заїр
Вивітрювання	Азболан, кобальтмістячий нонтроніт	Росія (Урал – Кемпірсайське, Акермановське, Сахарінське), Нова Каледонія, Індонезія, Куба, Бразилія. США, Австралія, Греція, Албанія.

2.3 ОЛОВО

2.3.1 Загальна характеристика

Олово у сплавах з міддю (бронза) люди почали використовувати у кінці IV століття до н. е. Вперше бронзу виготовляли у країнах Сходу. До 1800 р. до н. е. виробництво бронзи в Китаї отримало значний розвиток. В Єгипті знайдений бронзовий жезл, створення якого відносять до 3700 років до н. е. У ті роки олово видобували з розсипів. У 1500-1200 роках до н. е. фінікіянами були відкриті розсипні родовища олова Англії (острови, де було знайдено олово називались Каситериди). Корінні родовища олова у Європі (Рудні гори) почали розробляти у XII-XIV століттях.

Олово знайшло широке використання завдяки своїй легкоплавкості, м’якості, ковкості, хімічній стійкості, властивості давати нетоксичні високоякісні сплави. Олово використовується у харчовій, авіаційній, автомобільній, суднобудівельній, радіотехнічні промисловості, а також при виробництві фарб, скла, у текстильній промисловості та ін.

Олово видобувають з олов’яних, олово-вольфрамових, олово-срібних і олово-поліметалічних руд.

2.3.2 Геохімія і мінералогія

Кларк олова 2,5^.10^-4 %. Густина 7,29 г/см³, температура плавлення 231,9 ^оС, колір сріблясто-білий.

Коефіцієнт концентрації олова 2000. Збільшення вмісту олова спостерігається від ультраосновних і основних порід до кислих.

Ендогенні промислові скупчення олова пов’язані із кислими магматичними породами – гранітами і гранодіоритами. Олово може виноситись постмагматичними розчинами у вигляді комплексних фтористих сполук і при сприятливих умовах випадати в осад у вигляді мінералу каситериту.

В екзогенних умовах каситерит стійкий і утворює розсипи.

Відомо до 20 мінералів олова. Промислове значення мають: каситерит SnO₂ (78,6 %), станін Cu₂FeSnS₄ (27,7 %), тиліт PbSnS₂ (30,4 %), франкеїт Pb₅Sn₃Sb₂S₁₄ (17 %), циліндрит Pb₃Sn₄Sb₂S₁₄ (26 %). Основне і переважне значення має мінерал каситерит.

2.3.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні промислові типи родовищ олова: 1) пегматитові; 2) скарнові; 3) грейзенові; 4) гідротермальні плутоногенні; 5) гідротермальні вулканогенні; 6) розсипні.

Найбільш розповсюдженими є гідротермальні плутоногенні родовища.

Додаткова інформація про генетичні типи родовищ олова наведена в наступній таблиці:

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Пегматитові	Каситерит, сподумен, петаліт, амблігоніт, танталіт, вольфраміт	Росія (Східна Сибір), Заїр (Маноно-Кітотоло), США (Сілвер Хіл), Канада (Берд Рівер)
Скарнові		Росія (Далекий Схід – Ярославське, Карелія – Піткяранта, Кітеля), Китай (Лао чан), Індонезія (Клапа), Мексика (Сан-Антоніо)
Грейзенові	Каситерит, вольфраміт, арсенопірит, цинвальдит, піротин, вісмутин, магнетит	Росія (Чукотка – Екуг, Якутія – Кестер, Бутигичаг, Забайкальє – Етика), Німеччина – Альтенберг), США (Аляска – Лост-Рівер), Китай (Ліму)
Гідротермальні плутоногенні	Каситерит, піротин, арсенопірит, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Чукотка – Валькумей, Якутія – Депутатське, Еге-Хая, Примор’я – Хрустальне, Забайкалья – Хапчеранга), Англія – Крофті), Канада (Маунт-Плезант)
Гідротермальні вулканогенні	Каситерит, станін, вісмутин, арсенопірит, піротин, франкеїт, вольфраміт, халькопірит, сфалерит, галеніт, аргентит, джемсоніт, срібло, гематит	Росія (Далекий Схід – Джалінда, хін ганське), Болівія (Унція-Лалагуа, Потосі, Оруро), Мексика (Дуранга), Японія (Акенобе)
Розсипні елювіальні, делювіальні, алювіальні, прибережно-морськи	Каситерит, колумбіт, танталіт, сподумен, вольфраміт, золото, топаз, турмалін, циркон, магнетит	Росія (Чукотка – Пиркикай, Якутія – Депутатське), Індонезія (Банка), Таїланд (Чанват), Китай (Нюшипо), Бразилія (Родонді), Нігерія (Джос)

2.4 ВОЛЬФРАМ

2.4.1 Загальна характеристика

Вольфрам був відкритий шведським хіміком К. Шееле у 1784 році, але довго не знаходив використання. Лише у 1898 році було встановлено, що сталь, яка містить вольфрам, може використовуватись для виготовлення швидкісно ріжучих інструментів. Легування сталей вольфрамом підвищує їхню твердість, тугоплавкість, пружність і кислотостійкість.

Вольфрам також використовують при виробництві термостійких сплавів, необхідних для виготовлення електроламп. Вольфрам отримують з вольфрамових, молібден-вольфрамових, олов’яно-вольфрамових, вісмут-вольфрамових і поліметалічно-вольфрамових руд.

2.4.2 Геохімія і мінералогія

Кларк вольфраму 1,3^.10^-4 %. Густина 19,3 г/см³, температура плавлення 3395 ^оС, колір сріблясто-білий.

Коефіцієнт концентрації вольфраму 5000. Середній вміст вольфраму у магматичних породах змінюється у незначних межах, трошки збільшуючись у кислих породах.

Джерелом ендогенної концентрації вольфраму є гранітні магми. Вольфрам переноситься гідротермальними розчинами. Випадання мінералів вольфраму з розчинів починається при температурах менше 350-400 ^оС.

В екзогенних умовах мінерали вольфраму створюють розсипи. Деяке накопичення вольфраму (до деяких відсотків) відбувається у морських теригенних і карбонатних відкладах, збагачених залізом, марганцем і вуглистою речовиною. У континентальних умовах збільшення його вмісту інколи спостерігається в пластах вугілля і водах солених озер.

Серед мінералів вольфраму основне промислове значення мають: вольфраміт (Mn, Fe)WO₄ (60,5 %), ферберит FeWO₄ (60,5 %), гюбнерит MnWO₄ (60,7 %), шеєліт CaWO₄ (63,9 %).

На вольфраміт і гюбнерит приходиться 75 % світового видобутку вольфраму.

2.4.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні генетичні типи промислових родовищ вольфраму: 1) скарнові; 2) грейзенові; 3) гідротермальні плутоногенні; 4) гідротермальні вулканогенні; 5) розсипні; 6) метаморфогенні.

Додаткова інформація про генетичні типи родовищ вольфраму наведена в наступній таблиці:

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Скарнові	Шеєліт, молібденіт, каситерит, магнетит, піротин, пірит, арсенопірит, вольфраміт, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Далекий Схід – Восток II), Середня Азія (Інкічке, Койташ), Південна Корея (Санг-Донг), Китай (Хуанподі)
Грейзенові	Вольфраміт, молібденіт, каситерит, магнетит, пірит, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Забайкалля – Спокойнінське), Казахстан (Акчатау), Німеччина (Садисдорф). Франція (Монтебрас), Монголія (Югодзир), Австралія (Вольфрам Кемп)
Гідротермальні плутоногенні	Вольфраміт, гюбнерит, шеєліт, каситерит, молібденіт, арсенопірит, піротин, пірит, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Чукотка – Іультин, Забайкалля – Букука, Чікой), Казахстан (Кайракти, Богути), Португалія (Панаскуейра). Монголія (Тумен-Цокто), Канада (Ред-Роуз)
Гідротермальні вулканогенні	Ферберит, шеєліт, антимоніт, арсенопірит, пірит, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Забайкалля – Ново-Іванівське), Середня Азія (тагор, Ікар), Китай (Усин, Сиань), Японія (Акенобе, Аспо), Туреччина (Гюмюслер)
Розсипні	Каситерит, вольфраміт, гюбнерит, шеєліт	Росія (Магаданська обл. – Іультин, Якутія – Омчикандин), Казахстан (Кара-Оба, Богути), Бірма (Хейда), Китай, Індонезія, Таїланд, Конго, Болівія
Матаморфогенні	Шеєліт	Австралія (Тукс, Фелбертал), Португалія (Лагоса), Норвегія (Біндал)

2.5 МОЛІБДЕН

2.5.1 Загальна характеристика

Молібден був відкритий шведським хіміком К. Шееле у 1778 році, але почав використовуватись на початку ХХ століття під час першої світової війни.

Молібден в основному (85-90 %) використовується у металургії для легування сталей і створення сплавів з ванадієм, вольфрамом, міддю і нікелем, а також з вуглецем (карбіди). Крім того, молібден використовується в електротехніці, хімічній, нафтопереробній промисловості, у якості мікроелементу добрив.

Молібден отримують з молібденових, вольфрам-молібденових, мідно-молібденових і уран-молібденових руд.

2.5.2 Геохімія і мінералогія

Кларк молібдену 1,1^.10^-4 %. Густина 10,32 г/см³, температура плавлення 2620 ^оС, колір сріблясто-сірий.

Коефіцієнт концентрації молібдену 5000. Середній вміст молібдену збільшується від ультраосновних магматичних порід до кислих.

Основний мінерал молібденових руд – молібденіт MoS₂ (60 % молібдену). Другорядне значення має молібдошеєліт Ca(Mo, W)O₄ (0,5-15 %), відомий в деяких скарбових родовищах. Дуже невелике значення мають: повеліт CaMoO₄ (48 %), феримолібдит Fe₂O₃^.2MoO₃^.7H₂O (60 %) і вульфеніт PbMoO₄ (46 %), розвинуті в зонах окислення корінних руд.

2.5.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні генетичні типи промислових родовищ молібдену: 1) скарнові; 2) грейзенові; 3) гідротермальні плутоногенні; 4) гідротермальні вулканогенні.

Додаткова інформація про генетичні типи родовищ молібдену наведена в наступній таблиці:

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Скарнові	Молібденіт, пірит, шеєліт, халькопірит, магнетит, сфалерит, галеніт, срібло, золото	Росія (Тирниауз), Казахстан (Каратас), Мароко (Азгур), Бразилія (Куїхаба)
Грейзенові	Молібденіт, вольфраміт, вісмутин, каситерит, магнетит, пірит. Халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Забайкалля – Булуктай), Казахстан (Конрад, Акчатау, Жанет), Монголія (Югодзир), Аргентина (Серро-Асперо)
Гідротермальні плутоногенні	Молібденіт, вольфраміт, каситерит, шеєліт, пірит, арсенопірит, піротин, вісмутин, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Далекий Схід – Умальта, Забайкалля – Бугдая, Жирекен, Шахтама), Казахстан (Шалгія), Норвегія (Кнабен)
Гідротермальні вулканогенні	Молібденіт, уранініт, кофініт, пірит, арсенопірит	США (Кляймакс), Чилі (Чукікамата), Арменія (Каджаран), Казахстан (Коунрад), Канада

3 Виконання роботи

На даному лабораторному занятті студенти засвоюють з допомогою викладача теоретичний матеріал про різноманітні генетичні типи родовищ нікелю, кобальту, олова, вольфраму і молібдену, а також практично вивчають текстурні і структурні особливості взірців рудної сировини з метою встановлення їхнього генезису. Вивчення взірців проводиться за наступною послідовністю: мінеральний склад, загальна характеристика мінеральних індивідів і агрегатів для кожного окремого мінералу, текстура руди, структура руди, варіанти генезису руди, які корисні компоненти (хімічні елементи, сполуки, мінерали) можуть вилучатись з даної руди.

4 Звіт з лабораторної роботи

4.1 Оформлюється кожним студентом індивідуально за загальними вимогами.

4.2 Повинен містити: мету, завдання, основні теоретичні положення, порядок виконання роботи, результати досліджень, згідно отриманого індивідуального завдання та перелік літературних джерел.

4.3 Звіт захищається кожним студентом індивідуально. Студент повинен знати основні теоретичні положення і розповісти викладачу про виконання ним, отриманого завдання.

5 Питання для самоконтролю

1 Які властивості і яке практичне значення мають нікель, кобальт, олово, вольфрам і молібден?

2 Назвіть рудоутворюючі мінерали нікелю.

3 Назвіть рудоутворюючі мінерали кобальту.

4 Назвіть рудоутворюючі олова.

5 Назвіть рудоутворюючі мінерали вольфраму.

6 Назвіть рудоутворюючі мінерали молібдену.

7 Дайте характеристику генетичних типів родовищ нікелю.

8 Дайте характеристику генетичних типів родовищ кобальту.

9 Дайте характеристику генетичних типів родовищ олова.

10 Дайте характеристику генетичних типів родовищ вольфраму.

11 Дайте характеристику генетичних типів родовищ молібдену.

Література

1 Азроян Г. Н. Лабораторний практикум з курсу "Корисні копалини". - Івано-Франківськ: Факел, 1999, с. 33-42.

2 Геологія і корисні копалини України (атлас). Байсарович М. М., Бєланов В. М., Бородулін М. А. та ін. /Гол. ред. Галецький Л. С. - Київ: Інститут геологічних наук НАН України, 2001. - 168 с.

3 Красулин В. С. Справочник техника-геолога.3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1986, с. 207-232.

4 Смирнов В. І. Геологія корисних копалин: Підручник. - К.: Вища шк., 1995, с. 88-92, 122-130,.

5 Смирнов В. И., Гинзбург А. И., Григорьев В. М., Яковлев Г. Ф. Курс рудных месторождений: Учебник для вузов/ Ред. академик В. И. Смирнов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1986, с. 86-103, 150-191.

Дата добавления: 2015-09-29