вісмуту, сурми, миш’яку і ртуті

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Родовища

вісмуту, сурми, миш’яку і ртуті

1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є набуття студентами знань про генетичні типи родовищ вісмуту, сурми, миш’яку, ртуті і практичне встановлення генезису руд даних металів.

Завдання роботи:

- засвоїти теоретичний матеріал про генетичні типи родовищ вісмуту, сурми, миш’яку і ртуті;

- навчитися визначати генезис руд вісмуту, сурми, миш’яку і ртуті на основі вивчення текстурних і структурних особливостей взірців (штуфів) рудної сировини.

2 Основні теоретичні положення

2.1 ВІСМУТ

2.1.1 Загальна характеристика

Вісмут був відкритий у 1799 році шведським хіміком Т. Бергманом. Широко використовується у різноманітних легкоплавких сплавах, як добавка до сталей і чавунів, а також використовується у фармацевтичній, оптичній, хімічній, електронній промисловості і в атомній енергетиці.

Вісмут є дуже шкідливою домішкою у міді і золоті. Його вміст навіть у тисячних долях процента робить ці метали крихкими і не здатними до якісної обробки.

Лише частково вісмут отримують з вісмутових руд. В основному (90 % світового видобутку) він видобувається разом з іншими елементами з комплексних руд: Co-Ni-Bi-Ag, Sn-W-Bi, As-Bi, Cu-Bi, а також з вісмутмістячих свинцевих і мідних руд.

2.1.2 Геохімія і мінералогія

Кларк вісмуту 9^.10^-7 %. Густина вісмуту 9,8 г/см³, температура плавлення 271,3 ^оС, колір світло-сірий.

Коефіцієнт концентрації вісмуту дуже високий - 500000. Його вміст збільшується від ультраосновних порід до кислих. На магматичному етапі вісмут не концентрується. Його накопичення пов’язане із постмагматичними процесами гранітної магми. З магматичних вогнищ він виноситься гідротермальними розчинами.

При екзогенних процесах первинні сульфідні сполуки вісмуту окислюються і накопичуються у зоні окислення у вигляді оксидних і карбонатних сполук. В умовах слабого окислення мінерали вісмуту можуть накопичуватись у розсипах.

У природних умовах вісмут зустрічається в самородному вигляді, у сполуках із сіркою, селеном, телуром, входить до складу арсенідів, антимонідів нікелю, кобальту і заліза. Також утворює сполуки із свинцем, сріблом, міддю. Широко розповсюджені карбонати, гідрооксиди, ванадати вісмуту та інші його сполуки.

Відомо більше 90 мінералів вісмуту, але промислове значення мають лише декілька з них: самородний вісмут Bi (99,9 % вісмуту), вісмутин Bi₂S₃ (81,3 %), вітихеніт Cu₃BiS₃ (42,15 %), тетрадиміт Bi₂Te₂S (59,27 %), галеновісмутит PbBi₂S₄ (55,48 %), козаліт Pb₅Bi₂S₅ (42,1 %), айкініт CuPb-Bi₂S₃ (36,29 %). У зоні окислення утворюються бісміт Bi₃O₃ (89,6 %) і бісмутит Bi₂O₂(CO₃) (80 %).

2.1.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні генетичні типи родовищ вісмутових і вісмутмістячих руд: 1) грейзенові; 2) скарнові; 3) гідротермальні плутоногенні; 4) гідротермальні вулканогенні.

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

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Грейзенові	Комплексні руди вольфраму, олова і вісмуту. Вольфраміт, молібденіт, каситерит, магнетит, вісмутин, піротин, пірит, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Забайкалля – Спокойнінське), Казахстан (Акчатау, Кара-Оба), Німеччина (Садисдорф), Чехія (Циновець, Крупка), Франція (Монтебрас), Монголія (Югодзир), Китай (Пяотан), Австралія (Вольфрам Кемп)
Скарнові	Шеєлітові скарни, яки містять вісмут. Шеєліт, молібденіт, каситерит, вісмутин, магнетит, піротин, пірит, арсенопірит, вольфраміт, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Далекий Схід – Восток II), Середня Азія (Інгічке, Кой таш), Південна Корея (Санг-Донг), Китай (Хуанподі, Ілю), Канада (Емеральд-Фіні), США (Пайн-Крік), Австралія (Кінг-Айленд)
Гідротермальні плутоногенні	Арсенопірит, піротин, пірит, вісмутин, самородний вісмут, козаліт, халькопірит, сфалерит, галеніт	Середня Азія (Устарасай), Німеччина (Шнееберг, Нейбулак), Перу (Сан-Грегорі), США (Монте-Кристо), Канада (Ельдорадо)
Гідротермальні вулканогенні	Пірит, гематит, арсенопірит, халькопірит, вісмутин, самородний вісмут, арсенопірит, піротин	Середня Азія (Адрасман), Болівія (Тасна), Італія (Бочечіано)

2.2 СУРМА

2.2.1 Загальна характеристика

Сурма відома з далекої давнини, коли її використовували для виготовлення фарб. Один з перших описів властивостей сурми і способів її отримання зробив німецький алхімік В. Валентин у 1604 році. Освоєння сурми у промислових масштабах почалось у ХХ столітті.

Сурма є складовий елемент різноманітних сплавів. Вона додає міцність, твердість і корозійну стійкість сплавам із свинцем, міддю, цинком. Сполуки сурми характеризуються вогнетривкістю. Сурма використовується у автомобільній, поліграфічній, хімічній, електронній, керамічній промисловості, а також при виробництві фарб.

Сурму отримують з сурм’яних, ртутно-сурм’яних, і золото-сурм’яних руд, а також попутно з поліметалічних, олов’яних і вольфрамових руд.

Багаті руди містять сурми більше 5 %, рядові (звичайні) – 2-5 %, бідні – менше 2 %.

Перше місці за запасами сурми належить Китаю.

2.2.2 Геохімія і мінералогія

Кларк сурми 5^.10^-5 %. Густина 6,69 г/см³, температура плавлення 630,5 ^оС, колір олов’яно-білий.

Коефіцієнт концентрації дуже високий, близько100000.

Припускається, що гідротермальні розчини, які містять сурму, попали у верхні горизонти земної кори по глибинних розломах. Мінерали сурми випадають з розчинів в інтервалі температур 50-400 ^оС. В екзогенних умовах відбувається окислення первинних сульфідних мінералів сурми. При цьому виникають сурм’яні вохри.

Відомо 75 мінералів сурми. Основним мінералом первинних руд сурми є антимоніт Sb₂S₃ (71,4 % сурми). Менше значення мають у первинних рудах: ливінгстоніт HgSb₄S₇ (51,6 %), бертьєрит FeSb₂S₄ (57 %), гудмундит FeSbS (57,8 %), тетраедрит Cu₁₂Sb₄S₁₃ (29,2 %), джемсоніт Pb₄FeSb₆S₁₄ (35,4 %), буланжерит Pb₅Sb₁₄S₁₁ (25,7 %), надорит PbSbO₂Cl (31 %). Мінералми окислених руд є: валентиніт Sb₂O₃ (83,5 %), сенармонтит Sb₂O₃ (83,5 %), сервантит Sb₂O₄ (79,2 %), кермезит Sb₂S₂O (75 %), стибіконіт (Ca, Sb)Sb₂O₆(O, OH) (76,4 %).

2.2.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні генетичні типи родовищ сурми: 1) гідротермальні плутоногенні; 2) гідротермальні вулканогенні; 3) стратиформні.

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

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Гідротермальні плутоногенні, кварц-антимонітова формація	Антимоніт, бертьєрит, гудмундит, пірит, арсенопірит, хлорит, серицит, сидерит	Росія (Якутія – Сарилах, Красноярський край – Раздольнинське), Чехія (Пезинок), ПАР (Гравеліт), Терція (Ездемир), Таїланд (Ратбурі), Болівія (Чілкобійя)
Гідротермальні плутоногенні, формація комплексных руд	Антимоніт, бертьєрит, гудмундит, арсенопірит, пірит, шеєліт, халькопірит, галеніт, сфалерит, джемсоніт	Китай (Восі, Сіань), Росія (Забайкалля – Бурун-Шивея), США (Саншайн), Середня Азія (Сари-Булак)
Гідротермальні вулканогенні	Антимоніт, надорит, сервантит, ливінгстоніт, галеніт, сфалерит	Румунія (Бая-Маре), Туреччина (Акдашанайя, Дере), Алжир (Хаман, Хамімат), США (Йєлоу-Пайн)
Стратиформні	Антимоніт, кіновар, марказит, пірит, арсенопірит, буланжерит, джемсоніт, сфалерит, халькопірит, аурипігмент, реальгар	Середня Азія (Кадамджай, Терек), Китай (Синьхуаньшань), Болгарія (Рибново), Італія (Перетта), Мексика (Сан-Хозе)

2.3 МИШ’ЯК

2.3.1 Загальна характеристика

Миш’як, як отруйна речовина відомий дуже давно. Він використовується у сільському господарстві, медицині, керамічній, хімічній промисловості, при виготовлені фарб, а також у деяких сплавах із сурмою і свинцем (додає твердість і антикорозійні властивості).

2.3.2 Геохімія і мінералогія

Кларк миш’яку 1,7^.10^-4 %. Густина 5,7 г/см³, випаровується без плавлення при температурі 616 ^оС, колір темно-сірий.

У зв’язку з летючістю сполук миш’яку, він не накопичується при магматичних процесах. Характерним для його є міграція у гідротермальних розчинах.

У морський воді миш’як швидко осаджується, з чим пов’язана його присутність в осадових рудах заліза, марганцю, фосфоритах, залізо-марганцевих конкреціях.

У природі сполуки мишяку часто зустрічаються разом з мінералами сурми, оскільки в хімічному відношенні вони близькі.

Відомо дуже багато мінералів, яки містять миш’як, але промислове значення мають лише наступні: арсенопірит FeAsS (46 % миш’яку), льолінгіт FeAs₂ (72,8 %), реальгар AsS (70,1 %), аурипігмент As₂S₃ (61 %), блякла руда 3Cu₂S^.As₂S₃ (до 22 %), скородит FeAsO₄ (27-36 %), самородний миш’як.

Більша частина миш’яку видобувається у вигляді побічного продукту мідно-колчеданних, поліметалічних і золотомістячих руд.

2.3.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні генетичні типи родовищ миш’яку: 1) гідротермальні; 2) скарнові; 3) стратиформні.

Додаткова інформація про генетичні типи родовищ миш’яку наведена в наступній таблиці:

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Гідротермальні	Арсенопірит, льолінгіт, реальгар, антимоніт, вольфраміт, каситерит, халькопірит, сфалерит, галеніт, срібло, золото	Росія (Урал – Качкарське, Сибір – Дарасунське), Україна (Закарпаття, Нагольний кряж), Грузія (Сухумське), Македонія (Алхар), США (Меркур)
Скарнові	Арсенопірит, льолінгіт	Швеція (Болі ден), Мексика
Стратиформні	Реальгар, аурипігмент

2.4 РТУТЬ

2.4.1 Загальна характеристика

Самородна ртуть (“живе срібло”) була відома людям дуже давно. Про її існування згадували грецькі вчені Аристотель і Теофраст у кінці IV століття до н. е. Народи Середньої Азії і китайці вже знали ртуть не пізніше III століття до н. е. У Римський імперії в часи Плінія Старшого здійснювався видобуток ртуті.

Мінерал кіновар, який містить ртуть, використовувався давніми греками і римлянами як фарба, лікувальний і косметичний засіб.

Після відкриття Америки ртуть у великих кількостях використовувалась для вилучення золота і срібла з руд.

Ртуть використовувалась і використовується завдяки таким її властивостям, як: випаровування при кімнатній температурі, інтенсивне розширення при нагріванні, розчинення інших металів і утворенням амальгам із золотом, сріблом, цинком, свинцем, алюмінієм. Основними користувачами ртуті є хімічна, електротехнічна, радіотехнічна, військова промисловість, а також медицина.

Ртуть дуже токсична і її використання передбачає особливі міри безпеки.

Ртуть отримують із ртутних, ртутно-сурм’яних, ртутно-миш’якових і ртутно-золотих руд, а також попутно з поліметалічних, вольфрамових та олов’яних руд.

2.4.2 Геохімія і мінералогія

Кларк ртуті 8,3^.10^-6 %. Густина 13,52 г/см³, температура плавлення “–38,97” ^оС, колір сріблясто-білий.

Коефіцієнт концентрації ртуті дуже високий, близько 100 000.

Відомо 20 мінералів ртуті, але промислове значення мають лише сім: кіновар HgS (86,2 % ртуті), метацинабарит HgS (86,2 %), самородна ртуть Hg, блякла руда (шватцит) (Hg, Cu)₁₂Sb₄S₁₃ (17 %), лівінгстоніт HgSb₄S₇ (22 %) і каломель Hg₂Cl₂ (85 %).

2.4.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні генетичні типи промислових родовищ ртуті: 1) гідротермальні плутоногенні; 2) гідротермальні вулканогенні; 3) стратиформні.

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

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Гідротермальні плутоногенні, карц-хлорит-серицит-кіноварної формації	Кіновар, шватцит, антимоніт, ферберит, шеєліт, арсенопірит, галеніт, сфалерит, халькопірит	Росія (Забайкалля – Ільдікан), Середня Азія (Тепар), Ірландія (Гортдрам), Туніс (Джабель-Аджа)
Гідротермальні плутоногенні, магнезіально-карбонатно-кіноварної формації	Кіновар, пірит, арсенопірит, антимоніт	Росія (Алтай – Чаган-Узун), США (Нью-Альмаден, Нью-Індія), Україна (Донбас – Микитівське рудне поле)
Гідротермальні вулканогенні	Кіновар, метацинабарит, самородна ртуть, каломель, реальгар, аурипігмент, антимоніт, марказит, пірит, галеніт, сфалерит, халькопірит, золото, срібло	Росія (Чукотка – Племенноє, Камчатка – Чемпура), Середня Азія (Аксагата), Україна (Закарпаття -Великий Шаян, Боркут), Італія (Монте-Аміата)
Стратиформні	Кіновар, антимоніт, метацинабарит, реальгар, аурипігмент, пірит, марказит, арсенопірит, лівінгстоніт, галеніт	Україна (Донбас – Нікітовка), Середня Азія (Хайдаркан, Чаувай), Росія (Якутія – Лєвосакинджин), Іспанія (Альмаден), Перу (Хуанкавеліка)

3 Виконання роботи

На даному лабораторному занятті студенти засвоюють з допомогою викладача теоретичний матеріал про різноманітні генетичні типи родовищ вісмуту, сурми, миш’яку і ртуті, 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 вісмут, сурма, миш’як і ртуть?

2 Назвіть рудоутворюючі мінерали вісмуту.

3 Назвіть рудоутворюючі мінерали сурми.

4 Назвіть рудоутворюючі миш’яку.

5 Назвіть рудоутворюючі мінерали ртуті.

6 Дайте характеристику генетичних типів родовищ вісмуту.

7 Дайте характеристику генетичних типів родовищ сурми.

8 Дайте характеристику генетичних типів родовищ миш’яку.

9 Дайте характеристику генетичних типів родовищ ртуті.

Література

1 Азроян Г. Н. Лабораторний практикум з курсу "Корисні копалини". - Івано-Франківськ: Факел, 1999, с. 43-48.

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. 232-238.

4 Смирнов В. І. Геологія корисних копалин: Підручник. - К.: Вища шк., 1995, с. 90-96, 99-114, 122-159.

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. 191-213.

Дата добавления: 2015-09-29