Флюорит. Барит и витерит

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Флюорит. Барит и витерит

Флюорит - плавиковый шпат(CaF₂)

Флюорит в природе встречается в виде кристаллов и зернистых агрегатов. Физические и технологические свойства: сингония кубическая, оптически изотропен, прозрачен, имеет низкий показатель преломления, способен пропускать ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, химически стоек, спайность совершенная, твердость 4, люминесцирует в катодных и ультрафиолетовых лучах, имеет высокую радиационную устойчивость, цвет разнообразный (от бесцветного, желтого, зелёного, голубого, до темно-фиолетового).

Бесцветные прозрачные кристаллы флюорита являются оптическим сырьём. Оптический флюорит используется в объективах ультрафиолетовых микроскопов, призменной оптике, вакуумных приборах, приборах инфракрасной термографии, в приборах ночного видения, астрономии, космической технике, силовой и квантовой оптике. Новым направлением использования кристаллов является изготовление объективов для производства микрочипов. В настоящее время в качестве оптического сырья в основном используются кристаллы, получаемые методом гидротермального синтеза. Основным мировым производителем искусственных кристаллов флюорита является Германия.

Основная масса флюорита используется как техническое сырьё Технический флюорит используется в химической промышленности для получения плавиковой кислоты и других соединений фтора (60% потребления), которые широко используются для производства высокооктанового топлива, всевозможных растворителей, хладореагентов, полимерных материалов, в ядерной технике. Кроме того флюорит используется при варке кварцевых стёкол, при плавке цинка и аллюминия, при получении металлического магния и др. В металлургии флюорит необходим в качестве флюса для понижения температуры плавления стали и разжижения образующихся шлаков. В цементной промышленности для понижения температуры обжига шихты, в фармацевтической промышленности,, при производстве синтетических моющих средств, особых сортов пластмасс и т.д. Широкое использование плавикового шпата в сталелитейной, алюминиевой, химической и других областях промышленности ставят его в число важнейших видов минерального сырья.

Генетические типы промышленных месторождений.

Наиболее важны в промышленном отношении следующие генетические типы месторождений (с дополнительным разделением по рудным формациям).

Пегматитовый (месторождения оптического флюорита).

Карбонатитовый (флюорит-редкоземельные месторождения).

Гидротермальный глубинный и умеренных глубин, объединяющий формации, связанные: а) с интрузиями лейкокра-товых гранитов (высокотемпературные грейзеновые флюорит-редкометальные и среднетемпературные флюоритовые месторождения во внешних зонах редкометальных рудных узлов); б) с порфировыми интрузивными и вулканогенно-интрузив-ными комплексами (среднетемпературные флюорит-полиметаллические месторождения); в) со щелочными интрузиями (среднетемпературные флюорит-бертрандитовые и флюорит-редкоземельные месторождения), г)Формации, не имеющие видимой связи с магматизмом, залегающие в осадочных породах--телетермальные (флюорит-сурьмяно-ртутные, флюорит- свинцово-цинковые, флюорит-баритовые, флюоритовы стратиформные (месторождения).

4. Вулканогенно-гидротермальный низкотемпературный малых глубин, включающий формации, связанные с проявлениями наземного базальтового или липарит-базальтового вулканизма (низкотемпературные флюоритовые, барит-флюоритовые, иногда бертрандит-флюоритовые месторождения).

Отдельные крупные объекты известны во всех перечисленных типах и формациях (кроме пегматитов); основное промышленное значение как источники получения плавикового шпата имеют грейзеновые флюорит-редкометальные, стратиформные флюоритовые, флюорит полиметаллические и гидротермальные флюоритовые месторождения малых глубин.

Пегматитовые месторождения являются ведущим природным источником оптического флюорита.

Пегматитовые тела аналогичны рассматриваемым в предыдущей лекции. Для них характерно наличие полостей содержащих крупные кристаллы мориона, раухтопаза и флюорита. Размеры кристаллов флюорита - до десятков сантиметров, окраска различная - от бесцветных до голубых и фиолетовых. Пегматитовые месторождения являются комплексными из них добывают помимо кристаллов флюорита ещё пьезооптический кварц, кварц для плавки, полевой шпат и др. Пегматиты с оптическим флюоритом известны в Казахстане.

Карбонатитовые (флюорит-редкоземельные) месторождения размещаются в щелочных интрузиях, где преобладают нефелиновые сиениты и йолиты.

В карбонатитовых комплексах изредка встречаются собственно флюоритовые месторождения, в которых жилообразные тела флюоритовых, флюорит-баритовых или флюорит-кальцитовых руд секут доломитовые карбонатиты, а иногда размещаются и во вмещающих осадочных породах. Таковы промышленные месторождения Индии, некоторые карбонатитовые массивы Намибии и ЮАР. Длина рудных тел в отдельных случаях достигает 500 м при мощности до 25 м при содержании СаF2 до 60 %.

Чаще, однако, в этом типе месторождений отмечаются комплексные флюорит-редкоземельные руды, в которых основными компонентами являются фторкарбонаты редких земель, флюорит же рассматривается как побочный продукт.

Грейзеновые и скарново-грейзеновые редкометально-флюоритовые месторождения тесно пространственно и генетически связаны с многофазными интрузиями кислых гранитоидов (аляскитов, лейкократовых гранитов). Становление месторождений рассматриваемого типа происходит в обстановке высоких температур на умеренных глубинах в непосредственной близости от куполовидных выступов гранитных массивов. Рудные поля такого типа характеризуются комплексным редкометальным оруденением (олово, вольфрам, бериллий), формирующимся при высокой активности фтора в рудообразующих растворах. Однако скопления флюорита возникают преимущественно при наличии в окружающих породах карбонатных (доломитово-известковистых) толщ.

В грейзенах, замещающих гранитоиды, локализуется в основном касситеритовая минерализация; содержание плавикового шпата в них обычно не превышает 5 %. В подвергающихся грейзенизации скарнах концентрируются флюорит и бериллиевые минералы. Они формируют трубообразные тела, массивных или ритмичнополосчатых руд. Содержание плавикового шпата в подобных образованиях достигает 80%. Бериллий и флюорит являются основными промышленными компонентами таких руд. Примером месторождений такого типа может служить Вознесенское меторождение (Приморье), являющееся одним из основных объектов по добыче флюоритового сырья в России.

Среднетемперытурные флюоритовые месторождения связанные с редкометальными гранитоидами, размещаются во внешних зонах рудных узлов в осадочных породах. В карбонатных породах при этом могут возникать метасоматические пластовые залежи флюоритовых руд. Месторождения могут обладать значительными запасами плавикового шпата, но встречаются сравнительно редко. Состав руд относительно простой -- флюоритовый, карбонатно-флюоритовый. Месторождения такого типа известны в Центральном Казахстане ( Солнечное) и Забайкалье. Между высоко- и среднетемпературными месторождениями флюорита нет резких границ и возможно существование месторождений переходного типа.

Флюорит-полиметаллические месторождения, парагенетически связанные с малыми интрузиями или вулканогенно-интру-зивными комплексами умеренно кислого и среднего состава, формируются в областях тектоно-магматической активизации. Рудообразование характеризуется средними температурами и умеренными глубинами.

Рудные тела чаще всего жильные или жилообразные, иногда столбообразные; в карбонатных породах могут развиваться сложные метасоматические залежи. Основные минералы руд -- флюорит, барит, галенит, сфалерит. Встречаются комплексные флюорит-полиметаллические руды,

Месторождения широко распространены, хотя масштабы отдельных объектов обычно не выше средних. Подобные месторождения наиболее характерны для ряда районов Средней Азии (Такоб, Бадам и др.) и Казахстана (Таскайнар).

Среднетемпературные флюорит-бертрандитовые и флюорит-редкоземельные месторождения, парагенетически связанные с интрузиями сиенитов и монцонитов,. Комплексные руды этих месторождений образуют сложные метасоматические залежи в карбонатных породах Флюорит является второстепенным по значению компонентом руд, несмотря на довольно высокое его содержание (иногда более 60%). Кроме флюорита, бертрандита, фенакита, в рудах присутствуют в небольших количествах карбонаты, кварц, сульфиды. Флюорит-редкоземельные месторождения характеризуются содержанием фторкарбонатов редких земель. Но значение их в добыче и запасах флюорита невелико.

Низкотемпературные месторождения залегающие в осадочных породах, и образованные в обстановке умеренных глубин при очень слабом проявлении магматизма (телетермальные месторождения). По составу они разделяются на две группы: свинцово-цинково-барит-флюоритовые месторождения, и сурьмяно-ртутно-флюоритовые.

Первые залегают в карбонатных породах, образуя как пластовые метасоматические тела, так и жилы., но всегда подчиняются литологическому контролю. Вторые образуют месторождения с комплексным оруденением, содержание флюорита в них невысокое.

Вулканогенно- гидротермальные низкотемпературные малых глубин. Чаще всего месторождения представлены сериями жил или минерализованных зон дробления, реже - метасоматическими залежами в карбонатных породах Месторождения этого типа парагенетически связаны с проявлениями базальтового или липарит-базальтового вулканизма (Рис. 1 ) .

флюорит плавиковый шпат месторождение

Рис. 1. Разрез Даринского флюоритового месторождения.

1.осадочные породы; 2.интрузии; 3.кальцит-флюоритовые залежи.

Для данного типа месторождений первоисточником фтора являются мантийные очаги основных магм.

Состав руд прост: флюорит может образовывать мономинеральные рудные тела, может находиться вместе с кварцем и кальцитом, иногда в заметных концентрациях присутствуют барит и пирит.

Рудные тела представлены чаще всего жилами протяженностью от сотен метров до первых километров и мощностью от 1 м до нескольких метров, часто с чередующимися раздувами и пережимами. Жильные тела выполнения формируются даже в известняках и доломитах.

Масштабы отдельных месторождений достигают сотен тысяч тонн, реже--_: первых миллионов тонн флюорита. Наряду с высокими сортами металлургического флюорита подобные месторождения дают иногда сырье для получения искусственного оптического флюорита.

В России месторождения этого типа распространены в Восточным и Западном Забайкалье, где выделены два протяженных северо-восточных пояса их развития -- северный, прослеживающийся через Бурятию и северо-восточную часть Читинской области (месторождения Наранское, Эгита, Усугли и др.), и южный, трассирующийся из юго-восточной части Читинской области на территорию МНР (месторождения Абагайтуйское, Солнечное, Шахтерское, и др.).

За рубежом флюоритоносные провинции подобного типа имеются в Мексике и США.

Кроме флюорита источником фтора может служить апатит, содержание фтора в котором достигает 4%.,с ним из недр извлекается огромное количество фтора.

По данным на 1998 год добыча плавикового шпата велась в 32 странах и составила 4,7 млн. т. Лидерами по производству флюоритового концентрата являлись КНР ( 54,2% объёма мирового производства), Мексика и ЮАР.

Барит (BaSO₄) и витерит (BaCO₃).

В природе барит встречается в крупно- и мелкозернистых агрегатах и очень редко образует крупные прозрачные кристаллы (оптический барит). Барит .имеет высокую плотность (4,2- 4,7), поэтому его называют тяжелым шпатом. Твёрдость 2,5-3,5; у мелкокристаллического барита - обычно выше, чем крупнокристаллического; хрупок. Химически чистый барит характеризуется высокой белизной (эталон белизны), инертностью и безвредностью. Барит часто содержит примеси стронция и кальция, иногда - свинца, радия и кадмия. Барит отличается высокой поглотительной способностью по отношению к жесткому рентгеновскому и гамма-излучению. Он нерастворим в воде и кислотах.

Витерит имеет одинаковые с баритом физические, но резко отличающиеся химические свойства. Он относительно легко растворяется в углекислых водах и слабых кислотах, ядовит. В месторождениях встречается совместно с баритом.

Основной потребитель барита -- нефтяная и газовая промышленность (83--85%0) Барит (флотационный концентрат) используют в промывочных жидкостях при бурении скважин, при этом вредной примесью являются частицы с высокой твердостью (кварц и др.).

Существенное количество барита потребляет химическая промышленность. Барит (молотый и кусковой) используют для получения белой краски (литопона), а также для производства хлорида бария (яд для грызунов), нитрита и других соединений бария. Титанат бария ВаTiO₃ -- сегнетоэлектрик, обладающий пьезоэлектрическими свойствами, применяют в радиосхемах и автоматических системах. Платиноцианат бария применяют для покрытия светящихся экранов приборов.

Кроме того, барит используют:

в бумажной промышленности: наполнитель при изготовлении высококачественных сортов бумаги высокой белизны;

в резиновой промышленности: компонент специальных сортов резины, предохраняющей от жесткого излучения;

в медицине: "баритовая каша" при исследованиях пищеварительного тракта;

в производстве керамики и стекла: необходимый компонент оптических и высокосортных инструментальных стекол, повышающий их прозрачность для ультрафиолетовых лучей ;

в пиротехнике: Ba(N0₃)2 входит в состав зеленых ракет;

в строительстве: компонент специальных сортов штукатурок и бетона, изолирующих от жесткого излучения; наполнитель специальных пластмасс; утяжелитель бетона и асфальта для аэродромов и ракетодромов;

в металлургии: составная часть ряда интерметаллических соединений в постоянных магнитах (феррит бария), в радиолампах (сплав никеля и бария), в типографских и подшипниковых сплавах;

в вакуумной технике: поглотитель газов (геттер);

в кондитерском деле: составная часть шоколада;

Генетические типы промышленных месторождений барита.

I. Эндогенные месторождения.

Гидротермальные средне-низкотемпературные месторождения умеренных и малых глубин: 1) собственно баритовые, витерит-баритовые и барит-флюоритовые жильные и пластообразные; 2) барит-золото-полиметаллические жильные в эффузивных породах; 3) барит-полиметаллические стратиформные в карбонатных породах.

Вулканогенно-гидротермальные и вулканогенно-осадочные колчеданные месторождения.

II. Экзогенные месторождения.

3. Обломочные и остаточные месторождения кор выветривания.

4. Осадочные хемогенные месторождения.

III. Техногенные образования (концентрации).

Присутствие вкрапленности барита, который может извлекаться попутно, установлено в рудах некоторых карбонатитовых и скарновых месторождений.

Гидротермальные месторождения.

Гидротермальные собственно баритовые, витерит-баритовые и барит-флюоритовые месторождения. Этот генетический тип месторождений -- весьма важный для барита и единственный для витерита. Он характеризуется высоким качеством руд. По форме рудных тел и способу выделения минералов среди этих месторождений различают жильные выполнения и пластообразные метасоматического замещения.

Для жильных месторождений основными рудными телами являются жилы, линзы и баритовые брекчии. Вмещающие породы преимущественно осадочные песчано-сланцевые и эффузивно-осадочные, редко интрузивные.

Пластообразные месторождения формируются путем метасоматического замещения известняков, доломитов и эффузивных пород.

Размеры рудных тел месторождений обоих подтипов варьируют в широких пределах: от десятков и сотен метров до 2 км в длину при мощности до 15 м. Баритовая минерализация в крупных жильных и плитообразных телах, имеющих крутое падение, прослеживается на глубину нескольких сотен метров.

Примеры жильных месторождений: баритоносньгй пояс южного склона Большого Кавказа, включающий Чордское жильное месторождение (Южная Осетия), Кутаисскую группу жильных месторождений, Човдарское жильное месторождение в Азербайджане (Малый Кавказ); барит-флюоритовое жильное месторождение Бадам в Южном Казахстане.

Типичным примером пластообразных стратиформных месторождений является Апшринское месторождение барита вАбхазии, расположенное севернее Сухуми. Здесь толща баритизированных известняков мощностью 20-40 м прослеживается на 800 м по простиранию и на 250 м по падению. Промышленная баритовая залежь пластообразной формы совпадает с этой толщей известняков. Месторождение является крупным, содержание барита в залежи составляет около 50%.

Барит-золото-полиметаллические жильные вулканогенно гидротермальные месторождения. На этих месторождениях барит является распространенным жильным минералом. Он выделяется в верхних частях жил и в околорудных измененных породах (зоны баритизации). Например, Туюкское месторождение в Южном Казахстане.

Барит-полиметаллические стратиформные месторождения в карбонатных породах. Руды месторождений комплексные барит-свинцово-цинковые, но иногда на месторождениях встречаются и собственно баритовые руды.

Вместе с колчеданными месторождениями служат основным источником добычи флотационного барита.

Примеры месторождений: Миргалимсай, расположенное в Центральном Каратау (Южный Казахстан);

Колчеданные (вулканогенно-гидротермальные и вулканогенно-осадочные) месторождения. Барит в них является, наряду с кварцем, жильным минералом и извлекается попутно.

Примеры месторождений: Молодежное, Джусинское (Южный Урал); Сокольное, Зыряновское (Рудный Алтай); Салаирская группа месторождений(Кемеровская область).

Обломочные и остаточные месторождения кор выветривания. Наибольшее промышленное значение среди месторождений данного типа имеют элювиальные залежи, сложенные глиноподобной массой, содержащей обломки баритовых руд, мелкие кристаллы барита, пирита, иногда галенита и гидроксиды железа..

Примеры месторождений: Медведевское (Южный Урал); элювиальные залежи, развитые на стратиформных свинцово-цинковых месторождениях США и дающие 33% его добычи; они представляют собой мощные (десятки метров) плащеобразные тела,; содержание барита 12--20%.

Хемогенные осадочные месторождения достаточно широко распространены и представлены крупными пластовыми залежами собственно баритовых и реже сульфидно-баритовых руд. В пределах месторождений выделяется обычно несколько пластов баритовых руд, переслаивающихся с кремнистыми и глинистыми сланцами, алевролитами и известняками. Мощность баритовых пластов варьирует от долей до нескольких метров, а протяженность измеряется километрами. Пласты сложены массивными, конкреционными и вкрапленными рудами. Содержание барита в массивных рудах до 90 %, в конкреционных -- до 60 % и во вкрапленных-- до 20%. Массивные руды концентрируются в нижних частях баритоносных горизонтов, а конкреционные и вкрапленные-- в верхних

Примеры месторождений: Пальникское и Хойленское (западный склон Полярного Урала); Чиганакское (Центральный Казахстан);

Техногенные образования барита (концентрации промышленного значения) представляют собой отвалы обогатительных фабрик при переработке комплексных руд, из которых барит не извлекался. Отвалы с промышленным содержанием барита известны на месторождениях Салаирской группы

Стратиформные месторождения барита всех промышленных типов являются ведущими: с ними связана основная доля запасов и добычи в мире. Значительные масштабы месторождений и простая морфология их рудных тел с высоким содержанием в них барита (50-95%) позволяют широко использовать современную технику и технологию, что делает разработку этих месторождений весьма эффективной.

Мировые запасы барита по 58 странам оценивались на начало 1994 г. в 640 млн. т. Лидирующими в мировой добыче странами являются Китай, Казахстан, Индия, Марокко. В 2010 году в мире было добыто 5,89 млн.т. барита, из них в Китае 3,30 млн.т., в США - 0,66 млн.т., Марокко- 0,35 млн.т. В России - 0,035 млн.т., что не обеспечивает потребностей страны.

Литература

1. Бетехтин А. Г. Курс минералогии: учебное пособие / А. Г. Бетехтин. -- М. : КДУ, 2007. -- 721 с: ил., табл.

2. М.П. Шаскольская "Кристаллография" - М, "Высшая школа", 2004.

3. Успенская М. Е, Посухова Т. В. "Минералогия с основами кристаллографии и петрографии " - М, Изд-во МГУ., 2010

4. Булах А.Г. "Минералогия с основами кристаллографии" - М, Недра, 1989.

Размещено на Allbest.ru