Флюорит. Барит и витерит
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).
1.
Пегматитовый
(месторождения оптического флюорита).
2.
Карбонатитовый
(флюорит-редкоземельные месторождения).
3.
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.
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.
.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).
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.
1.
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.
2.
Вулканогенно-гидротермальные
и вулканогенно-осадочные колчеданные месторождения.
II. Экзогенные
месторождения.
3. Обломочные и остаточные
месторождения кор выветривания.
. Осадочные хемогенные
месторождения.
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.
Литература
1. Бетехтин А. Г. Курс минералогии:
учебное пособие / А. Г. Бетехтин. - М. : КДУ, 2007. - 721 с: ил., табл.
. М.П. Шаскольская
"Кристаллография" - М, "Высшая школа", 2004.
. Успенская М. Е, Посухова Т. В.
"Минералогия с основами кристаллографии и петрографии " - М, Изд-во
МГУ., 2010
. Булах А.Г. "Минералогия с
основами кристаллографии" - М, Недра, 1989.