Промышленные типы месторождений
Выделяется четыре геолого-промышленных типа месторождений: кобальт-никелевые латеритные (48,5% общих запасов кобальта); медно-кобальтовые стратиформные (43,1% запасов); сульфидные медно-никелевые (7,2%) и кобальтовые арсенидные (0,1%). Кроме этого кобальт попутно извлекают из колчеданно-полиметаллических, скарново-магнетитовых и некоторых других типов руд (1% мировых запасов Co).
Крупномасштабные процессы концентрации кобальта происходят на дне Мирового океана в кобальтоносных корках и железо-марганцевых конкрециях. Среднее содержание Co в железо-марганцевых конкрециях составляет 0,27%, а в корках - 0,9%. По прогнозным оценкам промышленная разработка их может обеспечить до 14% мирового производства кобальта.
Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Магматические (ликвационные) месторождения (формация сульфидных медно-никелевых кобальтсодержащих руд). Содержание кобальта в рудах этих месторождений составляет 0,06-0,11%. Характеристика месторождений приводится в разделе «Никель».
Скарновые месторождения. Железорудные месторождения в известковых скарнах с кобальтсодержащими пиритами известны в Казахстане (Соколовско-Сарбайская группа), Азербайджане (Дашкесанское месторождение), Хакассии (Абаканское месторождение). В общем балансе запасов и производства кобальта роль их ничтожна.
Гидротермальные (плутоногенные) месторождения связаны с гранитоидными интрузиями. Рудные тела в виде жил и штокверков локализованы в осадочных, метаморфизованных породах. Руды богаты кобальтом (содержание достигает нескольких процентов), но их экономическое значение невелико (0,5% запасов; 1,5% добычи).
Среди плутоногенно-гидротермальных месторождений выделяются три рудные формации: шмальтин-хлоантит-никелин-аргентитовая (Хову-Аксы,Тува); арсенопирит-глаукодот-кобальтиновая (Бу-Аззер, Марокко); пятиэлементная Co, Ni, Bi, Ag, U (Эльдорадо, Канада).
Стратиформные месторождения. Стратиформные медно-кобальтовые месторождения Замбии и Заира - один из основных источников кобальта (более 44% запасов, почти 43% добычи). Руды характеризуются высоким содержанием кобальта 0,3%. Характеристика их приводится в разделе «Медь».
Э к з о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Месторождения выветривания (формация асболановых руд). Латеритные никелевые месторождения заключают в себе более 46% запасов кобальта и обеспечивают свыше 41% его добычи. Наиболее крупные месторождения находятся в Новой Каледонии, Индонезии, Кубе. Содержание Co в рудах не менее 0,1%.
2.4 Молибден
Общие сведения и области применения
Молибден был открыт в 1778 г., но широкое применение в промышленности он нашел только в XX в. Свыше 80% всего добываемого молибдена используется в металлургической промышленности в основном для легирования сталей и получения суперсплавов. Молибденовые стали приобретают высокую твердость, вязкость, тугоплавкость, кислотоупорность и ряд других ценных свойств. Металлический молибден используется в производстве электроламп, электровакуумных приборов. Кроме этого он употребляется в химической, нефтеперерабатывающей, керамической, стекольной и других отраслях промышленности.
Обзор ресурсов
Мировые запасы молибдена (без стран СНГ) - 7 млн. т. Основная их часть (86%) находится на территории США, Чили, Китая, Канады. Годовое производство - 100 тыс. т. Главные производители молибденовых концентратов - США, Чили, Канада, Перу, Китай.
Запасы молибденовых руд выявлены в странах СНГ - это Россия, Казахстан, Армения. В России известно 9 месторождений, 7 из них крупные: Джидинская группа, месторождение Жирекен, Сорское, Тырныауз и др.
Качество руд месторождений России довольно низкое. Среднее содержание Mo в рудах невелико. Месторождения находятся на удалении от промышленных центров переработки молибденовых концентратов. Однако, на территориях Мурманской, Свердловской, Челябинской областей и особенно на Дальнем Востоке известно большое количество недостаточно изученных месторождений со значительными прогнозными ресурсами.
Геохимия и минералогия
Кларк Mo - 0,0001%. Повышенные концентрации его связаны с кислыми и умеренно-кислыми породами, из которых он выносится постмагматическими гидротермальными растворами. При этом концентрации молибдена в магматических породах повышаются от более древних к молодым массивам. Молибден - типичный халькофильный элемент. Устанавливается две геохимические ассоциации: в гранитах - Mo, W, Sn, Bi. Be, As и гранодиоритах - Mo и Cu.
Известно около 20 молибденовых минералов. Главное промышленное значение имеет молибденит MoS2 (часто содержит примесь Re), вульфенит PbMoO4, повеллит CaMoO4, последние являются вторичными минералами зоны окисления.
Промышленные типы руд и кондиции
1. Молибденоносные скарны, содержание Mo 0,1-0,2%; кроме Mo часто содержат W, Bi.
2. Молибденоносные грейзены и кварц-молибденовые жилы, содержание Mo 0,5-1%, руды комплексные, в них присутствуют W, Sn. Be.
3. Вторичные кварциты, содержание Mo превышает 0,01-0,1%, главный сопутствующий металл - Cu.
В богатых рудах содержание Mo превышает 0,5%, в бедных 0,1-0,2%, в комплексных рудах промышленный интерес могут представлять содержания 0,1-0,02%.
Промышленные типы месторождений
Молибден извлекается из скарновых, грейзеновых и гидротермальных месторождений, в которых заключено 94% запасов. Как попутный компонент он отмечается в вулканогенных месторождениях урана, некоторых пегматитах, колчеданных месторождениях, углисто-кремнистых сланцах и углях.
Э н д о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Скарновые месторождения (формация молибденоносных скарнов). На долю скарновых месторождений приходится 2,1% суммарных подтвержденных запасов молибдена зарубежных стран. Для России значимость этого типа месторождений значительно выше - 10% запасов и 20% добычи.
Месторождения образуются в экзоконтактовых зонах гранитоидных массивов среди пород карбонатного или алюмосиликатного состава. Состав руд обусловлен составом и особенностями формирования рудоносных интрузий. Наиболее распространены молибденово-вольфрамовые скарновые месторождения, находящиеся в непосредственном контакте гранитоидных пород. Скарновые залежи характеризуются обычно небольшими размерами, сложной морфологией. В отличие от них залежи, образованные при замещении пластов карбонатных пород, более крупные, выдержанные. Рудные тела представлены гранат-пироксеновыми скарнами с эпидотом, везувианом. Главные рудные минералы - молибденит, шеелит, халькопирит, пирит, магнетит; второстепенные - сфалерит, галенит, блеклые руды; редкие - самородные висмут, серебро, золото. Содержание Mo колеблется на уровне 0,2-0,5%, содержание WO3 0,5%.
Наиболее известное скарновое месторождение в России - Тырныауз на Северном Кавказе (рис.8). Месторождения известны в Хакассии, Казахстане, Китае, Средней Азии, США.
Грейзеновые месторождения для Mo имеют небольшое практическое значение. В основном это комплексные W-Mo месторождения, а также W-Sn с молибденом, висмутом и редкими металлами. Грейзеновые месторождения образуют жильные, штокверковые тела или залежи трубообразной формы. Оруденение локализуется в купольных структурах рудоносных гранитоидов, проникая в них на 300-500 м и в надкупольных роговиках.
Молибденовые, часто вольфрам-молибденовые грейзеновые месторождения известны в Забайкалье (Первомайское), Центральном Казахстане (Восточный Коунрад, Акчатау).
Рис. 8 Схематическая геологическая карта рудного поля Тырныауз, по А. Пэку (1962): 1- черные сланцы; 2 - песчаники; 3 - конгломераты; 4- вулканогенные породы; 5 - аркозовые песчаники; 6 - кварцевые плагиопорфиры; 7 - биотитовые роговики; 8- слоистые мраморы; 9 - массивные мраморы; 10- мигматиты; 11- эльджуртинские граниты; 12- лейкократовые граниты; 13 - скарны
Гидротермальные (плутоногенно-гидротермальные) месторождения составляют основу минерально-сырьевой базы молибдена. Среди них выделяются две главные формации: формация кварц-молибденитовых жильных руд и формация кварц-молибденит-халькопиритовая штокверкового типа.
Месторождения кварц-молибденитовой формации тяготеют к ореолам гранитов, расположены чаще в зоне эндоконтакта интрузий, представлены жилами и штокверками. Главный рудный минерал - молибденит, иногда с вольфрамитом; второстепенные - касситерит, шеелит, пирит, арсенопирит, висмутин; жильные - кварц, калиевый полевой шпат и плагиоклаз; второстепенные - мусковит, турмалин, флюорит. Вмещающие граниты часто грейзенизированы. Вертикальная зональность обычно заключается в смене снизу вверх молибденового оруденения вольфрам-молибденовым.
Месторождения этой формации распространены на Дальнем Востоке, в Забайкалье, Горном Алтае, Казахстане.
Формация прожилково-вкрапленных руд. Среди них выделяется два типа: штокверковые медно-молибден-порфировые (:67,8% запасов Mo зарубежных стран) и штокверковые собственно молибден-порфировые месторождения (24% запасов). Оба типа характеризуются высокой степенью концентрации запасов. Крупнейшие месторождения медно-молибденовых руд известны в Чили (Чукикамата и Эль-Тениенте), а молибден-порфировые в США (Клаймакс и Гендерсон).
Оруденение связано со штоками порфировых интрузий и локализовано в эндо- и экзоконтактовых зонах. Рудные тела представлены штокверками. Границы проводятся по данным опробования. Штокверки имеют размеры в поперечнике от сотен метров до первых километров. В них развиты кварц-сульфидные прожилки мощностью от 1-2 мм до 2-3 см, а также вкрапленность сульфидов.
Минеральный состав руд собственно молибденовых месторождений определяется наличием молибденита, ассоциирующего с пиритом. Медно-молибденовые отличаются более сложным минеральным составом руд: в них развиты халькопирит, борнит, блеклые руды, галенит, сфалерит. Главные жильные минералы - кварц и серицит.
Среднее содержание Mo в молибден-порфировых месторождениях колеблется от 0,05 до 0,5%, в медно-молибден-порфировых от 0,005 до 0,025%. В рудах в переменных количествах содержатся Au, Ag, Re, Se, Te, Bi.
Молибден-порфировые месторождения известны в Забайкалье (Жирекен), крупнейшие в США (Клаймакс, Гендерсон), большие запасы известны в Канаде, Китае, Монголии. Медно-молибден-порфировые широко распространены в мире. В России наиболее значительным является Сорское месторождение в Кузнецком Алатау, в Армении (Каджаран и др.). Наиболее крупными в мире являются месторождения Чили (Чукикамата, Эль-Тениенте и др.), Канады, США, Мексики, Китая.
2.5 Вольфрам
Общие сведения и области применения
Вольфрам в виде соединения WO3 был открыт в 1781 г, а промышленное использование его для легирования сталей началось с конца XIX в. Вольфрам применяется в производстве специальных сталей, присадка вольфрама к стали повышает ее твердость, прочность, тугоплавкость, это быстрорежущие, инструментальные, броневые стали, используемые в изготовлении оружия и снарядов. Вольфрам в сочетании с Cr, Ni, Co используется для изготовления жаропрочных и сверхтвердых сплавов - победитов, карбидов, боридов.
Обзор ресурсов
Общие запасы W в 40 странах мира (без России) оцениваются в 6,8 млн. т, разведанные составляют 3,6 млн. т. Ежегодное производство вольфрамовых концентратов 18-20 тыс. т. Наиболее крупные запасы находятся в Китае (34% запасов), Казахстане (18%), Канаде, США, Боливии, Южной Корее и Великобритании.
Россия занимает III место по запасам вольфрама (18%). Свыше 40% запасов находится на Северном Кавказе, 30% в Забайкалье, 10% в Приморье, 10% в Якутии. В России известно более 90 вольфрамовых месторождений, причем на долю 50 коренных месторождений приходится 99% суммарных запасов W и лишь 1% запасов заключено в россыпных месторождениях.
Геохимия и минералогия
Кларк W 0,0013%. Эндогенные концентрации W связаны с гранитными магмами. Вольфрам легко образует летучие соединения с фтором, хлором, бором и выносится гидротермальными растворами. Устойчивость минералов вольфрама в экзогенных условиях определяет возможность формирования россыпных месторождений.
Основное промышленное значение среди минералов вольфрама имеют вольфрамит (Mn,Fe)[WO4], ферберит Fe[WO4], гюбнерит Mn[WO4] и шеелит Ca[WO4].
Промышленные типы руд и кондиции
1. Шеелитовые руды скарнов, содержание WO3 в них 0,3-0,5%, руды комплексные, содержат помимо шеелита молибденит, примеси висмута, золота, меди.
2. Кварц-вольфрамитовые руды, содержание WO3 1-2% и больше, кроме вольфрамита содержат касситерит, шеелит, молибденит, берилл.
Минимальное содержание WO3 в рудах, приемлемое для промышленной отработки, 0,3-0,5%.
Промышленные типы месторождений
Среди промышленных месторождений W выделяются следующие типы: скарновые, грейзеновые, гидротермальные плутоногенные и вулканогенные, стратиформные, россыпные.
Скарновые месторождения. Рудные тела приурочены к известковым скарнам, развивающимся вдоль интрузивных контактов. Рудные тела имеют форму пластообразных залежей, линз, гнезд. Протяженность рудных тел измеряется сотнями метров, иногда достигает первых километров, по падению они прослеживаются на несколько десятков, иногда сотен метров при мощности от 1-2 до 50 м.