Лекция+7.Благородные+металлы

ЛЕКЦИЯ 7. БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Месторождения золота
Свойства и применение
Золото – ярко-жёлтого цвета, блестит.
Плотность – 19,3 г/см3. Тплавления=1063°С, Ткипения=2660С.
Отличается ковкостью и пластичностью, хороший проводник тепла
и электрического тока. Химически стойкий элемент. Растворяется в царской водке, хлорной воде и цианидах щелочных металлов. Ртуть также
растворяет золото (амальгама).
Применение:
1) Изготовление украшений.
2) Определяет меру стоимости (валютный металл).
3) Для чеканки монет.
4) Зубоврачебное дело.
5) Технические цели.
6) Образует сплавы (распространённые пробы 583 и 750).
Геохимические особенности
Атомная масса – 196,97; в таблице Д. И. Менделеева – 79-е место.
Стабильный изотоп – 197Au. Степень окисления: +1 и +3.
Золото – металл инертный, обладает металлическими свойствами.
Концентрируется в сульфидных рудах (Cu, Ni, Fe, платиноиды). В гранитоидных комплексах Au накапливается в постмагматических растворах и
концентрируется в скарновых, грейзеновых и гидротермальных месторождениях.
Встречается в самородном виде, в форме минералов – соединений и
тонкодисперсной вкрапленности в сульфидах (арсенопирите, пирите и
халькопирите).
В зоне гипергенеза образуются россыпи золота.
В зоне окисления золото может растворяться, мигрировать и концентрироваться в зоне обогащения (зона сыпучки). Форма переноса золота
– растворимый сульфат.
В геохимическом цикле в целом концентрации золота связаны:
1) с гидротермальным процессом;
2) с россыпями.
Промышленные минералы и типы руд
Всего известно 22 минерала золота. Главные промышленные минералы:
Самородное Au
Электрум
Au,Ag
Кавалерит Au,Te2
2
Сильванит Au,AgTe4
Креннерит (Au,Ag)Te2
Петцит
Нагиагит
AuPb7Sb2Te3S6
Промышленные руды:
а) гидротермальные, б) метаморфизованные конгломераты и в) россыпи.
Содержание золота в коренных породах 7-10 г/т, в россыпях до 1 г/м3.
Классическая схема переработки золото-сульфидно кварцевых руд:
1) дробление, гравитационное обогащение, 2) амальгамация концентратов и
3) цианирование хвостов амальгамации.
Зона окисления отрабатывается по методу кучного выщелачивания.
Металлогения
1) Архейские зеленокаменные пояса (Канадский щит, Африка, Индия, Зап.
Австралия). Золото связано с вулканогенными колчеданными месторождениями.
2) Ранние стадии складчатых поясов. Золото концентрируется в вулканогенных колчеданно-полиметаллических месторождениях (Рудный Алтай).
3) Средние стадии складчатых поясов. Золото связано с гипабиссальными
малыми интрузиями и дайками, вулкано-плутоническими комплексами
андезит-риолитовой формации (Казахстан и др.).
4) На платформах - россыпи золота.
Выделяются четыре металлогенические эпохи:
1) Архейская (месторождения зеленокаменных поясов).
2) Протерозойская (золотоносные конгломераты, Витватерсранд).
3) Каледонский и герцинский циклы (Казахстан, Средняя Азия, Зап. Сибирь).
4) Мезо-кайнозой (Тихоокеанский пояс, Карпаты и др.).
Промышленные типы месторождений
1) Пластовые месторождения метаморфизованных конгломератов (ЮАР,
Гана, Танзания).
2) Золотокварц-сульфидные в крупных разломах: Колар (Индия), Керклейд
– Лейк (Канада).
3) Жильные золотокварцевые и золото-кварц-сульфидные: Степняк (Казахстан), Березовское (Урал).
4) Штокверковые золото-кварцевые и золотокварц-сульфидные: Мурунтау
(Узбекистан).
5) Золото-углеродисто-сульфидные с тонкодисперсной золотой минерализацией: Бакырчик (Казахстан), Карлин (США).
6) Россыпи золота (Россия, Казахстан, США, Колумбия, Канада и др.).
3
Главный промышленный тип – метаморфизованные конгломераты (63% запасов). Коренные месторождения (25-30% запасов). Россыпи (1,5 % запасов).
Примеры месторождений.
Первый тип. Пластовые месторождения золотоносных метаморфизованных
конгломератов.
Докембрийский возраст конгломератов, выдержанных на больших
площадях; мощность их пластов – до 3 м. Галька представлена кварцем,
кварцитом, яшмой и кремнем. Цемент-кварц-серицитовый. Форма рудных
тел – лентообразная. Золото самородное, содержание 7-15 г/т. Запасы золота огромные, технология переработки руд несложная.
Запасы, добыча и потребление
Запасы – 29700 т. (ЮАР, США, Канада, Австралия).
Ежегодная добыча – 1000 т.
Ежегодное потребление – 1500 т. (США, страны Ближнего Востока, Индия,
Япония и др.).
МЕСТОРОЖДЕНИЯ СЕРЕБРА
Свойства и применение
Известно с древнейших времён (в торговле). Серебро – мягкий и
тягучий металл, лучше других металлов проводит электрический ток.
Плотность – 10,5 г/см3. Тплавления=960,5°С, Ткипения=1955°С.
Является химически стойким металлом, а соли Ag обладают светочувствительностью.
Использование:
1) фотопромышленность;
2) в электротехнической и электронной промышленности;
3) изготовление сплавов и припоев;
4) производство зеркал;
5) ювелирное дело;
6) чеканка монет;
7) медицина.
Геохимические особенности
В таблице Д. И. Менделеева – 47-е место. Атомная масса – 107,87.
Встречается в самородном виде, а в химических соединениях степень окисления +1.
4
Имеет сродство с S, образуя сульфидные минералы. Известны также теллуриды, селениды и галоидные соединения.
Коцентрация в 3К - 710-6%.
Геохимическая история.
1) В магматических расплавах концентрируется в сульфидных Cu-Ni месторождениях.
2) В постмагматических процессах связан с гипабиссальными гранитоидными интрузиями, концентрируется в гидротермалитах (Au-Ag-Te и др.
месторождения). Больше всего Ag в медно-колчеданных и полиметаллических рудах, а также в Au-Ag и Sn-Ag месторождениях.
3) В зоне окисления – это подвижный элемент. Встречается в россыпях.
Сульфидные соединения легко окисляются, растворяются и выносятся.
Может образовываться зона вторичного сульфидного обогащения.
4) В морях и океанах могут сформироваться осадочные месторождения
Ag (в песчаниках и углистых сланцах).
Промышленные минералы и типы руд
Всего > 60 минералов.
Промышленные минералы:
а) первичные:
Серебро самородное Ag
Аргентит
Ag2S
Прустит
Ag3AsS3
Пираргирит
Ag3SbS3
Либазит
(Ag,Cu)16Sb2S11
Гессит
Ag2Te
Петцит
(Ag,Au)2Te
Канфильдит
Ag8SnS6
б) вторичные (в зоне гипергенеза):
Серебро самородное Ag
Кераргирит
AgCl
Аргентоярозит
AgFe3[SO4]2[OH]6
Промышленные руды (комплексные):
1) Серебро является основным компонентом (Au-Ag, Pb-Ag, Ag-Sn и др.
руды). Содержание Ag 200-800 г/т.
2) Серебро
извлекается
попутно
(полиметаллические,
колчеданнополиметаллические, сульфидные Cu-Ni и медно-порфировые руды). Содержание Ag от 2-3 до 50-60 г/т.
Металлогения
1) Основные концентрации Ag связаны с гипабисальными гранитоидными
интрузиями и андезит-риолитовой формацией (средняя и поздняя ста-
5
дии развития складчатых поясов). Многие месторождения расположены
в Тихоокеанском металлогеническом поясе.
2) Докембрийский цикл. Известны крупные серебросодержащие и серебряные месторождения:
а) метаморфогенные (Брокен-Хилл);
б) магматически-ликвационные (Сёдбери);
в) гидротермальные месторождения.
3) Мезокайнозой. Образовались вулканогенные месторождения Ag вместе с
Au, Pb, Zn, Sn, Cu (Боливия, Мексика, США, Карпаты).
Основные рудные районы:
Брокен-Хилл (Австралия)
Сулливан (Канада)
Районы Мексики, Боливии, Перу
Северо-Восток России
Средняя Азия.
Промышленные типы месторождений
Основные типы месторождений:
1) вулканогенные медно-колчеданные, колчеданно-полиметаллические и
полиметаллические;
2) медно-порфировые;
3) сульфидные медно-никелевые;
4) медистых песчаников и сланцев;
5) серебро-золотые, золото-серебряные и свинцово-серебряные месторождения (жильные, штокверковые и др.).
Запасы, добыча и потребление
Запасы – около 283 тыс. т. (США, Мексика, Канада и др.).
Ежегодная добыча – 8200 т. (Мексика, Канада, США, Перу).
Ежегодное потребление – 12000 т. (Мексика, Канада, США, Перу, Австралийский Союз).
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПЛАТИНОИДОВ
Свойства и применение
Объединяется 6 металлов белого и серебристо-белого цвета.
Металлы стойкие к химическим воздействиям, часть из них тугоплавкие, не растворяются даже в царской водке.
Металлы имеют способность к комплексообразованию.
Наиболее распространённые элементы: Pt, Pd, а Os очень редок.
Место в
таблице
44
45
46
76
77
78
Название и
обозначение
Рутений
Ru
Родий
Rh
Палладий
Pd
Осмий
Os
Иридий
Ir
Платина
Pt
Плотность
г/см3
12,4
12,5
12
22,5
22,4
21,5
Т плавления,
С
2250
1960
1554
3030
2450
1769
6
Таблица 1
Т кипения,
С
4200
3700
2940
5000
4400
3800
Применение:
1) катализаторы в химической промышленности;
2) изготовление сплавов;
3) электротехническая промышленность;
4) изготовление лабораторной химической промышленности;
5) ювелирное дело и др.
Содержание в 3К: Pt 210-5%
Pd 510-6%.
Содержание Pt в ультраосновных породах 0,05 г/т
в кислых
0,007 г/т.
Повышение концентрации платиноидов связаны с ультраосновными
породами. Месторождения – позднемагматические, платина ассоциирует с
хромшпинелидами, хромитами и титанмегнетитами (Урал).
В основных породах развиты сульфидные Cu-Ni месторождения (с
платиноидами).
Платиноиды встречаются также в Cu-Mo, медно-скарновых, колчеданно-полиметаллических месторождениях и медистых песчаниках, т. е.
Связаны с сульфидными рудами.
В зоне гипергенеза формируются россыпи.
Промышленные минералы и типы руд
Всего более 60 минералов, из них главные:
Палладий
- Pd
Поликсен
- Pt,Fe
Мончеит
- Pt,Fe2
Платинистый иридий - IrPt
Осмирид
- IrOs
Куперит
- Pt,S
и другие.
Основные типы руд: сульфидные комплексные руды.
В местородениях Бушвельда суммарное содержание Pt+Pd=5-7 г/т.
7
Металлогения
1) Архейские зеленокаменные пояса (Cu-Ni руды, Австралия и Канада).
2) Ультрабазитовые пояса (Урал).
3) Расслоенные массивы основных и ультраосновных пород на древних
платформах (Бушвельд и Великая дайка, ЮАР).
4) Медно-никелевые руды (в траппах Сибирской платформы).
5) Медно-порфировые, золото-кварцевые и др. месторождения.
6) Россыпи.
Главные эпохи:
1) Протерозой.
2) Герцинская (Урал).
3) Мезозойская (Сибирская платформа).
4) Кайнозой (россыпи).
Промышленные типы месторождений
Основные типы:
1) пластовые сульфидно-платиновые в расслоённых основных и ультраосновных массивах (Бушвельд, ЮАР) – 97% запасов.
2) медно-никелевые сульфидные месторождения (Канада) – 2,6% запасов.
Платину получают при рафинировании металлов.
Примеры месторождений.
Тип 1. Пластовые сульфидно-платиновые месторождения.
Месторождения Бушвельдского массива.
1) Уникальные (содержание 5-7г/т, 97% запасов).
2) Оруднение развито в пластовых телах сульфидных руд (риф Меренского), длиной 400 км, средняя мощность – 76 см.
3) Руды представлены пироксенитами с сульфидами Ni, Cu, Fe и группы
платиноидов. Пироксениты вниз и вверх сменяются анортозитами.
4) Сульфидные минералы – пентландит, пирротин, халькопирит, пирит и
др.
Минералы платиноидов:
Ферроплатина
Лаурит
Куперит и др.
Встречается также самородное золото, хромит, магнетит и ильменит.
5) Образование руд связано с процессами магматической дифференциации
и гравитационной сегрегации.
Запасы, добыча и потребление
Запасы – 17,4 тыс. т. (ЮАР, Канада, США, Колумбия).
Годовое производство – 120 т. (в т. ч. 70 т. платины).
Ежегодное потребление - 85-90 т. (Япония, США).