ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Родовища

нікелю, кобальту, олова, вольфраму і молібдену

1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є набуття студентами знань про генетичні типи родовищ нікелю, кобальту, олова, вольфраму, молібдену і практичне встановлення генезису руд даних металів.

Завдання роботи:

- засвоїти теоретичний матеріал про генетичні типи родовищ нікелю, кобальту, олова, вольфраму і молібдену;

- навчитися визначати генезис руд нікелю, кобальту, олова, вольфраму і молібдену на основі вивчення текстурних і структурних особливостей взірців (штуфів) рудної сировини.

2 Основні теоретичні положення

2.1 НІКЕЛЬ

2.1.1 Загальна характеристика

Нікель уперше відкритий, як окремий хімічний елемент, у 1751 році шведським хіміком А. Кронстедтом.

У невеликих кількостях нікель видобувався ще у XVII столітті в Рудних горах, але промислове його використання почалось лише у кінці XIX століття.

Нікель використовується, як добавка при виготовленні різноманітних сталей і чавунів, а також у сплавах із міддю, хромом, алюмінієм, свинцем, кобальтом, марганцем, сріблом, золотом. Він додає сплавам міцність, в’язкість, легкість, антикорозійні, теплопровідні та електропровідні властивості.

Нікель отримують з нікелевих, мідно-нікелевих, кобальт-нікелевих і залізо-нікелевих руд.

До багатих сульфідних руд відносяться руди із вмістом нікелю більше 1%, до рядових руд – 0,5-1 %, до бідних руд – 0,1-0,5 %. До багатих силікатних руд відносяться руди із вмістом нікелю більше 2 %, до рядових руд – 1,3-2 %, до бідних руд – 1-1,3 %.

2.1.2 Геохімія і мінералогія

Кларк нікелю 4,8^.10^-3 %. Густина нікелю 8,9 г/см³, температура плавлення 1452 ^оС, колір сріблясто-білий.

Коефіцієнт концентрації нікелю 200. Його кларк збільшується від кислих порід до основних і далі до ультраосновних.

Промислові скупчення нікелю виникають в результаті розкристалізації сульфідного магматичного розплаву після ліквації в межах магматичного тіла. При цьому виникають сульфідні мідно-нікелеві руди.

Також промислова концентрація нікелю можлива у гранітоїдних магмах на постмагматичному етапі в результаті гідротермальних процесів. При цьому утворюються поклади комплексних руд нікелю, кобальту, миш’яку, сірки, інколи з вісмутом, сріблом і ураном.

У екзогенних умовах нікель накопичується в корі вивітрювання у результаті хімічного вивітрювання олівіну і серпентину. Підземними водами нікель переноситься у розчинному стані (у вигляді бікарбонату Ni(HCO₃)₂) у нижні горизонти кори вивітрювання, де відкладається у вигляді силікатних руд.

Відомо 45 мінералів нікелю. Серед них основними мінералами сульфідних руд є: пентландит (Fe, Ni)S (22-42 % нікелю), мілерит NiS (65 %), нікелін NiAs (44), хлоантит NiAs_3-2 (4,5-21,2), полідиміт Ni₃S₄ (40-54) і герсдорфіт NiAsS (26-40). Мінералами силікатних руд є: гарнієрит NiO^.SiO₂^.H₂O (NiO 46 %), непуїт 12NiO^.3SiO₂^.2H₂O (20-46), ревдинскіт 3(Ni, Mg)O^.2SiO₂^.2H₂O (46 %) і нікельмістячий нонтроніт Fe₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂^.nH₂O.

2.1.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні типи родовищ нікелю: 1) магматичні; 2) гідротермальні плутоногенні; 3) вивітрювання.

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

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Магматичні лікваційні	Піротин, халькопірит, пентландит, магнетит, пірит, борніт, кубаніт, нікелін, мілерит	Росія (Красноярський край – Талнах-Октябрська група, Кольській півострів – Печенга, Гонча), Фінляндія (Порі), Швеція (Клева), Канада (Садбері), ПАР (Бушвельд), Австралія (Камбалда)
Гідротермальні плутоногенні	Нікелін, шмальтин, хлоантит, арсенопірит, кобальтин, халькопірит, борніт, сфалерит, галеніт, самородне срібло	Росія (Тува – Ховуакси), Марокко (Бу-Азер), Канада (Ельдорадо), Рудні гори, Україна (Деренюське, Девладівське, Тернівське).
Вивітрювання	Гарнієрит, нонтроніт, ревдинскіт, непуїт	Росія (Урал – Кемпірсайське, Акермановське, Сахарінське), Нова Каледонія, Індонезія, Куба, Бразилія. США, Австралія, Греція, Албанія

2.2 КОБАЛЬТ

2.2.1 Загальна характеристика

Кобальт використовувався ще за 5 тис. років до н. е. у Єгипті, як природний забарвник. Вперше, кобальт виділений, як окремий хімічний елемент у 1735 р. шведським хіміком Г. Брандтом. Широке його використання почалось у першій половині ХХ століття. Кобальт використовується при виготовленні термостійких сплавів, магнітних сплавів, твердих сплавів швидкісноріжучих сталей, до складу яких також входять хром, молібден, нікель та ін. Радіоактивний ізотоп кобальту використовується у медицині, а також у дефектоскопії металів. Крім того, кобальт використовується у хімічні промисловості у якості каталізатора, а також для виготовлення емалей і фарб.

2.2.2 Геохімія і мінералогія

Кларк кобальту 1,8^.10^-3 %. Густина 8,83 г/см³, температура плавлення 1493 ^оС, колір білий з червонуватим відтінком.

Коефіцієнт концентрації невисокий – 100. Вміст кобальту збільшується від кислих магматичних порід до ультраосновних.

У магматичних породах кобальт концентрується разом з нікелем і генетично пов’язаний з ультраосновними і основними магмами. У родовищах гідротермального походження кобальт пов’язаний з кислими гранітоїдами, з вогнищ яких він виноситься гідротермальними розчинами разом із залізом і нікелем у вигляді сульфідних, галоїдних і миш’якових сполук.

При екзогенних процесах кобальт концентрується в корах вивітрювання гіпербазитових масивів разом із силікатними рудами нікелю. Інколи, кобальт асоціює з водними сполуками марганцю (азболанові руди).

При метаморфічних процесах відбувається невелика концентрація кобальту в піриті.

Основними мінералами первинних кобальтових руд є: кобальтистий пентландит (Fe, Ni, Co)₉S₈ (до 3% кобальту), лінеїт Co₃S₄ (40-53 %), кобальтин Co, AsS (35-41 %), глаукодот (це арсенопірит з великим вмістом кобальту) (Co, Fe)AsS (23 %), скутерудит (Ni, Co)As₃ (16-20 %), сафлорит (Co, Fe)AsS₂ (10-30 %). У зоні вивітрювання утворюється азболан m(Co, Ni)O₂^.MgO₂^.nH₂O (до 19 %), а у зоні окислення ендогенних руд кобальту – еритрин Co₃As₃O₈^.8H₂O (10-29 %), який має лише пошукове значення.

2.2.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні промислові типи родовищ кобальту: 1) магматичні; 2) скарнові; 3) гідротермальні плутоногенні; 4) гідротермальні вулканогенні; 5) стратиформні; 6) вивітрювання.

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

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Магматичні лікваційні	Пентландит	Росія (Східна Сибір – Талнах, Октябрське, Кольський півострів – Печенга), Канада – Садбері
Скарнові	Кобальтмістячий пірит	Казахстан (Соколовське, Сарбайське), Азербайджан (Дашкесанське), Росія (Абаканське)
Гідротермальні плутоногенні	Глаукодот, кобальтин	Росія (Тува – Ховуакси, Північний Схід – Сейм- чан), Мароко (Бу-Азер), Німеччина (Шнееберг), Норвегія (Консберг), Австралія (Маунт-Кобальт)
Гідротермальні вулканогенні	Кобальтин, арсенопірит, скутерудит, сафлорит	Канада (Кобальт, Гоуганда)
Стратиформні	Мідисті пісковики	Замбія (Чамбіши, Нчанга), Заїр
Вивітрювання	Азболан, кобальтмістячий нонтроніт	Росія (Урал – Кемпірсайське, Акермановське, Сахарінське), Нова Каледонія, Індонезія, Куба, Бразилія. США, Австралія, Греція, Албанія.

2.3 ОЛОВО