ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Родовища

вісмуту, сурми, миш’яку і ртуті

1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є набуття студентами знань про генетичні типи родовищ вісмуту, сурми, миш’яку, ртуті і практичне встановлення генезису руд даних металів.

Завдання роботи:

- засвоїти теоретичний матеріал про генетичні типи родовищ вісмуту, сурми, миш’яку і ртуті;

- навчитися визначати генезис руд вісмуту, сурми, миш’яку і ртуті на основі вивчення текстурних і структурних особливостей взірців (штуфів) рудної сировини.

2 Основні теоретичні положення

2.1 ВІСМУТ

2.1.1 Загальна характеристика

Вісмут був відкритий у 1799 році шведським хіміком Т. Бергманом. Широко використовується у різноманітних легкоплавких сплавах, як добавка до сталей і чавунів, а також використовується у фармацевтичній, оптичній, хімічній, електронній промисловості і в атомній енергетиці.

Вісмут є дуже шкідливою домішкою у міді і золоті. Його вміст навіть у тисячних долях процента робить ці метали крихкими і не здатними до якісної обробки.

Лише частково вісмут отримують з вісмутових руд. В основному (90 % світового видобутку) він видобувається разом з іншими елементами з комплексних руд: Co-Ni-Bi-Ag, Sn-W-Bi, As-Bi, Cu-Bi, а також з вісмутмістячих свинцевих і мідних руд.

2.1.2 Геохімія і мінералогія

Кларк вісмуту 9^.10^-7 %. Густина вісмуту 9,8 г/см³, температура плавлення 271,3 ^оС, колір світло-сірий.

Коефіцієнт концентрації вісмуту дуже високий - 500000. Його вміст збільшується від ультраосновних порід до кислих. На магматичному етапі вісмут не концентрується. Його накопичення пов’язане із постмагматичними процесами гранітної магми. З магматичних вогнищ він виноситься гідротермальними розчинами.

При екзогенних процесах первинні сульфідні сполуки вісмуту окислюються і накопичуються у зоні окислення у вигляді оксидних і карбонатних сполук. В умовах слабого окислення мінерали вісмуту можуть накопичуватись у розсипах.

У природних умовах вісмут зустрічається в самородному вигляді, у сполуках із сіркою, селеном, телуром, входить до складу арсенідів, антимонідів нікелю, кобальту і заліза. Також утворює сполуки із свинцем, сріблом, міддю. Широко розповсюджені карбонати, гідрооксиди, ванадати вісмуту та інші його сполуки.

Відомо більше 90 мінералів вісмуту, але промислове значення мають лише декілька з них: самородний вісмут Bi (99,9 % вісмуту), вісмутин Bi₂S₃ (81,3 %), вітихеніт Cu₃BiS₃ (42,15 %), тетрадиміт Bi₂Te₂S (59,27 %), галеновісмутит PbBi₂S₄ (55,48 %), козаліт Pb₅Bi₂S₅ (42,1 %), айкініт CuPb-Bi₂S₃ (36,29 %). У зоні окислення утворюються бісміт Bi₃O₃ (89,6 %) і бісмутит Bi₂O₂(CO₃) (80 %).

2.1.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні генетичні типи родовищ вісмутових і вісмутмістячих руд: 1) грейзенові; 2) скарнові; 3) гідротермальні плутоногенні; 4) гідротермальні вулканогенні.

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

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Грейзенові	Комплексні руди вольфраму, олова і вісмуту. Вольфраміт, молібденіт, каситерит, магнетит, вісмутин, піротин, пірит, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Забайкалля – Спокойнінське), Казахстан (Акчатау, Кара-Оба), Німеччина (Садисдорф), Чехія (Циновець, Крупка), Франція (Монтебрас), Монголія (Югодзир), Китай (Пяотан), Австралія (Вольфрам Кемп)
Скарнові	Шеєлітові скарни, яки містять вісмут. Шеєліт, молібденіт, каситерит, вісмутин, магнетит, піротин, пірит, арсенопірит, вольфраміт, халькопірит, сфалерит, галеніт	Росія (Далекий Схід – Восток II), Середня Азія (Інгічке, Кой таш), Південна Корея (Санг-Донг), Китай (Хуанподі, Ілю), Канада (Емеральд-Фіні), США (Пайн-Крік), Австралія (Кінг-Айленд)
Гідротермальні плутоногенні	Арсенопірит, піротин, пірит, вісмутин, самородний вісмут, козаліт, халькопірит, сфалерит, галеніт	Середня Азія (Устарасай), Німеччина (Шнееберг, Нейбулак), Перу (Сан-Грегорі), США (Монте-Кристо), Канада (Ельдорадо)
Гідротермальні вулканогенні	Пірит, гематит, арсенопірит, халькопірит, вісмутин, самородний вісмут, арсенопірит, піротин	Середня Азія (Адрасман), Болівія (Тасна), Італія (Бочечіано)

2.2 СУРМА

2.2.1 Загальна характеристика

Сурма відома з далекої давнини, коли її використовували для виготовлення фарб. Один з перших описів властивостей сурми і способів її отримання зробив німецький алхімік В. Валентин у 1604 році. Освоєння сурми у промислових масштабах почалось у ХХ столітті.

Сурма є складовий елемент різноманітних сплавів. Вона додає міцність, твердість і корозійну стійкість сплавам із свинцем, міддю, цинком. Сполуки сурми характеризуються вогнетривкістю. Сурма використовується у автомобільній, поліграфічній, хімічній, електронній, керамічній промисловості, а також при виробництві фарб.

Сурму отримують з сурм’яних, ртутно-сурм’яних, і золото-сурм’яних руд, а також попутно з поліметалічних, олов’яних і вольфрамових руд.

Багаті руди містять сурми більше 5 %, рядові (звичайні) – 2-5 %, бідні – менше 2 %.

Перше місці за запасами сурми належить Китаю.

2.2.2 Геохімія і мінералогія

Кларк сурми 5^.10^-5 %. Густина 6,69 г/см³, температура плавлення 630,5 ^оС, колір олов’яно-білий.

Коефіцієнт концентрації дуже високий, близько100000.

Припускається, що гідротермальні розчини, які містять сурму, попали у верхні горизонти земної кори по глибинних розломах. Мінерали сурми випадають з розчинів в інтервалі температур 50-400 ^оС. В екзогенних умовах відбувається окислення первинних сульфідних мінералів сурми. При цьому виникають сурм’яні вохри.

Відомо 75 мінералів сурми. Основним мінералом первинних руд сурми є антимоніт Sb₂S₃ (71,4 % сурми). Менше значення мають у первинних рудах: ливінгстоніт HgSb₄S₇ (51,6 %), бертьєрит FeSb₂S₄ (57 %), гудмундит FeSbS (57,8 %), тетраедрит Cu₁₂Sb₄S₁₃ (29,2 %), джемсоніт Pb₄FeSb₆S₁₄ (35,4 %), буланжерит Pb₅Sb₁₄S₁₁ (25,7 %), надорит PbSbO₂Cl (31 %). Мінералми окислених руд є: валентиніт Sb₂O₃ (83,5 %), сенармонтит Sb₂O₃ (83,5 %), сервантит Sb₂O₄ (79,2 %), кермезит Sb₂S₂O (75 %), стибіконіт (Ca, Sb)Sb₂O₆(O, OH) (76,4 %).

2.2.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні генетичні типи родовищ сурми: 1) гідротермальні плутоногенні; 2) гідротермальні вулканогенні; 3) стратиформні.

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

Генетичні типи родовищ	Рудоутворюючі мінерали, основні і другорядні	Приклади родовищ
Гідротермальні плутоногенні, кварц-антимонітова формація	Антимоніт, бертьєрит, гудмундит, пірит, арсенопірит, хлорит, серицит, сидерит	Росія (Якутія – Сарилах, Красноярський край – Раздольнинське), Чехія (Пезинок), ПАР (Гравеліт), Терція (Ездемир), Таїланд (Ратбурі), Болівія (Чілкобійя)
Гідротермальні плутоногенні, формація комплексных руд	Антимоніт, бертьєрит, гудмундит, арсенопірит, пірит, шеєліт, халькопірит, галеніт, сфалерит, джемсоніт	Китай (Восі, Сіань), Росія (Забайкалля – Бурун-Шивея), США (Саншайн), Середня Азія (Сари-Булак)
Гідротермальні вулканогенні	Антимоніт, надорит, сервантит, ливінгстоніт, галеніт, сфалерит	Румунія (Бая-Маре), Туреччина (Акдашанайя, Дере), Алжир (Хаман, Хамімат), США (Йєлоу-Пайн)
Стратиформні	Антимоніт, кіновар, марказит, пірит, арсенопірит, буланжерит, джемсоніт, сфалерит, халькопірит, аурипігмент, реальгар	Середня Азія (Кадамджай, Терек), Китай (Синьхуаньшань), Болгарія (Рибново), Італія (Перетта), Мексика (Сан-Хозе)

2.3 МИШ’ЯК