книги из ГПНТБ / Шишкин Н.Н. Кобальт в рудах месторождений СССР

кобальтгерсдорфит, арсенатов — никельэритрин) и редкой встре­ чаемостью их у крайних членов изоморфного ряда (Со-скуттеру­ дита, кобальтина, герсдорфита, эритрина и аннабергита).

3. Широкое проявление изоморфизма между кобальтом, нике­ лем и железом в минералах обычно объяснялось близостью их

в составе минерала параметр решетки его должен уменьшаться. Однако на примере проведенного нами исследования изменения параметра решетки кобальтистого пирита показано, что с увели­

Все эти факты изоморфизма объяснить на основе представле­ ний об эффективных ионных или атомных радиусах кобальта, ни­ келя и железа не представляются возможным. Однако это можно

протекать различно с использованием у каждого из них разных подоболочек, как это было показано В. И. Лебедевым на примере

нералов и изучением продуктов синтеза, предложена номенклатура природных минералов группы скуттерудита: Со- и Fe-Co-скуттеру­

300

дых растворах. Вместе с тем треугольная диаграмма Fe-Co-Ni; предложенная в результате этих исследований, отличается от диа­ граммы Е. Г. Розембум и хорошо согласуется с диаграммой состава природных минералов группы скуттерудита. Следователь­ но, она лучше отражает возможные комбинации отношений Со : Ni : Fe в минералах группы скуттерудита, образующихся в природных условиях.

5. Исследование термодинамических свойств синтезированных моноарсенидов кобальта, никеля и железа позволили установить более прочную связь мышьяка с никелем, чем с кобальтом и железом.

кобальта, никеля и железа, порядок металлов по прочности связи изменяется. Образование СоАэз и отсутствие NiAs3 и FeAs3 сви­

коэффициенты активности компонентов в системах Со—As, Ni—As, Fe—As; 2) установить знакопеременные отклонения от закона Рау­ ля в указанных системах, свидетельствующие о микронеоднород­ ном строении этих расплавов; 3) показать, что во всех трех системах значения коэффициентов активности компонентов в об­ ласти высоких концентраций мышьяка малы, что указывает на значительную прочность связи металлов с мышьяком.

6. Результаты исследования природных и искусственных арсе­ нидов кобальта, никеля и железа подтвердили высказанное нами на основе современных кристаллохимических представлений мне­ ние различной степени распространения в природе моно-, ди- и триарсенидов кобальта, никеля и железа.

7. В результате изучения процессов окисления арсенидных и сульфоарсенидных минералов кобальта, никеля и железа и их ассоциаций в природных условиях, сопровождаемого эксперимен­ тальными исследованиями (окисление минералов и их смесей в условиях, приближенных к природным, — в нейтральных растворах и при резком изменении температурного режима, а также с при­ менением электрохимического метода), установлено, что:

арсениды кобальта, никеля и железа резко делятся на быстро

арсениды и сульфоарсениды кобальта, никеля и железа по понижению устойчивости к окислению располагаются в ряд: ко­

смешанные зональные образования скуттерудитов с преобладанием

301

типов, сопровождаемое примерами наиболее типичных отечествен­ ных и зарубежных месторождений.

Приведенное описание позволило предложить новую, более полную, по сравнению с предыдущими [86, 103—105, 121, 170], генетическую классификацию типов месторождений кобальтовых и кобальтсодержащих руд (табл. 52). Сравнение ее с ранее опу­ бликованной автором классификацией [193] показывает, что она дополнена и значительно упрощена.

бассейнов

9. Рассмотрение структуры запасов кобальтовых и кобальтсо­ держащих руд в СССР показывает, что они сосредоточены в трех генетических типах месторождений кобальтсодержащих руд; суль­ фидных медно-никелевых магматического генезиса (39,3% общих запасов кобальта от суммарных общих запасов), никелевых коры выветривания серпентинитов (23,4%) и железорудных магнетитовых (скарновых и гидротермальных — 24,5%). Кобальт в про­ мышленном масштабе извлекается из руд первых двух типов

302

месторождений и в незначительном количестве из медно- и серно-

осадочных или медистых песчаников (44,1% общих запасов ко­ бальта от суммарных общих запасов), кобальтсодержащих нике­ левых коры выветривания серпентинитов (38,7%) и сульфидных медно-никелевых магматических (10,3%). Основным источником производства кобальта в капиталистических странах являются месторождения медистых песчаников. Кроме того, кобальт извле­ кается из руд кобальтовых и никель-кобальтовых гидротермальных жильных месторождений и месторождений кобальтсодержащих руд сульфидных медно-никелевых магматических, медно- и серноколчеданных постмагматических, в небольшом количестве из свин- цово-цинковых гидротермальных, скарново-железорудных (магнетитовых) и никелевых коры выветривания серпентинитов.

10. Показано, что различный минеральный и химический со­ ставы, текстурно-структурные особенности и физические свойства

кроме того, медь, марганец, сера, мышьяк и другие компоненты, поэтому технологии получения кобальта основаны на последова­ тельном отделении его от других металлов.

В связи с низким содержанием кобальта в кобальтовых и кобальтсодержащих рудах (от сотых долей процента до первых процентов) современные методы металлургии предусматривают постепенный перевод его в обогащенные продукты, из которых в дальнейшем осуществляется его извлечение. Так, технологии пе­ реработки кобальт-мышьяковой руды в голове процесса преду­ сматривают перевод кобальта и сопутствующих металлов в рас­ твор. Переработка кобальтсодержащих сульфидных медно-нике­ левых руд предусматривает концентрирование кобальта в файн-

руд коры выветривания серпентинитов предусматривает концен­ трирование его в конвертерном шлаке. В случаях переработка сульфидных медно-никелевых руд и никелевых руд коры вывет­ ривания серпентинитов кобальт совместно с другими сопутствую­ щими металлами также переводится в раствор. Выделение кобаль­ та из раствора достигается за счет использования различий в свойствах гидратов, сульфидов или комплексных аммиакатов, присутствующих в растворе металлов. Различие в содержании ко­ бальта в кобальтовых и кобальтсодержащих рудах не оказывает принципиального влияния на технические схемы переработки руд.

12. Технико-экономические показатели эффективности исполь-

303

зования кобальтсодержащих руд месторождений СССР различ­ ного генезиса позволяют сделать вывод о несомненной экономиче­

нетитовых), а также из руд медно- и серноколчеданных и колче- данно-полиметаллических месторождений, при условии переработки их по технологии, обеспечивающей комплексное извлечение ме­ таллов.

13. Рассмотрение критериев, определяющих промышленную ценность месторождений кобальтовых и кобальтсодержащих руд, в совокупности с приведенными данными, характеризующими раз­ личные генетические типы руд, из которых кобальт извлекается в промышленном масштабе, позволяют выделить следующие про­ мышленные типы руд:

I . Кобальтовые руды

1)кобальт-медный (медистые песчаники),

2)кобальт-мышьяковый;

I I . Кобальтсодержащие руды

1)сульфидный медно-никелевый,

2)медно-серноколчеданный,

3)сульфидный свинцово-цинковый,

4)сульфидно-магнетитовый,

5)силикатно-окисный никелевый.

Втот или иной промышленный тип кобальтовых и кобальтсо­ держащих руд объединяются руды месторождений, характеризую­ щихся общностью генезиса, минерального и химического состава, значительными запасами кобальта, для которых разработаны технологии, обеспечивающие эффективность извлечения кобальта непосредственно из руды или получаемых из нее концентратов и промышленных продуктов.

Кобальт-медный промышленный тип руд, являющийся основ­ ным источником кобальта капиталистических стран, в СССР от­ сутствует, но выявленные в нашей стране значительные по мас­ штабам месторождения медистых песчаников (Удоканское в Восточной Сибири, Джезказганское в КазССР) с проявленной иногда. (Джезказганское) кобальтовой минерализацией позволяют надеяться на обнаружение месторождений медистых песчаников и с кобальтовым оруденением. Отсутствует в СССР и сульфидный свинцово-цинковый промышленный тип кобальтсодержащих руд.

14. Значительные запасы кобальта сосредоточены в кобальт­ содержащих железо-марганцевых конкрециях, развитых на дне современных океанов. Главный полезный компонент конкреций — марганец, попутные — кобальт, никель, медь и др. Рассмотрение возможных способов переработки конкреций (лабораторная ста­ дия) и ориентировочные расчеты результатов технологического

304

опробования показали эффективность извлечения кобальта из них. В случае, если вопросы добычи конкреций будут решены положительно, они могут стать в будущем одним из источников кобальта.

15. Изучение обширной литературы по отдельным месторожде­ ниям, рудным районам, регионам и металлогеническим провин­ циям позволило выделить кобальтоносные провинции СССР (см. рис. 73). Анализ геолого-структурной обстановки их показывает, что имеются перспективы для обнаружения новых месторождений кобальтовых и кобальтсодержащих руд.

Наиболее перспективными кобальтоносными провинциями яв­ ляются: провинция западной части Сибирской платформы (сибир­ ских траппов), Уральская и Алтае-Саянская.

16. В северо-западной части Сибирской платформы выявлены наиболее крупные в СССР и во всем мире месторождения сульфид­ ных кобальтсодержащих медно-никелевых руд, из которых ко­ бальт, как попутный компонент, вместе с другими металлами извлекается в промышленном масштабе. Вместе с тем эта провин­ ция является и наиболее перспективной для обнаружения новых крупных месторождений такого типа. Приенисейская часть Си­ бирской платформы, судя по установленным здесь разломам глубинного заложения и интенсивному проявлению магматизма, характеризуется повышенной тектонической активностью. Интен­ сивность проявления магматизма нарастает к северу и достигает максимума в Норильском районе. Следовательно, этот район наи­ более благоприятный для обнаружения новых месторождений кобальтсодержащих медно-никелевых руд. Если же принять во внимание, что магматическая активность усиливается в направ­ лении Таймырской депрессии, то наиболее перспективными следует считать северную и западные части Норильского района.

17. В Уральской провинции кобальт извлекается в промыш­ ленном масштабе из ряда месторождений никелевых руд коры выветривания серпентинизированных ультраосновных пород Урала. Запасы кобальта в уральских месторождениях этого генетического типа значительно превышают суммарные запасы этого металла в аналогичных месторождениях всех провинций. В Уральской про­ винции могут быть обнаружены новые месторождения кобальтсо­ держащих никелевых руд коры выветривания серпентинизирован­ ных ультрабазитов. Об этом свидетельствует наличие значительного количества уже выявленных в пределах Урала массивов ультра­ основных пород с никеленосной корой выветривания, приурочен­ ность их к зонам разлома меридионального простирания, совпа­ дающим с простиранием основных структур Урала, обнаружение массивов ультраосновных пород под толщей мезо-кайнозойских пород на южном продолжении Урала и в восточной зоне заураль­ ского пенеплена. Южная'часть Уральской провинции — к югу от Кимперсайского и Буруктальского массивов и Восточная зона

зауральского пенеплена (Западный Казахстан) — предоставляется наиболее перспективной.

В крупных эксплуатируемых скарново-железорудных (магне­ титовых) месторождениях Урала и Южного Зауралья (Кустанайская обл., КазССР) сосредоточены основные запасы кобальта, заключенного в рудах месторождений этого типа в СССР. Вместе с тем структурно-геологические условия провинции благоприятны для нахождения новых скарново-железорудных месторождений кобальтсодержащих руд. Значительный практический интерес представляют эксплуатируемые и разведываемые медно- и серноколчеданные месторождения Урала, в рудах которых содержится кобальт. Наибольший интерес представляют Южный Урал и Юж­ ное Зауралье (Кустанайская обл., КазССР) . Здесь в ряде крупных месторождений установлены значительные запасы кобальта. Од­ нако кобальтоносность месторождений этого типа изучена еще слабо. Необходимо одновременно с поисками и разведкой новых месторождений изучать и их кобальтоносность.

18. В Алтае-Саянской провинции, кроме эксплуатируемого Ховуаксинского никель-кобальтового гидротермального жильного месторождения, обнаруживается ряд мелких кобальтовых и осо­ бенно медных (существенно блеклорудных) месторождений того же типа, причем руды последних содержат кобальт. В этой про­ винции особое внимание следует сосредоточить на проведении детальной геологической съемки, геофизических и геохимических работ в районе Ховуаксинского месторождения и на продолжении Убсунур-Баянкольского разлома к северу от месторождения. Кро­ ме того, необходимо продолжить поиски месторождений кобальто­ вых руд в юго-западной части Тувинской АССР.

Руды ряда крупных эксплуатируемых и подготавливаемых к эксплуатации железорудных (магнетитовых) месторождений Ал­ тае-Саянской провинции содержат кобальт, а структурно-геологи­ ческие условия благоприятны для нахождения новых месторожде­ ний этого типа.

Эта провинция является перспективной и на обнаружение месторождений кобальтсодержащих никелевых руд коры выветри­

и Мончегорский рудные районы. Печенгский рудный район с его многочисленными никеленосными интрузиями и четко установлен­ ным структурным контролем богатого эпигенетического оруденения (тектонические зоны у подошвы интрузий) является наиболее перспективным из районов Кольского полуострова. В Алларечен-

306

сон в Канаде. Это в свою очередь позволяет считать район пер­ спективным на обнаружение месторождений кобальтсодержащих медно-никелевых руд. В Мончегорском рудном районе наиболее перспективными для поисков кобальтсодержащих медно-никелевых руд являются массивы основных и ультраосновных пород, приуро­ ченные к тектоническим зонам, обрамляющим габбровую интру­ зию Главного хребта.

20. Путями повышения производства кобальта в стране могут быть:

1) усовершенствование существующих и применение новых технологических схем к тем типам руд, из которых уже в на­ стоящее время в значительном количестве извлекается кобальт— сульфидным медно-никелевым и силикатно-окисным никелевым;

2) широкое вовлечение в производство кобальта кобальтсо­ держащих сульфидно-магнетитовых, медно- и серноколчеданных руд. Организация производства кобальта из типов руд, в которых сосредоточены значительные запасы кобальта, подготовлена раз­ работанными в СССР и за рубежом технологическими схемами

иопытом работы зарубежных предприятий.

Вбудущем, при решении вопроса их добычи, в производство кобальта и других цветных металлов, попутно с марганцем, могут быть вовлечены кобальтсодержащие железо-марганцевые конкре­ ции дна современных океанов, в которых заключены колоссальные запасы кобальта. Ориентировочные расчеты результатов техноло­ гического опробования переработки конкреций (лабораторная ста­ дия) показали, что извлечение кобальта из них является эффек­ тивным.

Производство металла из кобальтовых и кобальтсодержащих руд на новых проектируемых предприятиях должно быть ориенти­ ровано на новые прогрессивные технологии, обеспечивающие комп­ лексное извлечение из руды (концентратов, полупродуктов) по­ лезных компонентов как основных, так и сопутствующих, высокие показатели извлечения и высокую экономическую эффективность переработки руды. К таким технологиям относится успешно внед­ ряемая в настоящее время в никелевое и кобальтовое производ­ ство автоклавная технология, отличающаяся комплексным и высо­ ким извлечением полезных компонентов, высокой интенсивностью процесса, низкой энергоемкостью, возможностью полностью авто­ матизировать процесс. К ним относятся также разрабатываемые в настоящее время процессы, сорбции и экстракции в гидроме­ таллургии никеля и кобальта, применение кислорода, природного газа, процессов вакуумирования в пирометаллургии и другие.

21. В стремительно прогрессирующем развитии техники наряду с другими стратегическими металлами все большее значение при­ обретает кобальт. В настоящей работе показано, что увеличения производства кобальта в СССР можно достигнуть по двум на­ правлениям— по пути расширения сырьевой базы кобальта и по

20* 307

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А л е ш у н и н а А. Е., К р а с н о в с к и й Г. М. Новые данные по минера­ логии руд Елизаветинского месторождения. Сб. техн. информ. ин-та Гипрони-

сторождения. Тр. совещ. по комплексн. использов. рудн. сырья Урала. Секция по

нетитовые руды Кустанайской области и пути их использования. М., Изд-во АН

бальтового производства в СССР. Сб. материалов по металлургии кобальта. М.,

300