Запасы, добыча и потребление титана

Запасы TiO₂ в капстранах 417,8 млн. т. из них 119 млн. т. рутил (Бразилия, Австралия, Индия).

Производится ежегодно:

Рутиловый концентрат 350 тыс. т.;

Ильменитовый концентрат 3800 тыс. т.

Потребители: США, европейские страны. Используются для получения пигментов и титановой губки. Япония – основной поставщик губчатого титана.

Месторождения ванадия

Свойства и применение

Чистый ванадий – серебристый ковкий металл.

Т_{плавления}=1900°С, Т_{кипения}=3400°С.

Плотность – 5,96 г/см³.

Применение: а) чёрная металлургия (для легирования чугуна и стали);

б) получение сплавов с Cu, Au;

в) чистый V – в атомной механике, в химической, стекольной и керамической промышленности.

 

Геохимические особенности

В таблице Д. И. Менделеева 23-е место, атомная масса 50,94, расположен между Ti и Cr.

Степени окисления +2, +3, +4, +5.

Литофильный элемент, но имеет разнообразные химические свойства.

Содержание V: 3К по А. П. Виноградову [] 0,015%;

ультраосновные породы - 0,014%;

основные - 0,020%;

средние - 0,010%;

кислые - 0,004%.

1) Промышленные концентрации связаны с основными породами. Накопление в остаточных расплавах вместе с Fe и Ti, а концентрация в ильмените позднемагматических месторождений.

2) Гидротернмальный процесс. В первичных рудах отсутствует, накопление в окисленных рудах (%).

3) В гипергенных условиях образуются комплексные соединения и ванадийорганические соединения.

4) В осадочном процессе концентрируется в ильменитовых россыпях, осадочных рудах железа и марганца, углях, фосфоритах, «чёрных» ванадиеносных сланцах.

5) Инфильтрационные концентрации связаны с медистыми песчанниками, ураноносными песчаниками, нефтью и твёрдыми битумами.

 

Промышленные минералы и типы руд

Кулсонит FeOЧV₂O₃

Ванадиевый магнетит Fe(Fe,V)₂O₄

Титаномагнетит (ванадийсодержащий) (Fe,Ti)₃O₄

Роскоэлит KV₂Ч[AlSi₃O₁₀][OH]₂

Ванадинит Pb₅Ч[VO₄]₃Cl.

Промышленние руды:

1) титаномагнетитовые;

2) ванадитовые (при окислении полиметаллических месторождений);

3) роскоэлитовые (в песчаниках);

4) осадочные руды железа;

5) бокситы;

6) фосфориты и др.

Содержание V₂O₅ до 1% или более 1%.

 

Металлогения

1) В геосинклиналях накапливается:

а) в рудах титаномагнетитовых месторождений;

б) в осадочных углеродисто-кремнистых чёрных сланцах и фосфоритах.

2) На платформенном чехле:

а) осадочные руды железа;

б) бурые угли;

в) песчаники;

г) нефти и альфальтиты;

д) россыпи титаномагнетита.

3) Продуктивные металлогенические эпохи:

а) протерозойская; (титаномагнетитовые

б) каледонская; месторождения)

в) раннегерцинская; (чёрные сланцы)

г) мезозой-кайнозойская. (осадочные руды железа,

ванадиеносные песчаники)

Наиболее крупные провинции:

Бушвельд (ЮАР);

Канадский и Балтийский щиты;

Индия;

Австралия;

СССР и др.

 

Промышленные типы месторождений

Основные типы месторождений:

1) титаномагнетитовые ванадийсодержащие месторождения (95,8% запасов и 71% добычи);

2) медные ванадий-урановые в песчаниках (25% добычи ванадия).

Возможный источник: нефть, битуминозные сланцы, осадочные руды железа, бокситы, угли и др.

Категории месторождений:

Крупные (более 100 тыс. т. V₂O₅);

Средние (10 – 100 тыс. т. V₂O₅);

Мелкие до 10 тыс. т. V₂O₅).

Примеры месторождений:

Первый тип. Титаномагнетитовые ванадийсодержащие месторождения Бушвельдский комплекс (ЮАР). Содержит 72% запасов и 50% добычи. В расслоеном массиве выделяются пластообразные залежи магнетита (мощностью 1,6 м, 0,3-0,75 м).

Главные рудные минералы:

Магнетит, титаномагнетит, ильменит, ульвошпинель.

Среднее содержание V₂O₅ – 1,8%. Из руд выплавляют ванадиевые шлаки с содержанием V₂O₅ 25-28%.

 

Запасы, добыча и потребление

Общие запасы – 4980 тыс. т. [].

(ЮАР, Австралийский Союз, Индия, США и др.).

Годовое производство V₂O₅ (37,7 тыс. т.).

Основные потребители – США, Япония и страны Западной Европы.

Месторождения никеля

Свойства и применение

Серебристо-белый металл, не тускнеет на воздухе. Твёрдый, тугоплавкий, легко полируется.

Т_{плавления}=1455°С, Т_{кипения}=2990°С.

Плотность – 8,9 г/см³.

Применение: Более 75% для производства сталей и сплавов (антикоррозионные, жароупорные и сверхтвёрдые).

Сплавы применяются в машиностроениии, для бытовых изделий, медицинского оборудования и др.

Геохимические особенности

В таблице Д. И. Менделеева – 28-е место.

Атомная масса – 58,71.

Известно 5 природных изотопов.

Степень окисляемости +2, реже +3.

Сидерофильный элемент, но обладает халькофильными и литофильными свойствами.

Среднее содержание: в 3К по А. П. Виноградову [] - 0,0058%;

в ультраосновных породах - 0,2%;

основных - 0,016%;

средних - 0,0055%;

кислых - 0,0008%.

В ультраосновных породах Ni концентрируется в оливине и пироксенах. При ликвации образуются сульфидные Cu-Ni месторождения.

В гидротермальном процессе образуются мелкие месторождения (с Co, Ag, Cu, Bi, As и др.).

В гипергенных процессах по ультраосновным и основным породам в корах выветривания образуются силикатные местoрождения Ni (c Co).

 

Промышленные минералы и типы руд

Известно 45 минералов никеля и несколько десятков никельсодержащих минералов.

Пентландит (Fe,Ni)₉S₈

Миллерит NiS

Никелин NiAs

Герсдорфит NiAsS

Ульманит NiSbS

и другие.

Основные типы руд:

1) сульфидные медно-никелевые;

2) силикатные.

Металлогения

1) Архейские зелёнокаменные пояса в Австралии содержат сульфидные Cu-Ni месторождения. Руды среди вулканогенных пород.

2) В орогенную стадию геосинклиналей образуются комплексные Ni-Co месторождения в связи с грантоидами.

3) На активизированных платформах и щитах известны крупные сульфидные Cu-Ni месторождения, связанные с расслоёнными ультраосновными и основными породами, а также с трапповым вулканизмом.

Основные эпохи оруднения:

1. Архейская (Зап. Австралия);

2. Протерозойская (Канадский и Балтийский щиты, Южная Африка);

3. Мезозойская (Сибирская платформа).

Важные рудные районы:

Сёдбери и Томпсон (Канада);

Камбалда (Зап. Австралия);

Кольский полуостров и Норильский район.

Силикатно-никелевые месторождения (Урал, Куба, Новая Каледония, Филлипины и др.).

 

Промышленные типы месторождений

1) сульфидные медно-никелевые (Норильское, Талнахское и Октябрьское, Мончегорское, рудные районы Канады и Австралии);

2) силикатные никелевые и никель-кобальтовые (Урал, Куба, Индонезия и др.).

Потенциальный источник – железомарганцевые конкреции дна океанов.

Категории месторождений:

Крупные (> 200 тыс. т.);

Средние (100 – 200 тыс. т.);

Мелкие (< 100 тыс. т.).

Примеры месторождений:

Тип 1. Медно-никелевые сульфидные месторождения.

Связаны с расслоёнными массивами габброидов в зонах глубинных разломов на древних щитах и платформах.

Форма рудных тел – пластообразная, иногда жильная, столбообразная.

Содержание: Ni 0,6-5%;

Cu 0,2-6%;

Co 0,01-0,1%;

(плантиноиды).

Извлечение: Cu, Ni, Co, плантиноиды, Au, Ag, S, Se, Te.

Норильское рудное поле. В северо-западной части Сибирской платформы, приурочено к глубинному разлому меридионального простирания. Оруднение связано с дифференцированными массивами габбро-диабазов триасового возраста.

Талнахское и Октябрьское месторождения.

Связаны с дифференцированной интрузией габбро-диабазов. Массив прорывает осадочные породы палеозоя. Выделяются два рудоносных горизонта:

1) нижний (в отложениях D_1-2);

2) верхний (в отложениях Р).

Интрузия контролируется разломом.

Строение расслоённого массива:

Эруптивные брекчии ® габбродиориты кварцевые ® габбро безоливиновое ® габбро оливиновое и оливин-биотитовые ® пикритовые габбро-диабазы (в основании интрузива).

Форма рудных тел – пластообразные залежи, жильные тела и шлифы. Развиты в зонах экзо- и эндоконтакта и локализованы в разломах.

Главные минералы:

Пирротин

Халькопирит

Кубанит

Пентландит

Второстепенные:

Борнит

Пирит

Миллерит

Виоларит

Бравоит

Сфалерит

Галенит и др.

Типы промышленных руд:

1) медно-никелевые (сплошные богатые);

2) медистые, развитые во вмещающих осадочных породах;

3) вкраплённые в интрузивных породах.

 

Запасы, добыча и потребление

Запасы в капсиранах 46,8 млн. т. (Новая Каледония, Канада, Австралийский Союз и др.).

Добыча в год 600 тыс. т.

Потребители: Япония, США, Западная Европа.

 

Месторождения кобальта

Свойства и применение кобальта

Твёрдый блестящий металл, обладает магнитными свойствами, похож на Fe. Не боится воды и воздуха.

Т_{плавления}=1495°С, Т_{кипения}=2900°С.

Плотность – 8,89 г/см³.

Используется для сплавов (с Fe, Cr, Ni, Nb, Mo и др.), обладающих жаропрочностью, для изготовления режущих инструментов, производства синей эмали и стекла.

Геохимические особенности

В таблице Д. И. Менделеева – 27 место (между Fe и Ni).

Атомная масса – 58,93.

Имеет 2 степени валентности: +2 и +3.

Обладает свойствами сидерофильного, халькофильного и литофильного элемента.

Среднее содержание в 3К – 0,0018% [].

В эндогенных процессах имеет свойства Ni и накапливается в магматически-ликвационных и гидротермальных рудах. Кроме того, отмечается в скарновых месторождениях Fe и Cu.

При гипергенезе имеет большую подвижность и концентрируется в корах выветривания ультраосновных и основных пород.

В зоне окисления образуются арсенаты, карбонаты, молибдаты и селенаты Co, Ni, и Fe. Главный минерал Co – асболан.

Асболан встречается также в осадочных рудах марганца и железо-марганцевых конкрециях.