ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ РУД

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ РУД

n В 1865 г. русский химик Н. Бекетов получил алюминий путем вытеснения его магнием из расплавленного криолита (Na 3 Al. F 6). Этот способ нашел промышленное применение в Германии и Франции в конце XIX в. После изобретения способа электролиза криолито глиноземных расплавов (1886 г. ), которое было сделано одновременно во Франции П. Эру и в США Ч. Холлом, а также разработки в России К. Байером (1887 г. ) гидрощелочного способа получения глинозема были созданы благоприятные условия для развития алюминиевой отрасли промышленности. Для получения глинозема из низкосортных бокситов стали применять также метод спекания, разработанный русскими и американскими технологами.

n n Современный промышленный способ получения металлического алюминия заключается в извлечении из алюминийсодержащего сырья технического оксида алюминия (глинозема) и последующего электролиза его совместно с криолитом (Na 3 Аl. Fб). Поэтому возможность использования той или иной горной породы в качестве алюминиевой руды определяется экономической эффективностью ее переработки на глинозем. С момента возникновения и становления промышленного производства алюминия (с 1886 г. ) и до настоящего времени основной алюминиевой рудой во всем мире являются бокситы. Зарубежная алюминиевая промышленность использует исключительно это сырье.

n Уже на современном этапе в Азербайджане впервые в мировой практике была начата выплавка глинозема из алунитов Загликского месторождения и нефелиновых концентратов апатит-нефелиновых руд Хибинского (Кольский п ов), уртитовых руд Кия Шалтырского (Кузнецкий Алатау) и нефелиновых руд Тежсарского (Армения) месторождений. Русскими специалистами разработан способ получения алюминия и его сплавов из высокоглиноземистых пород (кианитовых, силлиманитовых и андалузитовых сланцев).

n n n Технологи Польши доказали возможность промышленного получения глинозема из каолинитовых глин, содержащих около 25% А 12 О 3 и 3% Fe. O. В Бразилии и Гайане на ряде бывших бокситовых рудников начата добыча каолина для производства глинозема. Во Франции успешно опробован новый двукислотный метод переработки глин, сланцев и отходов угольного производства для извлечения глинозема. В Италии глинозем извлекают из лейцитов путем восстановительного содово известковистого спекания. В Германии проведены полупромышленные испытания красных илов Северного моря и доказана экономическая эффективность их добычи со дна моря и переработки на глинозем.

n n Алюминий (Al) благодаря своей легкости (плотность 2, 7 г/см 3), высокой электропроводности, большой коррозионной устойчивости и достаточной механической прочности (особенно в сплавах с Си, Si, Мg, Mn, Zn, Ni и другими металлами) нашел применение в авиационной (его называют «крылатым металлом» ), автомобильной и электротехнической отраслях промышленности, на транспорте, в строительстве, а также при изготовлении упаковочных материалов и предметов домашнего обихода. Отдельные сорта бокситов используются для производства абразивов и огнеупоров.

Сфера потребления алюминия n Около 28% производимого алюминия идет на изготовление банок для напитков, пищевой тары и всевозможных упаковок. Еще 17% используется в транспортных средствах, включая самолеты, военную технику, железнодорожные пассажирские вагоны и автомобили. Около 16% применяется в конструкциях зданий. Примерно 8% используется в высоковольтных линиях электропередачи и других электрических устройствах, 7% – в таких потребительских товарах, как холодильники, кондиционеры воздуха, стиральные машины и мебель. На нужды машиностроения и промышленное оборудование расходуется 6%. Остающаяся часть потребляемого алюминия используется в производстве телевизионных антенн, пигментов и красок, космических кораблей и судов.

n Общие запасы бокситов в 30 странах мира — 40 млрд. т, 95% из них сосредоточено в тропическом поясе, в том числе: более 50% приходится на Гвинею, 40 — на Австралию, Венесуэлу, Бразилию, Индию, Вьетнам и Ямайку. Добывают бокситы в 26 странах в количестве 140 млн. т в год, 80% этой добычи приходится на Австралию, Гвинею, Ямайку, Бразилию, Китай и Индию. Производство глинозема в странах, добывающих бокситы, превысило 52 млн. т, а выплавка алюминия — 24 млн. т в год.

n n К уникальным относятся месторождения с запасами бокситов более 500 млн. т, к крупным и средним — 500 — 50 млн. т, мелким — менее 50 млн. т. Современный промышленный способ получения металлического Аl заключается в извлечении из алюминийсодержащего сырья технического оксида алюминия (глинозема) и последующего электролиза его совместно с криолитом (Na 3 Аl. F 6). Поэтому возможность использования той или иной горной породы в качестве алюминиевой руды определяется экономической эффективностью ее переработки на глинозем.

Интенсивность бокситонакопления Латеритная формация Терригенная формация Карбонатная формация Боксон

n n n Кларк алюминия 8, 05%, коэффициент его концентрации в месторождениях равен 5. В эндогенных процессах (магматическом, пегматитовом) Al накапливается в форме алюмосиликатов, входя в кристаллическую решетку вместо кремния [Si, Al. O 4]4 преимущественно в щелочных нефелиновых и лейцитсодержащих породах, а также в анортозитах. Он накапливается также при процессах алунитизации, связанных с гидротермальной переработкой кислых вулканических образований. Значительные концентрации Al в форме глин, бокситов связаны с экзогенными процессами — корами выветривания и осадочными месторождениями.

n n n В осадочных процессах глинозем растворяется и переносится только в кислых (р. Н < 4) или сильно щелочных (р. Н >9, 5) растворах. Осаждение гидроксида алюминия начинается при р. Н, равном 4, 1. В присутствии Si. O 2 растворимость А 12 О 3 возрастает, а при наличии СO 2 снижается. Коллоидный глинозем по сравнению с коллоидным кремнеземом менее устойчив и быстрее коагулирует, поэтому при совместной миграции они разделяются. В связи с различной геохимической подвижностью соединений Al, Fe и Mn происходит их дифференциация в прибрежной зоне водоемов. Ближе к берегу накапливаются бокситы, в верхней части шельфа — железные руды, а внизу шельфа — марганцевые руды.

n n n n Al входит в состав около 250 минералов, но промышленное значение из них в настоящее время имеют бемит и диаспор — А 12 O 3 · Н 2 O (85% А 12 O 3), гиббсит (син. гидраргиллит) — А 12 O 3 · ЗН 2 O (65, 4%), нефелин KNa 3[Al. Si. O 4]4 (34%), лейцит K[Al. Si 2 O 6] (23, 5%) и алунит KAl 3[Si. O 4]2·(ОН)6 (37%). Перспективны для извлечения алюминия кианит, силлиманит, андалузит и каолинит. Производство Al необычайно энергоемко, следовательно экономически выгодным является получение глинозема только из пород, содержащих большое количество этого элемента в легкоизвлекаемой форме. До недавнего времени единственным сырьем были бокситы.

n n n Важнейшими рудами для производства алюминия служат бокситы — горная порода, состоящая из гидроксидов Al, оксидов и гидроксидов Fe, глинистых минералов и кварца, содержащая глинозема более 28% при отношении Аl 2 O 3 : Si. O 2 не менее 2, 6. По минеральному составу различают бокситы диаспоровые, бемитовые, гиббситовые и комплексные. По текстуре они подразделяются на каменистые, рыхлые, оолитовые, бобовые, брекчиевые, яшмовидные. Оксидами Fe они обычно окрашены в красные и бурые цвета различных оттенков. Встречаются также бокситы белые, серые, черные и других окрасок. Бокситы обладают высокой адсорбционной способностью и постоянно содержат примеси V, Cr, Са, Ti и других элементов. Аморфный глинозем с течением времени испытывает старение, в результате чего он преобразуется в бемит, а последний переходит в гиббсит. Поэтому в природе наиболее широко распространены гиббситовые бокситы.

Боксит

Боксит

Боксит

Боксит

Боксит

Боксит

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ АЛЮМИНИЕВЫХ РУД n Бокситовая руда - это остаточная либо осадочная порода, состоящая преимущественно из гиббсита, бёмита и диаспора, c большей или меньшей примесью гематита, гётита, каолинита, шамозита и минералов диоксида титана. В бокситах встречаются сидерит, пирит, органическое вещество. В России из бокситовых руд производят около 80% глинозема.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ АЛЮМИНИЕВЫХ РУД n n Нефелиновые руды. Это комплексное сырье, позволяющее получать глинозем, соду, поташ и цемент. Это щелочные магматические породы, среди которых по вещественному составу, особенностям технологии переработки выделяют три сорта руд: I —нефелиновые (уртиты) 60— 90% нефелина, > 26% Аl 2 O 3, > 10% щелочей, < 5% Fе 2 О 3. Это высококачественные руды, не требующие обогащения, перерабатываемые по способу спекания; II —бесполевошпатовые и плагиоклаз нефелиновые (ийолит-уртиты), содержащие 40— 60% нефелина, 22— 25% Аl 2 O 3, 8— 12% щелочей, >5% Fe 2 O 3 требуют обогащения; III — существенно полевошпатовые (нефелиновые сиениты (в т. ч. псевдолейцитовые), сыныриты), содержащие 10— 30% нефелина и других фельдшпатоидов, пока не представляют промышленного интереса.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ АЛЮМИНИЕВЫХ РУД n Алунитовые руды. Как и нефелиновые, являются комплексным сырьем с получением глинозема, сульфата калия, серной кислоты. Алунит содержит 37% Аl 2 O 3, 38% SO 3 и 11, 4% К 2 О. Практический интерес представляют руды, в которых среднее содержание алунита превышает 50%, алунитовые руды, содержащие алунита от 30 до 50%, требуют обогащения. Флотационным методом обычно удается получить 70% ный алунитовый концентрат.

ГЛАВНЫЕ РУДНЫЕ ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ФОРМАЦИИ n n Латеритная бокситовая имеет большое промышленное значение. Представлена концентрациями гидроксидов Al в корах выветривания современных (глиноземистые латериты тропического пояса Земли); древних (погребенных) в России (КМА) и др. Месторождения представлены залежами бокситов значительной мощности и площади распространения. Типичен сложный полифациальный характер бокситов — элювиальные, делювиальные образования и моногидратный (гиббсит) минеральный состав. Примеры: месторождения Гвинеи, Индии, Бразилии.

ГЛАВНЫЕ РУДНЫЕ ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ФОРМАЦИИ n Красноцветная бокситовая осадочная континентально-терригенная. Месторождения приурочены к базальным горизонтам красно и сероцветных (до угленосных) терригенным аллювиальным и озерно болотным отложениям на платформах. Характеризуются малой мощностью залежей гиббситовых бокситов, их красно бурой до кирпично красной окраской, рыхлым или каменистым обломочным сложением. Морфологически выделяются месторождения пластового типа и карстовых депрессий. Примеры: Тихвин Онежская и Тургайская провинции, Тиман.

ГЛАВНЫЕ РУДНЫЕ ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ФОРМАЦИИ n n Бокситовая карбонатно-карстовая осадочная геосинклинальная. Месторождения связаны с мощными толщами известняков и доломитов, часто рифогенных. Бокситы, приуроченные к перерывам в накоплении морских карбонатных осадков, литологически более однородны, чем в терригенной формации. Промышленные запасы связаны с красными бокситами бёмит диаспорового состава, образующими пластообразные, невыдержанной мощности тела, залегающие на закарстованной поверхности рифогенных известняков. Примеры: Северо Уральская бокситоносная провинция.

ГЛАВНЫЕ РУДНЫЕ ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ФОРМАЦИИ Нефелиновых бесполевошпатовых руд. Представлена массивами нефелин сиенитовой формации — многофазными плутонами, в которых собственно нефелиновые руды — уртиты, ийолит уртиты — являются самостоятельными дифференциатами. n Примеры: Хибинский массив, Кия Шалтырское месторождение. n

ГЛАВНЫЕ РУДНЫЕ ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ФОРМАЦИИ n Алунитовая. Крупные промышленные скопления алунита в туфогенно осадочных толщах при интенсивной вулканической и гидротермальной деятельности как на прибрежной суше, так непосредственно в водном бассейне. Все месторождения залегают вблизи поверхности и могут быть отработаны открытым способом. Запасы наболее крупных алунитовых месторождений могут достигать 1 2 млрд. т руды, а среднее содержание алунита — 50% и выше. Месторождения широко распространены в пределах Средиземноморского и Тихоокеанского

ГЛАВНЫЕ РУДНЫЕ ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ФОРМАЦИИ n Высокоглиноземистых сланцев. Месторождения кианит силлиманитовых сланцев известны среди архейских толщ, сложенных кварцит глиноземистыми метаморфическими породами, входящими в состав высокоглиноземистых формаций древних щитов. Они встречены на Кольском полуострове (кейвский комплекс), южном и юго западном обрамлении Алданского щита.

ГЕОЛОГО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ РУД n n n Промышленные месторождения Al руд представлены : 1) бокситовыми, 2) нефелиновыми, 3) алунитовыми рудами. Основные промышленные месторождения — бокситовые —подразделяются на 1) латеритные, 2) осадочные, 3) полигенные. На долю латеритных месторождений приходится 85% мировых запасов и 38% мировой добычи; на долю осадочных — 4, 4% запасов и 15% добычи, на долю полигенных месторождений — 10% запасов и 47% добычи.

Месторождения латеритных бокситов n Бокситовые месторождения латеритного типа являются элювиальными, остаточными образованиями. Они широко распространены на территории стран тропического пояса Земли (Гвинеи, Ганы, Мали, Индии, Бразилии, Австралии и др. ) и связаны с латеритными корами выветривания. В России этот тип месторождений встречается редко. Единственным районом, где они имеют промышленное значение, является КМА.

Бокситоносные пояса и месторождения мира Латериты Бокситы

n n n Месторождения латеритных бокситов характеризуются следующими особенностями: значительной поверхностной площадью распространения бокситов, поэтому их легко разрабатывать; преобладают бокситы элювиальные, элювиально делювиальные (шлейфовые) гиббситового типа, которые являются членами латеритного покрова; 3) рудные залежи сохраняют реликтовые структуры материнских пород, приурочены обычно к приподнятым плоским возвышенностям (плато) либо к их верхним склонам; 4) масштаб месторождений крупный и очень крупный, бокситы характеризуются высоким содержанием глинозема и низким кремнезема; 5) возраст большей части месторождений тропической зоны — от эоцена - до современного.

n n Среди глобальных факторов, контролирующих бокситонакопление климатический и тектонический, в числе региональных — геоморфологический, литологический, стратиграфический и др. Образованию латеритной коры выветривания благоприятствует режим высокого приподнятого плато, при этом важным условием является расчлененность рельефа, обеспечивающая хороший дренаж грунтовых вод. Оптимальный климат бокситообразования — жаркий и влажный с сухим сезоном. Средняя температура воздуха в районах интенсивного латеритного выветривания +24— 26°С. Атмосферные осадки весьма обильные (1500— 3000 мм/год). Подавляющая масса месторождений латеритных бокситов располагается на континентах, тяготея к их окраинам — зонам наиболее активного влияния муссонного климата.

n n Латеритные бокситовые месторождения образуются по различным алюмосиликатным породам (преимущественно малокварцевым): сиенитам, андезитам, базальтам, алевролитам, филлитовым сланцам. Физико химические условия образования бокситов определяются низкой активностью кремнекислоты в растворе, близкими к нейтральным р. Н от 5 до 8, высокой трещиноватостью пород. Оптимальное время, необходимое для формирования бокситоносных кор выветривания, — первые миллионы лет (до 10— 15). Среди месторождений латеритных бокситов выделяют два типа: современный (гвинейский) и погребенный (воронежский).

n n Гвинейский тип — крупные приповерхностные залежи гиббситовых бокситов в современных латеритных корах тропических и экваториальных зон. Основные запасы и наиболее крупные месторождения этого типа расположены на древних платформах, преимущ но около побережья Атлантического и Индийского океанов. Они известны в Гвинее, Сенегале, Сьерра Леоне, Либерии, Гане, Нигерии, Того, Мозамбик и других африканских странах. Преобладают молодые незахороненные месторождения, руды которых характеризуются высоким качеством, с большими мощностями и благоприятными горно техническими условиями для открытой отработки. Наиболее крупными и типичными являются месторождения на Либерийском щите. Здесь расположены уникальные месторождения Гвинеи, суммарные запасы которых достигают 30 млрд. т.

Бокситовые залежи месторождений (Боке, Фриа, Киндия и др. ) приурочены к плосковершинным холмам (бовалям), окаймленным долинами высохших рек глубиной до 100 м. Бокситовые латериты образовались в результате интенсивного выветривания силурийских граптолитовых сланцев, залегающих почти горизонтально, в палеогене— неогене в условиях расчлененной пенепленизированной равнины. Плоские вершины бовали обычно занимают площадь 5— 15 км 2. Бокситы выходят на поверхность и, как правило, перекрыты обломочно цементационным железистым латеритом (кирасой). Структурный боксит Шлейфовые обломочно-бобовые бокситы Бовальная кираса Уровень грунтовых вод Литомарж Сланцы Кварцевый песчаник Строение латеритного бокситового месторождения Гвинеи

Латеритные бокситы Гвинеи n Среди бокситов месторождений выделяют различные руды. Внизу залегает боксит рыхлый, пятнистый, с сохранившейся сланцеватой структурой, с небольшими скоплениями оксидов железа, придающими ему пеструю окраску, гиббситовый, невысокого качества; мощность 2— 3 м. Выше, отделяясь четкой, но неровной границей, залегают каменистые бокситы розовато серые, красновато бурые, с тонкой горизонтальной полосчатостью, сохранившейся от материнских пород, сильно пористые и кавернозные, по составу тоже гиббситовые.

Латеритные бокситы Гвинеи n n При бортовом содержании глинозема 50% общие запасы самого крупного месторождения Боке, доступные для открытой добычи, составляют 3 млрд. т. Такие же бокситы слагают вершины бовалей района месторождения Фриа, а также большинства бовалей других регионов. В других государствах Западной Африки (Мали, Сьерра Леоне, Гана и др. ) развиты сходные, в основном каменистые, бокситы, отличающиеся от описанных лишь в деталях.

Базальтовое плато в Западной Индии, покрытое глинистыми латеритами Красные глины с обломками латерита Высокожелезистый латерит Боксит Литомарж Базальты В пределах Индийской платформы латеритные бокситы давно известны в штатах Бихар, Мадхья-Прадеш, Махараштра, Орисса и др. Они образуются за счет выветривания метаморфических пород, а также базальтов. Латеритный боксит слагает верхнюю зону латеритной коры выветривания. Ниже расположены породы каолинитовой зоны (литомарж), которые постепенно переходят в материнские породы. Бокситовые месторождения Индии распространены преимущественно по периферии континента, вдоль побережья Аравийского моря и Бенгальского залива.

n Воронежский тип. Включает в себя древние латеритные бокситы, перекрытые молодыми осадочными образованиями. Месторождения связаны с раннемеловыми (Украина) и раннекаменноугольными (КМА) континентальными перерывами. Типичным представителем этого типа в России является Висловское месторождение (Белгородская область), расположенное в пределах Воронежской антеклизы. Бокситы слагают верхнюю зону латеритной коры выветривания, сформировавшуюся на крутопадающих высокоглиноземистых хлорит серицитовых сланцах протерозоя, переслаивающихся с железистыми кварцитами. Форма бокситовых залежей в плане линзовидная, повторяющая форму пластов сланцев по простиранию, в поперечном сечении пласто и линзообразная. Длина залежей нескольких километров, ширина 100— 750 м, мощность до 40— 50 м. Бокситы перекрываются мощной 500— 600 м толщей осадочных пород.

n Бокситы, часто с сохранившейся структурой материнских пород, преимущественно бёмитовые, иногда гиббсит-бёмитовые среднего качества (могут перерабатываться по параллельно комбинированной схеме Байер спекания). В висловских бокситах значительная часть оксида алюминия находится в виде плохо растворимого в щелочных растворах шамозита, что является основной особенностью этих бокситов. Среднее содержание в бокситах Аl 2 О 3 48— 49%, Si. O 2 7— 9%. Висловское месторождение по масштабам может быть отнесено к крупным, но способ отработки – только подземный.

Остаточные переотложенные месторождения бокситов n К этому подтипу относятся месторождения Арканзасского района (США), Австралии и Гвианской береговой равнины (Гайана, Суринам и Гвиана). В России подобные месторождения не встречены.

Месторождения Гвианской береговой равнины образуют бокситоносную провинцию, вытянутую вдоль побережья Атлантического океана на 600 км при ширине 100— 150 км. Латеритные бокситы залегают на плоских вершинах и склонах пологих холмов, окаймляющих береговую равнину. В песчано глинистых породах переотложенные бокситы очень высокого качества (58 66% А 12 О 3). Общие запасы 850 млн. т.

n Месторождения Австралии. Крупнейшие в мире месторождения бокситов находятся в Северной и Юго Западной Австралии. Они представлены пластообразными залежами площадью в сотни квадратных километров, приуроченными к площадям развития латеритного покрова по докембрийским метаморфическим и изверженным породам (месторождения Уэйпа, Гов), базальтам и пирокластическим породам (Митчелл Плато), долеритам и глинистым сланцам (Дарлинг. Рейндж).

Бокситовое месторождение Дарлинг-Рейндж (Австралия) Общие запасы бокситов месторождений Австралии — 6, 7 млрд. т.

Осадочные континентально-терригенные бокситовые месторождения n n К данному типу относятся осадочные месторождения бокситов среди терригенных отложений малой (первые десятки метров) мощности при их значительном площадном распространении, обычно приуроченных к основанию горизонтально залегающих трансгрессивных циклов в обрамлении древних платформ В связи с этим этот тип часто называют платформенным. Месторождения широко распространены на северо западной окраине Русской платформы (Тихвин. Онежская провинция), на Тимане, в Китае, в обрамлении Североамериканской платформы, в ряде районов Западной Европы.

n n Рудовмещающими породами являются континентальные существенно глинистые отложения аллювиально делювиальной и озерно болотной фаций, часто связанных с угленосными осадками. Для них характерны фациальная изменчивость, частое чередование пород различного состава, присутствие мелких внутриформационных размывов, тонких прослоев конгломератов, алевролитов, угленосных глин и углей. Среди терригенных бокситовых месторождений выделяются месторождения с преобладанием либо пластового, либо карстового морфогенетических типов.

Тихвинская группа бокситовых месторождений Бокситоносная толща пластового типа месторождений (Североонежское, Тихвинское) выполняет неглубокие плоские котловины или долинообразные понижения на поверхности алюмосиликатных пород. Бокситовые залежи имеют пластовую или вытянутую линзообразную форму. Протяженность их составляет от 0, 5 до 2 км и мощность от 2 до 15 м. Собственно бокситоносная толща, лежащая на пестро и красноцветных каолиновых глинах, состоит из бокситов, каолиновых глин пестрой окраски. Кондиционные бокситы залегают в центральных частях залежей; к периферии бокситы сменяются некондиционными аллитами, а затем и каолиновыми глинами. В пределах месторождений выделены бокситы двух генетических типов: латеритные и осадочные. Латеритные бокситы распространены в виде фрагментов на склонах рудовмещающих впадин. Характерным признаком их является сохранившаяся текстура субстрата. Осадочные бокситы представляют основные запасы руд на всех месторождениях.

n Установлено, что источником А 12 O 3 бокситов тихвин-онежского типа являлись местные породы (глинистые отложения девона, вулканогенные метапороды фундамента). Бокситы являются переотложенными в речных и озерных водоемах продуктами латеритного выветривания. Условия залегания и текстурно структурные признаки бокситов позволяют трактовать их как континентальные осадочные породы.

Бокситовые пластовые месторождения Южного Тимана

Характерным примером осадочных бокситов терригенной формации с карстовым типом оруденения является тургайский тип (Амангельдинские, Краснооктябрьское, Белинское и другие месторождения). Здесь бокситовые отложения залегают в многочисленных глубоких эрозионно карстовых и карстовых депрессиях (воронки, полья, котловины), вблизи контакта карбонатных и алюмосиликатных пород

n Месторождения состоят из изолированных тел иногда соединенных между собой. Форма депрессий, в значительной мере форма и размеры рудных тел, зависят от состава и строения фундамента. При горизонтальном или слабо наклонном залегании карбонатных пород развиваются неглубокие, но широкие карстовые депрессии, в которых обычно формируется одно крупное линзовидное тело. При крутом падении пород, особенно в приконтактовых зонах, возникают глубокие, но узкие карстовые формы, иногда глубиной до 200— 300 м и размерами на устье не более 50— 100 м.

Железистые бокситы Кора выветривания Пестроцветные карстовые глины Бокситы Аргиллиты, алевролиты Известняки Схема строения месторождений бокситов платформенного карстового типа

n n Бокситоносные отложения большой мощности (до 100 — 200 м) отличаются сложностью строения. В основании бокситоносной толщи практически во всех депрессиях наблюдаются базальные горизонты, представленные делювиальными песчано глинистыми осадками с обломками карбонатных пород и в различной степени выветрелых алюмосиликатных пород. Средняя часть сложена почти исключительно пестроцветными каолиновыми глинами с линзовидными пластами бокситов. Основной промышленный пласт обычно залегает на склоне депрессии. Верхняя часть формации представлена обычно серыми, часто углистыми глинами с прослойками алевролита и бурого угля. Бокситы обычно бобово обломочной структуры, каолинит гиббситового состава, среднего качества.

Осадочные карбонатно-карстовые бокситовые месторождения n Данный тип объединяет осадочные месторождения бокситов, залегающие среди мощных карбонатных толщ. Рудные залежи приурочены к перерывам в карбонатном осадконакоплении и сформировались в прибрежных и прибрежно морских условиях зоны влажного и жаркого климата. Для месторождений характерна дислоцированность и метаморфизм вмещающих пород и руд, преимущественно моногидратный состав бокситов (диаспор, бёмит).

n Морские бокситовые месторождения размещаются в складчатых областях, имеют различный возраст и распространены во многих странах, достигая иногда крупных размеров. Позднепротерозойский возраст имеет Боксонское месторождение в Восточном Саяне, к девону относятся месторождения Северо Уральского бокситоносного района и Салаира, к карбону — месторождения Средней Азии, к мезозою и палеозою месторождения Средиземноморской бокситовой провинции (Франции, Италии, Югославии, Венгрии, Греции, Турции), к неогену и четвертичному периоду — месторождения Ямайки и Гаити.

n Месторождения лучшего качества и большого размера приурочены к тем толщам карбонатных пород, которые сложены чистыми известняками и реже доломитами, почти всегда рифогенного типа. Появление в известняках и доломитах вулканогенных и терригенных пород — неблагоприятный фактор. Месторождения, возникшие в таких карбонатных формациях, обычно малы по размерам и содержат бокситы низкого качества (Боксонское месторождение). Промышленные месторождения бокситов возникают только там, где карбонатные отложения трансгрессивно залегают на породах основного состава.

n Морские бокситовые месторождения в карбонатных толщах являются ведущим промышленным типом в России, дающим более половины добычи. Наиболее полно они представлены на Северном Урале (Северо. Уральский бокситоносный район). Рудные залежи повсеместно приурочены к внутриформационным перерывам в осадконакоплении карбонатных отложений. К наиболее длительному перерыву в основании эйфеля приурочен самый крупный бокситоносный горизонт, строение которого на рудных полях месторождений Северо Уральского района следующее.

Разрез месторождения бокситов Красная Шапочка (Северный Урал) S 22 -D 1 Подстилаются бокситы светло розовыми рифогенными известняками c закарстованной поверхностью. Красные бокситы, богатые Al 2 O 3 и Fe. O+Fe 2 O 3, заполняют все карстовые формы рельефа и выходят за их пределы, образуя иногда сплошной маломощный пласт. В основании рудных залежей в бокситах встречаются обломки известняка (подрудная карстовая брекчия). Выше на поверхности красных бокситов, иногда с признаками размыва, налегают бокситы серые, черные или зеленоватые, более бедные глиноземом. Вверх бокситы постепенно сменяются толщей морских глин и темно серых битуминозных известняков.

Другие типы месторождений алюминиевых руд n n Месторождения нефелиновых руд. Наиболее экономичным видом алюминиевого сырья после бокситов являются нефелиновые руды. Они представляют собой разновидности магматических горных пород, содержащих нефелин и слагающих щелочные интрузии. В зависимости от состава этих пород и условий их обогащения выделяют два типа месторождений: а) месторождения нефелиновых бесполевошпатовых руд; б) месторождения нефелин полевошпатовых руд. Наиболее крупные запасы промышленных нефелиновых руд сконцентрированы в месторождениях первого типа.

n n Месторождения высококачественных нефелиновых бесполевошпатовых руд связаны с массивами нефелинсиенитовой агпаитовой и щелочно габброидной формаций. Массивы первой формации представляют собой крупные (свыше 50 км 2) многофазные расслоенные плутоны, в которых собственно нефелиновые руды — уртиты и ийолиты — являются наиболее поздними самостоятельными дифференциатами. Массивы встречаются исключительно на древних щитах (Балтийский щит) либо на окраинах плит древних платформ, непосредственно примыкающих к щитам (северо восток Сибирской платформы), и всегда расположены в зонах крупных разломов. Типовым примером таких месторождений является Хибинская группа в центральной части Кольского полуострова.

n n Крупные месторождения высококачественных нефелиновых руд заключены в массивах щелочно габбровой формации. Интрузии этой формации характерны для фанерозойских складчатых областей (Кузнецкий Алатау) и для древних срединных массивов, расположенных в складчатых структурах позднего протерозоя и фанерозоя (типа Сангиленского в Туве). Размещение щелочных интрузий контролируется зонами глубинных разломов. Интрузивы имеют небольшие размеры (1— 3 до 10 км 2) и сложное строение. Ийолиты, уртиты в них образуют самостоятельные тела либо связаны постепенными переходами с более меланократовыми существенно полевошпатовыми породами. Типовым примером месторождений этого типа может служить Кия-Шалтырское месторождение уртитов в Кузнецком Алатау.

Кия-Шалтырское месторождение нефелиновых руд Уртиты Месторождение связано с одноименным щелочным габброидным массивом (площадью 2 км 2), залегающим в карбонатно эффузивно осадочной толще кембрия. Габбро Большая часть массива (~75% объема) сложена габбро, вдоль контакта которого с вмещающими породами локализовано крупное тело уртитов. Основная залежь уртитов имеет дискообразную форму, длиной 2, 3 км при ширине от 20 до 200 м. С глубиной уртиты постепенно выклиниваются. Уртиты характеризуются довольно выдержанным составом (75— 90% нефелина, 10— 25% титан авгита) и являются высококачественной нефелиновой рудой. Рядовые руды содержит 27, 5% А 12 O 3; 40% Si. O 2; щелочей 13%; 5% Fe 2 O 3. Максимальная изменчивость качества руд наблюдается вкрест простирания рудного тела. Месторождение эксплуатируется с 1970 г.

n n Значительно более низким качеством обладают нефелин полевошпатовые руды. Рудой являются нефелинплагиоклазовые породы, содержащие 40— 60% нефелина и повышенные количества цветных минералов и плагиоклаза. Они содержат А 12 O 3 20— 25%, щелочей 8— 12%, нуждаются в обогащении. Наибольший интерес представляют крупные по размерам щелочные массивы, в которых нефелиновые породы представляют собой самостоятельные дифференциаты (Средний Урал, Восточное Забайкалье, Восточный Саян). Известный интерес представляют псевдолейцит нефелин полевошпатовые руды (в которых главную роль играет калиевая разность нефелина—кальсилит), встреченные в некоторых массивах Прибайкалья и Алданского щита (Сыннырский массив).

Месторождения алунитовых руд n n Промышленные скопления алунита встречаются в различных геологических обстановках: среди туфогенно осадочных пород в виде крупныхстратиформных залежей, слагают верхние горизонты гидротермально переработанных кислых, реже основного состава, эффузивов, образуют линзовидную вкрапленность в корах выветривания богатых сульфидами пород. В минералогическом отношении алунит представляет собой основной сульфат Al и K (или Na) K 2 SO 4 ·А 12(SO 4)3 · 4 А 1(ОН)3. Промышленные ресурсы алунита известны в России, США, Китае, Иране, Мексике, Австралии, Италии. Промышленными считаются месторождения, имеющие запасы алунита более 30 млн. т.

Разрез Загликского алунитового месторождения (Малый Кавказ) Туфогенные породы Стратиформные залежи алунитовых пород обычно велики по размеру, содержат богатые руды и поэтому представляют наибольший практический интерес. Характерным примером таких залежей является Загликское месторождение в Азербайджане (Малый Кавказ). На месторождении пласт алунитовых пород мощностью 10— 40 м залегает на известняках верхней юры и перекрывается туфами среднего состава, иногда алунитизированными. Алунитовые породы часто содержат туфовый материал, иногда образующий линзы и прослойки. Алунитовые руды Загликского месторождения — очень плотные породы пятнистой текстуры. Содержание алунита в них колеблется от 30— 40 до 70%. Руды содержат кремнезем и оксид натрия. Образование алунитовых руд происходило в водном бассейне в условиях интенсивной вулканической и гидротермальной деятельности как на прибрежной суше, так, вероятно, и непосредственно в бассейне. Месторождение эксплуатируется.

n n Зоны гидротермальной переработки кислых и средних эффузивов характеризуются следующим строением (сверху вниз): 1) вторичные кварциты; 2) кварц-алунитовые породы; 3) кварц каолинитовые (кварц дикитовые) породы; 4) пропилиты; 5) материнские породы — кварцевые порфиры, порфириты с вкрапленностью сульфидов. Кварц-алунитовые породы обычно пористые, кавернозные желтовато серого и серого цветов. Содержание алунита в них колеблется от 10— 30 до 40%. Часто на глубине под алунитовыми рудами обнаруживается зона сульфидной минерализации, являющаяся источником сернистых растворов. В зависимости от состава эффузивов и характера гидротермальных растворов зона каолинизации может быть представлена существенно кварцевыми (месторождения Семиз Бугу, Таргыльское в Центральном Казахстане и др. ) либо существенно каолинитовыми породами, содержащими диаспор (Пекинское месторождение в низовьях Амура).

n n Алунитовые породы кор выветривания обычно представляют собой небольшие (до 1— 2 м длины) линзовидные обособления рыхлого глинистого вещества. Содержание алунита в них не превышает 10— 20%. Основная масса представлена каолинитом с примесью гидрослюд. Эти породы практически не поддаются обогащению и поэтому не представляют промышленного интереса. Месторождения алунитовых руд известны на Малом Кавказе (Загликское), Закарпатье (Беганьское), Средней Азии, в Центральном Казахстане, в районах Сихотэ Алиньского вулканического пояса, в низовьях р. Амур (Искинское).

Нетрадиционные перспективные типы месторождений алюминиевых руд n n Анортозиты. Интерес к анортозитам как к глиноземному сырью обусловлен высоким (до 30%) содержанием глинозема и оксида кальция (9— 18%). Последнее позволяет резко сократить расход известняков, используемых в больших количествах при получении глинозема. Анортозиты в отличие от нефелиновых руд бедны щелочами, поэтому из них в качестве попутных продуктов не могут быть получены сода и поташ. Мировая алюминиевая промышленность пока не использует анортозиты, хотя опыты по их переработке на глинозем и цемент ведутся в США, Канаде, России.

Нетрадиционные перспективные типы месторождений алюминиевых руд n Давсонитовые породы. Давсонит Na. Al(OH)2 CO 3 (38% А 12 O 3, 20% Na 2 O) относится к группе содовых минералов и является нетрадиционным комплексным сырьем для получения алюминия, соды и цемента. Наиболее крупные скопления его, выдвигаемые в качестве потенциального источника для производства глинозема, известны только в битуминозных туфо сланцах палеогена во впадине Пайсинее Крик (Колорадо, США). Здесь среднее содержание давсонита 11% при мощности зоны до 250 м. Общие запасы давсонита достигают 24, 5 млрд. т (~ 8, 5 млрд. т глинозема). Подобных образований на территории России пока не найдено. Известные проявления давсонитовой минерализации имеют иную здесь природу. Это либо продукты гидротермальной деятельности, либо эпигенетические образования, возникшие в результате воздействия на глиноземсодержащие породы содовых вод. Рудопроявления давсонита известны в Западной Сибири, где давсонит встречен в глинистых и алевролитовых породах угленосной толщи, содержащей прослои разложенного пеплового материала. Содержание давсонита в толще мощностью 900 м достигает 30— 40% (в тонких прослоях).

n Нетрадиционные перспективные типы месторождений алюминиевых руд Крупнейшие запасы кианитовых сланцев разведаны на Кольском п ове, где они могут разрабатываться открытым способом. Месторождения силлиманитовых сланцев имеются в Карелии, на Урале, в Иркутской обл. , Бурятии, Красноярском крае и в Казахстане. Кианитовые, силлиманитовые и андалузитовые концентраты, используемые в электротехническом производстве, должны содержать (в %): А 12 О 3 > 54; Fe 2 О 3 < 1, 2; Ti. О 2 + Zr. О 2 < 2; Ca. O < 0, 8; K 2 О + Na 2 О < 1, 6.

Загрузка бокситов

Наводнение в Венгрии. Размыв «красных шламов»

Минералогические раритеты Аккермановского месторождения Золотистый халцедон и хризопраз Кремнисто-гидрогематитовый «полосатик»

Спасибо за внимание!