Учебное пособие подготовлено на кафедре полезных ископаемых и недропользования геологического факультета Воронежского государственного университета.

Рекомендуется для студентов 4-5 курсов геологического факультета дневного и заочного отделений.

Настоящее учебное пособие составлено для студентов геологов дневного и заочного отделений.

Курс «Промышленные типы металлических полезных ископаемых» является продолжением предшествующего курса геологии полезных ископаемых, который освещает условия образования месторождений и их генетическую классификацию.

Промышленным месторождением называется участок земной коры, в котором в результате геологических процессов произошло накопление минерального вещества по качеству, количеству, технологическим свойствам, горно-техническим условиям отвечающее требованиям промышленности и экономически выгодное для эксплуатации.

К месторождениям рудных или металлических полезных ископаемых относятся такие виды минерального сырья, которые перерабатываются плавкой с целью извлечения металлов, используемых в черной и цветной металлургии. Описание металлов производится по группам: черные, легирующие, цветные, малые и благородные. Оно приводится по следующему плану. Вначале сообщаются сведения об истории освоения и областях применения, запасах, добыче и кондициях. Далее освещается геохимия и минералогия данного металла, затем характеризуются промышленные типы месторождений. Описание конкретных месторождений приводятся в изданном ранее учебном пособии для лабораторных занятий по геологии полезных ископаемых.

Учебное пособие составлено на основе курса лекций, который читается автором в течение многих лет на геологическом факультете Воронежского университета, а также использования материалов учебника « Курс рудных месторождений», составленном коллективом авторов под руководством академика В.И.Смирнова, выдержавшим два издания (1981 и 1986) и курса « Месторождения металлических полезных ископаемых», изданного в 1999 году и составленного коллективом авторов под редакцией В.И.Старостина.

 

Учебник отражает современное состояние разведки и геолого-экономической оценки месторождений. В нем учтены достижения в области опробования, разведки, подсчета запасов и экономической оценки месторождений в условиях рыночной экономики. Впервые в подобной литературе рассмотрены вопросы недропользования, геолого-технологическое картирование месторождений, подсчет извлекаемых запасов компонентов, применение ЭВМ для подсчета запасов, использование бизнес-плана при экономической оценке месторождений.

Учебник рассчитан на студентов геологических и смежных специальностей и для работников геолого-разведочных и горно-добывающих предприятий.

 

Введение

 Минерально-сырьевая база является одной из основ функционирования народного хозяйства. Минеральное сырье служит главным источником производства энергии (нефть, газ, уголь, радиоактивное сырье), черных, цветных, редких и благородных металлов, стройматериалов, минеральных удобрений и многих других видов горно-рудной продукции.

Созданием и развитием минерально-сырьевой базы занимается геолого-разведочная отрасль, главная задача которой состоит в обнаружении и подготовке к эксплуатации месторождений полезных ископаемых, а также в геологическом обслуживании эксплуатируемых месторождений.

Месторождение – природное и техногенное скопление минерального сырья, которое технически возможно и экономически выгодно разрабатывать.

Геолого-разведочные работы представляют собой длительный многоступенчатый процесс, который можно разделить на несколько крупных последовательных этапов:

– создание геологической основы для прогнозирования и поисков месторождений путем организации и проведения геолого-съемочных и геофизических работ;

– прогнозирование и поиски месторождений полезных ископаемых с применением геологических, геофизических и геохимических методов;

– подготовка месторождений к промышленному освоению путем проведения разведочных работ с целью всестороннего изучения количества, качества и условий залегания минерального сырья;

– геологическое обслуживание эксплуатируемых месторождений путем организации рудничной или шахтной геологической службы для планирования и управления добычей минерального сырья.

На всех этапах геолого-разведочные работы сопровождаются выяснением закономерностей размещения, оценкой количества и качества минерального сырья, а также оценкой экономического значения предполагаемых или выявленных месторождений полезных ископаемых.

Следовательно, основным объектом исследования в геолого-разведочной отрасли являются промышленные месторождения полезных ископаемых, к которым относятся природные, а в последнее время и техногенные (созданные человеческой деятельностью) скопления минерального сырья, которые технически возможно и экономически целесообразно использовать в народном хозяйстве. <...>

 

 

Изложены понятия о полезных ископаемых и методах их изучения, структурах месторождений, геологических факторах их размещения и локализации, морфология и вещественном составе руд. Приведена генетическая группировка месторождений в связи с рудообразующими процессами, геологическими и рудными формациями и освещены условия образования месторождений. Рассмотрены принципы, стадии, методы и системы разведки, форма и оптимизация плотности разведочной сети, опробование, кондиции, подсчет запасов и геолого-промышленная оценка месторождений.

Для студентов негеологических специальностей вузов, изучающих дисциплину "Геология и разведка месторождений полезных ископаемых", горняков и обогатителей

 

Геология и разведка месторождений полезных ископаемых представляют собой комплексную дисциплину, включающую теорию рудообра-зования, геологические закономерности размещения и условия локализации месторождений, методику их поисков, разведки и геолого-промышленной оценки. Все эти вопросы изучаются по материалам геологических исследований.

В данном учебном пособии геология полезных ископаемых рассмотрена на структурно-формационнои основе, при этом осуществлен принципиально новый подход к ее изложению. Генетические группировки месторождений полезных ископаемых построены на взаимосвязи с рудообразующими процессами. Внутри генетических групп выделены и охарактеризованы рудные формации, избирательно связанные с определенными геологическими формациями и типами структур.

При описании промышленных типов месторождений учтена классификация ГКЗ СССР с указанием применяемых разведочных систем, оптимальных размеров сети наблюдений, программы аналитических исследований и их контроля.

Курс "Геология и разведка месторождений полезных ископаемых" базируется Hai основах геологии, включающих общую характеристику Земли как планеты, геологические процессы, строение, состав и закономерности развития земной коры с элементами минералогии, петрографии и структурной геологии. Эти вопросы тесно связаны с генетической (теоретической) частью дисциплины. Геологический цикл дисциплин начинается с "Основ геологии" и завершается "Основами горнопромышленной геологии". Такая трансформация происходит через дисциплины "Геология и разведка месторождений полезных ископаемых", "Гидрогеология" и "Инженерная геология". Связь этого цикла с комплексом горно-технологических дисциплин осуществляется непосредственно через "Основы горнопромышленной геологии", "Инженерную геологию" и "Промышленные типы". Те и другие связаны с прикладными дисциплинами геодезического и маркшейдерского профиля.

На схеме связи дисциплин "Геология и разведка месторождений полезных ископаемых" с другими науками  стрелками показано направление передачи знаний. Обратные связи влияют на развитие изучаемой дисциплины и определяют особенности методов ее изучения.

Предметом изучаемой дисциплины служат месторождения полезных ископаемых, процессы их образования, разведка и геолого-промышленная оценка.

 

Основной метод изучения месторождений полезных ископаемых -графическое моделирование геологоструктурных условий их локализации. Подобие объекта его модели является определяющим. Графическое моделирование сопровождается промышленной типизацией месторождений, качественными и количественными оценками запасов полезных ископаемых и прогнозных ресурсов. Необходимую для этого информацию получают в результате геологоразведочных работ. Они включают геологическое картирование разных масштабов (от 1:200 000 до 1:500), геофизические, геохимические и геолого-минералогические исследования, системы буровых и горных выработок. С каждым годом повышается объем геологосъемочных и поисковых исследований под водой (в зоне берегового шельфа, на дне морей и океанов), в околоземном космическом и воздушном пространстве (дистанционные методы).

 

 

Приведены общие сведения о месторождениях полезных ископаемых и площадях их распространения, обобщены данные по вещественному составу, морфологии и условиям залегания тел полезных ископаемых. Дана современная генетическая классификация месторождений, описаны процессы и условия их образования, охарактеризованы различные месторождения эндогенной, эндогенно-экзогенной и экзогенной серии. Рассмотрены свойства, области применения, запасы и горно-геологические условия месторождений металлических, неметаллических и горючих ископаемых. Изложены методика и технология геологоразведочных работ, геолого-промышленная оценка месторождений на разных стадиях их промьшшенного освоения.

Для студентов вузов, обучающихся по горным специальностям.

В монографии описаны современные методы извлечения рения из рудного и вторичного сырья^получения металлического рения и изделий из него. Особое внимание уделено экстракционно-сорбционным процессам, занимающим доминирующее положение в металлургии рения. Приведены конкретные примеры действующих технологических схем извлечения рения из различных видов сырья и их аппаратурного оформления. Отдельные разделы монографии посвящены нетрадиционным источникам рения, аналитической химии рения и перспективным областям его применения.

Для широкого круга научных и инженерных работников, занимающихся вопросами химии и металлургии редких металлов, аспирантов, студентов.

Судьба рения - одного из наименее распространенных металлов земной коры - странным, порой мистическим, образом связана с Россией. Долгое время не обнаруживаемый в земных природных объектах (главным образом по причине малой распространенности) рений был предсказан великим русским ученым Д.И. Менделеевым. В 1872 г. неоткрытому элементу был присвоен «псевдоним» тримарганец, затем в 1905 г. его изменили на двимарганец. Двимарганец не был описан столь же подробно, как еще не открытые экабор (скандий), экаалюминий (галлий) и эка-силиций (германий), однако было точно обозначено его место. В своей таблице Дмитрий Иванович отвел ему клетку № 75. Точное указание предмета и направления поиска вдохновило многих ученых на упорный труд.Появилась череда претендентов на свободное место в таблице. Это были ильмений, дэвий, люций, ниппоний. Все открытия оказались ложными, сомнение осталось только в отношении дэвия. В 1877 г. русский ученый С. Керн обнаружил в платиновых остатках новый элемент. В исследуемом растворе после удаления платины, иридия и родия и существенного концентрирования упариванием Керн обнаружил признаки присутствия неизвестного элемента. В частности, происходила реакция с роданид-ионом, которую до настоящего времени используют для качественного определения ионов рения. Керн после некоторых колебаний поместил открытый им элемент в пустующую клетку № 75 и назвал его дэвием в честь великого английского химика, основоположника электрохимии Гемфри Дэви. Как бы то ни было, повторно подтвердить факт присутствия ионов нового элемента ни самому Керну, ни его последователям не удалось. В клетке № 75 оставался вопросительный знак. Открытие зафиксировано не было.Определенная связь рения с Россией проявилась еще до работ Керна. В 1846 г. другой русский химик Герман сообщил*1 об открытии нового элемента ильмения, обнаруженного в минерале ильменит. Однако это открытие было подвергнуто сомнению и довольно суровой критике, которую Герман пытался опровергнуть в статье 1877 г.*2, в которой доказывал элементарную природу ильмения и его тождественность неизвестному элементу № 75. К сожалению, эта публикация не вызвала большого интереса и была предана забвению.Только существенно позже, в 1925 г., немецкие химики Вальтер Ноддак и Ида Такке-Ноддак, проанализировав рентгеноспек-тральным методом более 1600 минералов земной коры и свыше 60 метеоритов, открыли элемент № 75, который в честь родной для И. Ноддак Рейнской области и реки Рейн был назван рением [1].В начале 1930-х годов в Германии началось промышленное производство этого металла.Через некоторое время круг научных учреждений, занимающихся исследованием рения, существенно расширился. Так, в 1961 г. русский инженер Александр Сутулов-Попов, неизвестно какими ветрами занесенный в далекое южно-американское государство Чили, основал в университете города Консепсьон кафедру инженерной металлургии, одна из лабораторий которой (носящая до сих пор имя основателя) занималась вопросами химии и технологии рения. С тех пор Чили - один из признанных мировых центров производства рения.Бурная история нашего государства последних лет в значительной мере повлияла на судьбу отечественного (да и мирового) рения. С распадом Советского Союза Россия лишилась многих богатых минеральных источников рения, сосредоточенных в основном на территории Казахстана. Между тем для развития аэрокосмической техники рений необходим все в больших количествах. Из материалов XVII Менделеевского съезда следует, что отечественные турбостроители получили новый сплав для лопаток газовых турбин, содержание рения в котором ~ 12%*3. Это сразу выводит наше турбостроение на передовые позиции в мире. Однако рений для лопаток турбин надо произвести, а для этого необходимы его природные источники.

Приведены теоретические основы способов выщелачивания меди и ее выделения из медьсодержащих растворов.

Большое внимание уделено извлечению меди из забалансового сырья, богатых окисленных н смешанных руд, разнообразных концентратов вторичного сырья, а также из типичных полупродуктов от переработки других концентратов. Обобщены и проанализированы литературные данные за 1950— 1ЭТ2 гг. Приведены схемы и описана практика работы ведущих гидрометаллургических предприятий мира. Описаны" новые приемы в гидрометаллургии меди и перспективы ее развития.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников, специализирующихся в области гидрометаллургии. Отдельные ее главы будут полезны студентам металлургических вузов и техникумов.

В работе дана детальная характеристика минерального состава руд и околорудных пород сульфидных медно-никелевых месторождений Аллареченского района (Кольский полуостров). Медно-никелевые руды являются комплексными и по содержанию основных и некоторых второстепенных компонентов не имеют себе равных на Кольском полуострове; принятая классификация включает три группы и шесть типов руд. В рудах установлено и описано более 60 минералов, из них свыше 10 впервые для района. На основании анализа парагенетических ассоциаций и тектонической обстановки выделено три этапа в истории формирования месторождений: магматический, метаморфический и гидротермальный. Предполагается, что наиболее ценные в промышленном отношении эпигенетические руды образовались в середине метаморфического этапа и во времени тесно связаны с массовой амфиболизацией ультраосновных пород. Высказаны предложения по использованию результатов проведенных исследований в практике геологопоисковых работ.

Работа посвящена геологическим проблемам поисков, разведки и разработки золоторудных месторождений Енисейского Кряжа (Красноярский Край). Представлены материалы о геологическом строении пяти золоторудных месторождений: Олимпиадинское, Тырадинс-кое, Оленье, Титимухта, Благодатное, составляющих сырьевую базу Компании «Полюс» в Красноярском Крае. Описана система, специфика и результат геологических, поисковых и разведочных работ, а также опыт геологического обслуживания эксплуатационных работ на крупнейшем в России Олимпиадинском горно-обогатительном комбинате. Показана возможность получения уникальных сведений о рудном веществе на наноуровне на стадиях геологического изучения золотых руд месторождений и их переработки на золотоизвлекательных фабриках с целью корректировки технологических процессов и управления ими.

Книга рассчитана на широкий круг специалистов в области геологии, поисков и разведки месторождений, минералогии, геохимии, обогащения, а также может быть полезна студентам и аспирантов соответствующего профиля.

Проблема "золото-родингитовой" формации

Золотая Гора (Карабашское, старое название - прииск N 9) - своеобразное золоторудное месторождение с великолепно проявленной зональностью рудоотложения по составу вмещающей среды. Уникально оно по геологическому строению, поскольку штокверковые рудные зоны контролируют дайкообразные тела родингитов среди серпентинитов. Уникально оно по минеральному составу, поскольку главные рудные минералы - минералы группы медистого золота, наряду с которыми широко распространены ртутистые электрум и кюстелит, вместо арсенопирита или герсдорфита стандартных золотых месторождений здесь развиты арсениды Ni - орселит и маухерит, вместо блеклых руд - халькозин, купростибит, сурьма, медь, с галенитом ассоциирует свинец, развиты златогорит СuNiSb2 и гипогенный гринокит.

Среди многих золотоносных провинций СССР особое место занимает Урал, в пределах которого впервые зародилась золотопромышленность нашей страны и который характеризуется многообразием типов месторождений рудного и россыпного золота. Поэтому не случайно такое обилие уральских образцов самородного чолота в музеях нашей страны: Государственного алмазного фонда в Москве, Ленинградского горного института и Свердловского горного института.