Фосфатное сырье. Минеральные соли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Фосфатное сырьё. Минеральные соли

Общие сведения, характеристика руд и области применения фосфатного сырья, промышленные типы месторождений апатитов и фосфоритов, ресурсы.

В природе фосфорное сырьё представлено солями фосфорной кислоты - фосфатами. Промышленное значение имеют два главных вида фосфатов - апатиты и фосфориты. Хотя общее число известных минералов фосфора превышает 200, свыше 95% его в земной коре представлено в виде апатита.

Апатит Ca₅(PO₄)₃, (F, C?, OH) - минерал, практически нерастворим в воде, содержание Р₂О₅ - 41-42%. Апатит образует кристаллы призматического или игольчатого облика гексагональной сингонии, а также друзы, зернистые и плотные тонкокристаллические агрегаты, как акцессорный минерал встречается практически во всех горных породах. Разновидностью апатита в большинстве горных пород является фторапатит и фторгидроксилапатит. Промышленные скопления его возникают в щелочных, ультраосновных-щелочных и метаморфических породах. Среди промышленных руд апатита выделяют собственно апатитовые руды и комплексные апатитсодержащие руды. Качество апатитовых руд, как и фосфоритов, определяется содержанием фосфорного ангидрида Р₂0₅.

Фосфориты - осадочные горные породы с содержанием Р₂О₅ - от 5% до 30%, существенную часть которых составляют фосфаты, близкие по составу к группе апатита и представлены скрыто- или микрокристаллическими образованиями. Фосфориты разделяются на природные литологические типы: желваковые (конкреционные), зернисто-ракушечниковые и массивные.

Желваковые фосфориты представляют собой скопления округлых, овальных и неправильных конкреций (желваков), состоящих из различных нефосфатных минералов, сцементированных аморфным или кристаллическим фосфатным веществом. Размеры конкреций колеблются от долей миллиметра до 10--15 см, иногда до 35 см. Залегают они в песке, глине, конгломерате, меле, известняке и других осадочных породах, могут быть рассеянными в породе, но могут сливаться в сплошную массу -- фосфоритовую плиту.. Содержание Р₂0₅ в желваках колеблется от 12 до 35%. Желваковые фосфориты слагают пласты и пластообразные залежи мощностью до нескольких метров, часто выдержанные на площади в сотни- тысячи квадратных километров.

Зернисто-ракушечниковыми называют такие фосфориты, которые состоят или из мелких стяжений (оолитов) и галек фосфатов, или из фосфатизированных раковин и их обломков в песках и песчаниках с глинисто-железистым или известковистым цементом; реже зернистые фосфориты представлены фосфатизированными известняками и мергелями. Содержание Р₂0₅ в таких фосфоритах невелико, однако они легко обогащаются; раковины брахиопод, например, содержат Р₂0₅ 36--41%, и полученные из ракушечниковых фосфоритов концентраты также обладают высоким содержанием фосфорного ангидрида. Зернистые фосфориты слагают пласты мощностью до 20м.

Массивные (микрозернистые) фосфориты -- это однородные осадочные породы темно-серого, бурого, черного, иногда светло-серого и белого цветов, сходные по облику с окремненными известняками и доломитами. Лишь под микроскопом устанавливается, что порода состоит из мельчайших оолитов или кристаллических зерен фосфатного вещества, сцементированных карбонатно-или кремнисто-фосфатным цементом. Залежи, имеющие форму пластов, сложены такими фосфоритами на всю мощность и нередко обладают высоким содержанием Р₂0₅, достигающим 26--28% и более. Массивные фосфориты слагают мощные и выдержанные по простиранию пласты геосинклинальных фосфоритоносных бассейнов.

Области применения

Природные фосфаты служат сырьем для получения элементарного фосфора и различных его соединений. Исходным продуктом для получения многих видов химических соединений является желтый фосфор, извлекаемый из природных фосфатов путем возгонки в электропечах при 1400-- 1600 °С. Желтый фосфор применяется для производства красного фосфора, фосфорной кислоты, фосфорного ангидрида, хлористых, сернистых и других соединений фосфора. Эти продукты используются при изготовлении спичек, в пиротехнике, металлургии, органическом синтезе, при производстве активированного угля, флотореагентов, инсектицидов, различных лекарственных препаратов и т. д.

Более 90% всего добываемого фосфора используется для выработки минеральных удобрений. Важнейшим источником сырья для производства последних являются апатитовые и фосфоритовые руды.

По химическому составу фосфатные удобрения подразделяются на простые и комплексные. Простые содержат один действующий элемент - фосфор; комплексные содержат два или более действующих вещества (Р, К, N).

Простые одинарные удобрения - фосфоритная мука, преципитат, фосфатшлаки -содержат Р₂0₅ в трудноизвлекаемой форме. Для производства фосфоритной муки пригодны только те природные фосфаты, которые способны растворяться в кислых почвенных растворах и в слабой фосфорной кислоте. Ими являются первичные концентраты желваковых, ракушечных и зернистых фосфоритовых руд, а также фосфаты руд месторождений кор выветривания.

Преципитат -содержит около 42% Р₂0₅ в усвояемой форме, имеет нейтральную реакцию и обладает высокой агрохимической эффективностью на большинстве почв, но уступает двойному суперфосфату.

Водорастворимые удобрения - простой и двойной суперфосфат -являются основным видом удобрений под все сельскохозяйственные культуры. Сырьем для них служат апатитовый концентрат и фосфоритная мука из каратауских фосфоритов.

Наиболее высококонцентрированными являются сложные комплексные удобрения - аммофос, нитрофос, нитрофоска, содержащие кроме фосфора калий и азот.

Фосфаты кальция употребляют не только как удобрения, но и в качестве кормов. Для подкормки скота годятся фосфаты, содержащие незначительные количества фтора, который является токсикантом. Поэтому из природных фосфатов вырабатываются кормовые фосфаты с пониженным содержанием фтора. Кормовой трикальций фосфат представляет собой универсальную фосфорно-кальциевую подкормку для животных и птиц. Кормовой трикальций фосфат высшего сорта вырабатывается из ковдорского апатитового концентрата, первосортный - из каратауских фосфоритов.

Для производства концентрированных и комплексных удобрений необходима фосфорная кислота. Ее производят в виде водных растворов различной концентрации двумя способами: термическим и экстракционным.

Крупный потребитель фосфатного сырья - производство фосфатов натрия, применяемых при получении синтетических средств водоумягчения. Практика водоумягчения показала, что питание котлов водой, обработанной фосфатами натрия, повышает производительность котельных установок на 15-25%.

фосфатный апатит фосфорит месторождение

Генетические типы промышленных месторождений апатита

Магматические месторождения

Месторождения апатитовой формации связаны с габбро-сиенитовыми интрузивными массивами на участках пересечения и сочленения глубинных разломов. Приуроченные к ним месторождения представлены бедными рудами с содержанием Р₂0₅ 2--4 %. В сущности апатит является породообразующим минералом, распределенным относительно равномерно в материнских интрузивах.

Примером месторождений этой формации является Ошурковское месторождение в Бурятии. Практически весь диоритовый массив является апатитоносным. Среднее содержание Р₂0₅ в балансовых рудах 3,9%, но в отдельных зонах брекчирования и гидротермальной проработки оно может достигать 20 %.

Месторождение имеет крупные размеры.. Руды легко обогащаются.

Месторождения апатит-нефелиновой формации пространственно и генетически связаны с интрузиями нефелиновых сиенитов. Типичные представители таких интрузий -- Хибинский (месторождения Кукисвумчорр, плато Расвумчорр и др.) и Ловозерский массивы с апатитовыми месторожденими.

Массивы агпаитовых нефелиновых сиенитов представляют собой дифференцированные интрузивы центрального типа, развитые на щитах и в краевых зонах платформ. Их площади варьируют от первых десятков до первых тысяч квадратных километров.

К промышленным в настоящее время относятся только месторождения Хибинского массива, в которых среднее содержание Р₂0₅ - 14--18%.

Внутреннее строение массива определяется зонально-концентрическим расположением разновозрастных интрузивных комплексов.

Интрузив ийолит-уртитов, с которым пространственно и генетически тесно связаны промышленные апатитовые месторождения сформировался в три последовательные фазы поступления магматических расплавов. Вторая (рудная) фаза представлена массивными уртитами и апатит-нефелиновыми рудами. Последние образуют мощные (100--200 м) пластовые залежи в висячем боку уртитов (Кукисвумчорр-Юкспор-Расвумчоррское рудное поле), серию маломощных (5--15 м) параллельных прослоев, а также ряд субпараллельных рудных горизонтов среди уртитов.

Руды сложены преимущественно апатитом, нефелином, эгирином, менее распространены сфен и титаномагнетит. Среднее содержание Р₂0₅ в рудах крупного Кукисвумчорр-Расвумчоррского рудного поля около 18 %. Руды хорошо обогащаются, дают высококачественный апатитовый концентрат с содержанием Рг0₅ 39,4 % при извлечении 92--94 %. Промышленное значение, кроме апатита, имеет нефелин; практический интерес могут представлять сфен и редкие земли.

Месторождения апатит-магнетитовой (апатит-титаномагне-титовой) формации пространственно и генетически тесно связаны с габбро-сиенитовыми (Кирунавара и др. в Северной Швеции), габбро-пироксенит-дунитовыми (Волковское на Среднем Урале) и габбро-анортозитовыми (Стремигородское на Украине) магматическими комплексами. Апатит ассоциирует с магнетитом (титаномагнетитом), что придает рудам комплексный характер.

В месторождениях, тяготеющих к габбро-пироксенит-дунитовым и габбро-анортозитовым массивам, развиты комплексные апатит-титаномагнетитовые и апатит-гематит-ильменитовые руды. К типичным относится Волковское месторождение на Среднем Урале. Апатитовое оруденение так же, как титаномагнетитовое и медно-сульфидное, представлено зонами вкрапленности среди пироксенитовых габбро. Апатит распределен крайне неравномерно, местами его содержание достигает 14 % при среднем содержании Рг0₅ в балансовых рудах около 4%.

Карбонатитовые месторождения приурочены к плутонам центрального типа ультраосновных щелочных пород, штокам и дайкам карбонатитов. Руды, как правило, комплексные -- апатит-магнетитовые, апатит-флогопитовые, апатит-редкометальные. Содержание Р₂0₅ в среднем составляет около 7%, иногда достигает 20%. Наиболее изученными месторождениями этого типа являются в России Ковдорское на Кольском полуострове, Большое Саянское в Сибири, а также месторождения в Финляндии, Бразилии, в ЮАР и др. Весьма крупными ресурсами Р₂0₅ обладает Маймеча-Котуйская провинция на севере Сибири с месторождениями Ессей, Ыраас, Маган и др.

Массивы ультраосновных щелочных пород представляют собой многофазные образования, в их строении участвует до девяти серий последовательно формирующихся горных пород -- от наиболее ранних ультрамафитов (оливиниты и пироксениты) до поздних щелочных пород и карбонатитов. Породы обогащены Fe, Ti, P, F, С0₂, отличаются повышенным содержанием Nb, Та, Zr, Sr, Ba и TR.

Апатитоносные тела на месторождениях этой формации весьма разнообразны по форме и условиям залегания. Это могут быть кольцевые и конические дайки, линзо-, серповидные и линейновытянутые крутопадающие тела, трубки взрыва, штоки центрального типа, тела эруптивных брекчий сложной формы и др. Запасы Р₂0₅ в наиболее крупных месторождениях -- первые сотни миллионов тонн. К числу полезных компонентов, сопутствующих апатиту, относятся флогопит, нефелин, редкометальные минералы (бадделеит, пирохлор и др.), магнетит, фосфаты и фторкарбонаты редких земель, флюорит, сульфиды меди, свинца и цинка.

Месторождение Маган, входящее в состав Маймеча-Котуйской провинции приурочено к одноименному массиву площадью 42 км²,. Наибольшей апатитоносностью отличается экзоконтактовая область массива, представленная в основном эгирин-фенитами, которые образуют кольцевую зону диаметром 19км и шириной до 0,5км; на глубину прослеживается до 300 м при крутом падении. Прогнозные ресурсы только на Северном и Западном участке месторождения составляют более 100 млн т. при среднем содержании Р₂0₅ 6,8%.

Генетические типы промышленных месторождений фосфоритов

Осадочные морские биохимические месторождения -- наиболее важные в промышленном отношении. Они возникают в результате накопления богатых фосфором раковин, выпадения фосфатов из растворов, их диагенетического и механического перераспределения в виде конкреций на дне морей и океанов. Подобные процессы фосфатонакопления протекают и в настоящее время.

Ископаемые осадочные биохимические месторождения фосфоритов подразделяются на геосинклинальные, платформенные и переходные.

Геосинклинальные фосфоритовые бассейны -- Каратау (Казахстан), Хубсугульский (МНР), Джорджина (Австралия), Скалистые горы (США) характеризуются линейной вытянутостью: прослеживаются на несколько сотен километров при ширине в десятки километров. В их пределах развита кремнисто-карбонатная фосфоритовая формация мощностью до 100 м с микрозернистыми рудами, слагающими до 10 пластов фосфоритов суммарной мощностью до 40 м. Фосфоритовые формации подвержены интенсивным деформациям, нередко прорваны магматическими породами, на контакте с которыми фосфориты метаморфизованы и переходят в апатит.

Фосфоритовые руды богатые: содержание Р₂0₅ до 36%, продуктивность до 25 т/м². Для руд характерно присутствие Sr, V, TR.

Типичным примером является фосфоритовый бассейн Каратау, имеющий размеры 150х(25-30) км, расположенный в пределах одноименного хребта. Бассейн представляет собой антиклинорий, сформированный палеозойским осадочным комплексом. Фосфориты накапливались в морской мелководной обстановке в условиях аридного климата. Число и мощность пластов фосфоритов в продуктивном горизонте непостоянны: от одного пласта мощностью 0,6--14 м (месторождение Чулактау) до семи пластов суммарной мощностью 30 м (месторождение Коксу).

Фосфориты бассейна Каратау в основном микрозернистые. Руды темные и коричневые различных оттенков, сложенные в основном фосфатами, кварцем, халцедоном, доломитом. В местах размыва микрозернистые руды сменяются фосфоритовыми конгломератами и гравелитами, состоящими из галек фосфоритов и вмещающих пород. Основная масса фосфоритов представлена фторкарбонат-апатитом. В пределах бассейна Каратау насчитывается более 45 месторождений. Разведанные запасы бассейна составляют 2,1 млрд. т руды, или 504 млн. т Р₂0₅. Ресурсы бассейна оцениваются в 1,5 млрд. т. Р₂0₅.

Платформенные месторождения -- по форме изометричные или вытянутые, распространены на сотни -- тысячи квадратных километров, представлены рыхлыми и уплотненными породами в составе маломощных органогенно-терригенных и глауконит-терригенных формаций. В составе формаций насчитывается один-три рабочих пласта фосфоритов суммарной мощностью 1--4 м, сложенных ракушечными или желваковыми типами руд. Фосфоритовые руды бедные (3--18% Р₂0₅), нуждающиеся в обогащении; продуктивность месторождений 0,2--2,5 т/м². Фосфориты и вмещающие их породы залегают практически горизонтально.

Месторождения фосфоритов желвакового типа, связанные с глауконит-терригенными фосфоритоносными формациями, в мировом балансе фосфатного сырья имеют небольшое значение (около 3,5%). В России они занимают одно из ведущих мест как по запасам так и по добыче. Основные их запасы сосредоточены в Восточно-Европейской провинции, в состав которой входят Волжский (месторождения Вятско-Камское, Егорьевское и др.), Днепровско-Донецкий (месторождения Полпинское, Трухачевское и др.) фосфоритовые бассейны, насчитывающие до 250 месторождений. Месторождения желваковых фосфоритов обнаружены в Тунгусско-Вилюйском бассейне.

Вятско-Камское месторождение желваковых фосфоритов Волжского бассейна (площадь 1900 км²), расположенное в Кировской области, является типично осадочным биохимическим платформенным. Оно приурочено к глауконит-терригенной мезозойской формации, залегающей практически горизонтально. Продуктивный горизонт мощностью около 6м содержит два фосфоритовых слоя, разделенных мелкозернистыми кварц-глауконитовыми песками, слабо сцементированными песчаниками и алевролитами. По составу среди желваковых руд различают глинистые и песчано-глинистые кварц-глауконитовые.. Содержание Р₂0₅ в руде 11 -- 14%, продуктивность более 500 кг/м², глубина залегания продуктивного горизонта до 30 м.

По условиям образования руды Вятско-Камского месторождения морские биохимические, частично переотложенные. По запасам (2300 млн. т) месторождение относится к весьма крупным. Руды добываются открытым способом. Из желваковых руд после обогащения получают фосфоритную муку.

Ракушечные фосфоритовые руды наиболее распространены в Прибалтийско-Ладожском (месторождение Кингисеппское и др.), в меньшей мере в Тунгусско-Вилюйском, Алтае-Саянском и Средне-Азиатском фосфоритоносных бассейнах. За рубежом месторождения ракушечных руд известны в Швеции и в США.

Кингисеппское месторождение фосфоритов площадью 80 км² расположено в западной части Ленинградской области, в 10 км от г. Кингисеппа. По генезису Кингисеппское месторождение относится к морским осадочным биохимическим, возникшим за счет концентрации богатых фосфором раковин оболид в прибрежной части моря в условиях переходного к аридному климата. Раковины и их обломки приурочены к пескам. По запасам Кингисеппское месторождение крупное -- более 300 млн. т. Ежегодная добыча 5 млн. т руды с содержанием Р₂0₅ 7,2%. На базе ракушечных руд месторождения работает крупный Кингисеппский фосфоритовый комбинат, производящий фосфоритовую муку и аммофос.

Зернистые фосфоритовые месторождения, приуроченные к терригенно-карбонатным формациям, широко распространены и слагают крупнейшие бассейны и месторождения Северной Африки -- в Марокко, Алжире, Тунисе, Египте -- и Восточного Средиземноморья -- в Сирии, Ираке, Иране, Израиле, Турции.

Осадочные механические месторождения образуются в процессе морской абразии ранее сформированных фосфоритов различных генетических типов; приурочены они к терригенно-глауконитовым формациям и представлены галечниковыми и конгломератовыми типами руд.

Типичными примерами являются галечниковые и конгломератовые месторождения п-ова Флорида (США) и Подольское (Россия). В общем мировом балансе на месторождения галечниковых фосфоритов приходится около 1 %.В настоящее время месторождения галечниковых фосфоритов п-ова Флорида занимают первое место в мире по добыче.

Осадочные континентальные биохимические месторождения гуано представляют собой богатые фосфатами поверхностные скопления (мощность до 35 м) экскрементов морских птиц, летучих мышей и продуктов гниения, встречающихся в современных тропических зонах на океанических островах.

Месторождения выветривания возникают в процессе физического и химического выветривания фосфатсодержащих осадочных и магматических пород.

Остаточные месторождения формируются при накоплении продуктов выветривания на месте разрушения фосфатсодержащего субстрата (месторождение May-Кок во Вьетнаме).

Остаточно-инфильтрационные месторождения фосфоритов. Выветривание сопровождается переотложением продуктов разрушения. Наиболее благоприятным субстратом для образования остаточно-инфильтрационных месторождений являются осадочные карбонатные фосфатные породы (месторождения Ашинское в России, шт. Флорида в США); формируются месторождения также на карбонатно-терригенных отложениях (Телекское в России).

Фосфориты выветривания локализуются или в отдельных карстовых полостях сложной формы, или в виде плащевидных и линейных залежей на неровной поверхности выветривающихся пород.

Месторождения выветривания представлены карбонатными и терригенно-карбонатными формациями мощностью десятки -- сотни метров, сложенными рыхлыми и каменистыми типами руд с содержанием Р₂0₅ 10--35%. Месторождения выветривания небольшие. В Сибири известно 10 месторождений выветривания: наиболее крупное из них - Белкинское в Кемеровской области и Телекское в Красноярском крае, на Урале разрабатывается Ашинское месторождение.

Мировой сырьевой потенциал природных фосфатов-апатитов и фосфоритов оценивается примерно в 30 млрд т Р₂О₅. Структурно он почти на 95% представлен фосфоритами и только 5% приходится на апатиты, а в России уже резко преобладают апатиты (80%).

Лидирующее положение по запасам фосфатных руд занимает Африка (Марокко, Тунис, Западная Сахара, ЮАР), на втором месте Америка (США, Перу, Мексика, Бразилия). Азиатский континент характеризуется крупнейшими запасами фосфоритов в Китае, Иордании, Монголии, Саудовской Аравии. Значительными запасами фосфоритов обладает Австралия.

Около 80% суммарного объема мировой добычи (130 млн т товарной руды) приходится на США, Марокко, Россию, Казахстан, Китай. Ведущими производителями фосконцентрата являются США (36 млн т) и Марокко (20 млн т). Лидирующие позиции по производству апатитового концентрата занимают Россия (4,5 млн т), Бразилия (3 млн т), ЮАР (2,5 млн т).

Минеральные соли

Основные виды солей, промышленные типы сырья и области применения, генетические типы месторождений, периоды соленакопления, ресурсы.

Минеральные соли относятся к группе горно-химического сырья.

Минеральные соли - природные легко растворимые в воде соединения, образуемые щелочными (натрий калий) и щелочно-земельными (магний и кальций) металлами с соляной кислотой - хлориды, с серной кислотой - сульфаты, с угольной кислотой - карбонаты и бикарбонаты, с азотной - нитраты. Из многочисленных минералов, представляющих минеральные соли,, промышленное значение имеют следующие: хлориды-- галит NaCl, сильвин КCl, бишофит MgCl₂*6H₂0, карналлит КCl*MgCl₂*6H₂0; хлорид-сульфаты -- каинит КCl*MgS0₄*3H₂0; сульфаты - тенардит Na₂S0₄, мирабилит Na₂S0₄*10H₂O, глауберит Na₂S0₄*CaSО₄, полигалит K₂MgCa₂(S0₄)₄*2H₂0; карбонаты -- натрон (природная сода) Na₂СОз*10Н₂О, трона Na₂CОз*NaHC0з*2H₂О, нахколит NaHC0₃.

Галит развит в природе преимущественно в виде кристаллически-зернистых агрегатов, как мономинеральных, так и в сочетаниях с другими соляными минералами; он является постоянным минеральным компонентом соляных пород. Чистый галит прозрачен и бесцветен, обладает стеклянным блеском; примеси окрашивают его в серый, желтый, розовый, красный, бурый и иные цвета. На вкус галит соленый, он легко растворим в воде, при растворении поглощает тепло, с повышением температуры растворимость галита повышается слабо. Расплавы и растворы галита высокоэлектропроводны; концентрированные растворы являются антисептиками и предохраняют от гниения органические ткани.

Сильвин образует плотные мелко-, средне- и крупнозернистые скопления и почти всегда встречается в сочетании с галитом. Чистый сильвин является молочно-белым или бесцветным; тонко распыленные в сильвине мельчайшие чешуйки и иголки гематита окрашивают его в красный цвет. На вкус сильвин горько- или жгуче-соленый. Подобно галиту, он легко растворим в воде, но с повышением температуры растворимость его резко возрастает.

Карналлит наблюдается в природе в агрегатах с размерами зерен до 5--6 см и более; он ассоциирует с галитом, сильвином и другими минералами. Обычно карналлит имеет красный, оранжевый и желтый цвет. Карналлит очень гигроскопичен, жадно поглощает влагу из воздуха. Вкус минерала горько-жгуче-соленый. В тончайших порах в карналлите часто содержатся метан и водород.

Тенардит встречается в зернистых агрегатах и плотных кристаллических массах, прослоях, линзах и корках. Он обычно бесцветен и прозрачен, реже имеет серую, желтоватую, красноватую и черную окраску. Тенардит легко растворим в воде и на влажном воздухе быстро гидратизируется и покрывается налетом порошковатого мирабилита. Вкус тенардита солоноватый, охлаждающий.

Мирабилит встречается в землистых и порошковатых массах, налетах и корках. Мирабилит легко растворим в воде, вкус его слабый горько-соленый, охлаждающий. В сухом воздухе мирабилит теряет кристаллизационную воду и переходит в тенардит.

Соляные минералы в различных сочетаниях и соотношениях образуют разнообразные соляные породы. Название соляных пород даётся по преобладающему минералу. В виде примесей в соляных породах почти всегда присутствуют карбонатный материал, глинистое вещество и сульфаты -- гипс или ангидрит, иногда полигалит. Важнейшими физическими свойствами солей и соляных пород являются их высокие растворимость, пластичность и гигроскопичность. Высокая пластичность солей при их небольшой плотности и компактности сложения предопределяет проявление пластических деформаций в земной коре.

Наиболее важными в промышленном отношении являются следующие соляные породы: 1) каменная соль -- состоит из галита, зернисто-кристаллическая бесцветная или молочно-белая (за счет включений газа и остаточной рапы), красная, бурая, серая и др.; 2) сильвинит, или сильвиновая порода зернистой структуры, тонкослоистой полосчатой и массивной текстур; цвет -- молочно-белый, серый, желтый, пестрый и красный (за счет тонкорассеянного гематита); 3) карналлитит, или карналлитовая порода -- крупнозернистая, хрупкая и гигроскопическая, цвет чаще всего буро- и оранжево-красный (за счет тонкорассеянного гематита), текстуры слоистые, массивные, пятнистые и брекчиевидные; содержит в порах метан, водород, углекислоту и азот.

Каменная соль находит применение во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства. По назначению и потреблению различают пищевую, кормовую и техническую соль.

Непосредственно на пищевые нужды, медицинские цели и в сельском хозяйстве (подсаливание грубых кормов и в качестве соли-лизунца) в России и других странах используется 30-40% добываемой соли. Содержание NaCl в пищевой соли должно составлять от 99,7% для сорта «Экстра» до 97% для 2-го сорта. Потребление пищевой соли на душу населения в среднем составляет 6-9 кг в год.

Основным потребителем технической соли является химическое производство, в котором получаемые из поваренной соли хлор, каустическая и кальцинированная сода находят прямое применение (хлорирование воды, облагораживание буровых растворов, добавки в моющие средства и т.д.) или же служат основой для получения многочисленных хлор- и натрийсодержащих продуктов - от соляной кислоты до инсектицидов, боевых отравляющих веществ и полимерных пленок, а также используют в лакокрасочной, лесохимической, текстильной, целлюлозно-бумажной, кожевенной, нефтяной и металлургической промышленностях. Небольшое количество поваренной соли применяют для получения металлического натрия. Для технической поваренной соли содержание хлористого натрия ограничивают в пределах 96-98%.

Более 90% мировой добычи калийных солей идет в производство калийных удобрений для сельского хозяйства и только около 10% потребляется химической промышленностью для производства ряда калийсодержащих химических препаратов, применяемых в парфюмерной, фармацевтической, лакокрасочной, стекольной, кожевенной и других отраслях промышленности.

В качестве калийных удобрений для ряда зерновых, технических, кормовых, овощных и бахчевых культур применяются как необогащенный сильвинит и другие хлоридные калийные породы, так и смеси этих пород с техническим хлористым калием, содержащие не менее 19--20% К₂0. Для некоторых культур (цитрусовые, виноград, табак и др.) хлористые удобрения вредны и заменяются сернокислыми или углекислыми калиевыми солями.

Карналлитовая порода вследствие большой гигроскопичности и слежи-ваемости непосредственно в качестве удобрения не применяется и подвергается переработке с целью получения ряда солей калия и магния, а также окиси магния и металлического магния; на удобрение идет один из продуктов переработки -- технический хлористый калий. Магний, также необходимый для удобрения некоторых почв, вводится в них в виде природных (каинит) и технических калиево-магниевых солей.

Тенардит и мирабилит служат сырьем для получения ряда важных продуктов в химической промышленности (сернистый натрий, сода, сульфат аммония, сульфат калия, ультрамарин и др.), а также широко используются в стекольной промышленности и в производствах: целлюлозно- бумажном, искусственного волокна, дубильно-экстракционном и химико-фармацевтическом, в фотопромышленности, в производстве мыла и др.

Генетические типы промышленных месторождений

Основная масса минеральных солей образуется путем осаждения из истинных растворов в солеродных бассейнах. Состав и строение как современных, так и ископаемых соляных залежей определяются совместным действием многих факторов, важнейшими из которых являются такие: химический состав исходных морских или озерных минеральных вод, последовательность отложения солей из солеобразующего раствора -- рапы, наложенное метаморфизующее действие привносимых поверхностных и глубинных вод и их компонентов, палеогеография солеродных бассейнов и их тектонический режим, изменчивость климата и другие Нормальная последовательность выпадения солей из растворов следующая: карбонаты кальция и магния > гипс и ангидрит > галит > сильвин, карналлит > сульфаты магния и калия (полигалит, тенардит, кизерит) > бишофит. Выделяется 4 типа месторождений:

Ископаемые осадочные месторождения каменных и калийных солей: пластовые ненарушенные (Славянск-Артемовское, Башкирия, Приуралье, Сольвычегодское месторождение каменной соли; Припятские и Вернекамские м-я - калийной соли); пластовые нарушенные тектоникой (м-я Предкарпатского прогиба, Красноярское - Россия); солянокупольные (Соль-Илецкое, Ефремовское, Светлоярское, Индерское - Россия).

Древние солеродные бассейны были преимущественно мелководными. Их глубина не превышала нескольких десятков метров, редко была более 100 м. Время формирования соляной толщи измеряется тысячами и десятками тысяч лет. Например, время накопления соляной толщи Верхнекамского соленосного бассейна (800--1000 м) составило 12--17 тыс. лет.

Соли накапливались в обширных впадинах с большой скоростью погружения, увеличивающейся к заключительным этапам отложения осадков. Прогибание дна солеродного бассейна проходило ритмично, ускорение погружения сопровождалось кристаллизацией солей, а замедление -- образованием гипса, ангидрита и карбонатно-терригенных илов; максимальное прогибание солеродных структур компенсировалось накоплением галогенных осадков. При глубинах погружения более 2000 м формировались мощные толщи каменной и калийных солей.

Следовательно, на начальных стадиях галогенеза образовывались доломит-гипс-ангидритовые породы, затем преимущественно каменная соль и завершается процесс формированием калийно-магнезиальных солей.

В спокойной тектонической обстановке формировались недислоцированные с моноклинальным залеганием пласты. При проявлениях пликативной и дизъюнктивной тектоники образовывались нарушенные и смятые в складки пласты, а также солянокупольные структуры. Для месторождений первых двух типов характерны слоистое внутреннее строение, пластовая и линзовидная форма залежей. В связи с высокой пластичностью солей внутренняя структура пластов и куполов чрезвычайно сложна. Внутрипластовые структуры представлены дисгармоничными асимметричными или коробчатыми складками течения со сжатыми крутыми крыльями. Соляные купола слагают ядра округлых или вытянутых на десятки километров брахиантиклиналей. Мощность соли в ядре соляного купола достигает несколько километров. Соляные массивы (штоки или соляные купола) имеют форму цилиндрических, эллиптических или округлых грибообразных тел.. Площадь соляных куполов достигает нескольких десятков квадратных километров.. Перекрывающие гипс-ангидритовые и карбонатные породы при выщелачивании верхних слоев соляного ядра обрушаются, образуя шляпу соляного купола -- кепрок.

Типичными примерами крупных промышленных меторождений каменной и калийных солей являются Славянско-Артёмовское месторождение и месторождения Верхнекамского соленосного бассейна.

Славянско-Артёмовские месторождения каменной соли составляют лишь небольшую часть крупного Днепровско-Донецкого соляного бассейна, располагаясь в восточной его части ( Бахмутская котловина). Общая мощность нижнепермских отложений Славяно-Бахмутской котловины 1600м, залегаютони на глубине 2-3км. В основании соленосной толщи находятся нижнепермские красно- и сероцветные медистые песчаники и алевролиты. Перекрывающая их никитовская свита мощностью до 250м представлена печано-глинистыми, карбонатными породами и двумя мощными пластами каменной соли (20-25 и 50-65м). Следующая по разрезу славянская свита ( мощность 400-600м) сложена тремя мощными пластами каменной соли (40-60; 32-43 и 22-44м), пластами ангидритов и карбонатных пород. Каменная соль в них отличается высоким качеством и содержит NaCl 97,5-98,%, CaSО₄ 0,9- 2,0%. Завершает разрез нижнепермских отложений краматорская свита мощностью 500м; в её составе участвуют ангидриты, алевролиты, песчаники, но преобладает каменная соль, среди которой обнаружены3 пласта сильвинитов мощностью до 5м, а в верхней части - до 8 пластов карналитовой и сильвинит- карналлитовой породы и сильвинита мощностью от 0,5 до 2,7м. Сильвиниты краматорской свиты сложены водяно-прозрачным и синим галитом и розовым сильвином. Содержание КCl от15,4 до 31,5%, содержание карналлита в карналлитовой породе - до 52%.

Запасы каменной соли исчисляются миллиардами тонн. Месторождения разрабатываются как подземным способом, так и эксплуатируются соляные источники.

Верхнекамский соляной бассейн находится на западном склоне Урала в Пермской области, занимает площадь 6,5 тыс. кв.км. и приурочен к северной части Предуральского краевого прогиба. Соляные отложения бассейна принадлежат кунгурскому ярусу нижней перми и залегают на известняках и мергелях. Они представлены незакономерным чередованием слоёв и прослоев каменной и калийной солей, имеющих мощность от долей метра до нескольких десятков метров. Выделяется несколько пластов сильвинитового горизонта продуктивной толщи мощностью 40м,сложенных красным и пестрым сильвинитом и карналлитом, Выше находится сильвинит-карналлитовый горизонт мощностью 60м, в котором выделяется 9 пластов калийных солей. Слои солей сдержат тонкие прослои галита и глинистого материала. Продуктивная толща калийных солей перекрывается покровными отложениями каменной соли мощностью до 70м, сложенной чистым галитом. Самые верхние горизонты кунгурского яруса представлены гипсоносными глинами и мергелями. Общая мощность всех надсолевых отложений 70-250м. Геологические запасы калийных солей бассейна составляют 219 млрд т. ( К₂О 27,9 млрд т.).

Современные соляные месторождения: внутриконтинентальных соляных озер (хлоридов - Эльтон, Баскунчах; хлоридов и сульфатов - Предуралье и Прикаспий; хлоридно- содового типа - в Кулундинской степи); прибрежно - морских лагун и заливов (галит и мирабилит залива Кора-Богаз-Гол).

Месторождения в соляных озёрах образуются при превышении испарения над атмосферными осадками, а соли привносятся при выщелачивании окружающих пород или ископаемых соляных залежей.

Для современных морских месторождений источником солей являются морские воды. Образуются они в заливах, лагунах, лиманах в условиях длительного притока морских вод и испарения при жарком и сухом климате.

Соляные источники и рассолы образуются при растворении солянных отложений. Подземные воды хлоридно - сульфатно - содового состава присутствуют в большенстве нефтяных и газовых месторождений Сев. Кавказа, Западной Сибири при подземном выщелачивании солей. Промышленностью используются как воды естественных соляных источников (Славянско-Атрёмовский бассейн), так и рассолы, получаемые из недр с помощью буровых скважин (Верхнекамский соляной бассейн).

Современные моря и океаны являются грандиозными месторождениями. Добываются соли путем выпаривания или вымораживания; при опреснении воды.

Селитра образуется в областях с жарким и сухим климатом (Чили) при переносе азотных соединений, образовавшихся в результате растворения и переотложения продуктов вулканических эксгаляций.

Основные периоды соленакопления

Следует отметить, что основными периодами образования галогенных формаций на территории России и стран СНГ являются следующие. К раннему палеозою относятся галогенные формации Сибирской платформы (Ангаро-Ленский, Берёзовский, Приенисейский, Предтаймырский прогибы). В среднем и позднем девоне соленакопление происходило на Восточно-Европейской платформе (мощное в Днепровско-Донецкой впадине и Припятском прогибе, болееслабое в Московской, Балтийской и Двинско-Мезенской впадине). В пермский период галогенное осадконакопление достигло максимального развития, В краевых прогибах Восточно-Европейской платформы на всём протяжении Предуральского прогиба, в Прикаспийской синеклизе, в Днепрово-Донецкой впадине и в Донбассе образовались мощные соленосные формации; а в северо-восточной и восточной частях платформы - доломит-ангидрит-гипсовые формации с мощными соленосными толщами. В позднепермское время галогенез проявился в Западной и Северной Европе. В юрское и меловое время соленакопление происходило в Средней Азии.

Ежегодный мировой уровень добычи каменной и поваренной соли составляет порядка 180 млн.т. Крупнейшие производители -США и КНР.

Общие запасы калийных солей в мире оцениваются в 48,2 млрд т К₂0, подтвержденные - 12,2. Подавляющее количество их (95%) составляют хлористые калийные и калийно-магниевые соли - сильвиниты и карналлитовые породы, остальное - сульфатные разновидности. Мировая добыча калийных солей в 2000 году составила 25 млн.т., в том числе в Канаде добыто 9 млн.т., в России - 3.45 млн.т., в Белоруссии - 3.4 млн.т., в Германии - 3,2 млн.т., в Израиле -1,5 млн.т. (Мёртвое море).

Литература

1. Паршин С.А. и др. Проект разведки Южно-Кировского рудопроявления золота 2003-2004 гг. «Гайский» ГОК, Гай, 2003г, 94 с.

2. Перельман А. И. Геохимические барьеры//Природа, 1975. №10. С. 54-62.

3. Перельман А. И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975.394 с.

4. Перельман А. И. Геохимия ландшафта. М.: Географшз, 1961. 496 с.

5. Перельман А. И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза. М.: Недра, 1972.

6. Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. Москва. Недра. 1989.

7. Смирнов В.И., Гинсбург А.И., Григорьев В.М., Яковлев Г.Ф. Курс рудных месторождений. Москва. Недра. 1986.

8. Смирнов С. С. Зона окисления сульфидных месторождений. М.: АН СССР, 1955.

9. Соловов А.П. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов. М. Недра, 1985. 294 с.

10. Соловов А.П., Архипов А.Я, Бугров В.А. и др. Справочник по геохимическим поискам полезных ископаемых. Москва, Недра 1990. 335 с.

11. Трофимов Н.Н., Рычков А.И. Геохимические поиски рудных месторождений. М. ПАИМС, 1998, 164 с.

12. Харьков В.М., Истомин В.В., Бельков Ю.П. Отчет о результатах поисковой оценки рудоносности кор выветривания на перспективных участках восточной части Оренбургской области в 1985-1988 гг. 1988. 182 с.

13. Хрусталёв Н.С., Хрусталёва И.С. Отчёт о результатах работ, выполненных Бриентской геофизической партией в 1960г. в Кваркенском районе Оренбургской области. Орск, 1961.

14. Ченцов A.M. и др. Отчет по теме «Оценка и учет прогнозных ресурсов категорий Р3, Р2, Pi основных твердых полезных ископаемых Оренбургской области по состоянию на 01.01.1998 г. 1999 г., 385 с.

Размещено на Allbest.ru