Промышленные типы месторождений слюды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Московский государственный горный университет

Реферат

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЛЮДЫ

2013 г.

ВВЕДЕНИЕ

Слюды представляют собой группу сложных алюмосиликатов щелочных и щелочно-земельных металлов с общей формулой

R1R2-3[AlSi3O10](OH, F)2,

где R1 = К, Na; R2 = Al, Mg, Fe, Li.

По химическому составу выделяют следующие группы слюд:

1. Алюминиевые слюды:

· мусковит KAl2[AlSi3O10](OH)2,

· парагонит NaAl2[AlSi3O10](OH)2;

2. Магнезиально-железистые слюды:

· флогопит KMg3[AlSi3O10[OH. F)2,

· биотит K(Mg, Fe)3[AISi3O10](OH, F)2,

· лепидомелан KFe3[AlSi3O10](OH, F)2;

3. Литиевые слюды:

· лепидолит KLi2-xAl1+x [Al2xSi4-2xO10](OH, F)2,

· циннвальдит KLiFeAl [AlSi3O10](OH, F)2,

· тайниолит KLiMg2[Si4O10](OH, F)2.

Слюды обладают рядом специфических особенностей. Все они кристаллизуются в моноклинной сингонии, обладают совершенной спайностью по пинакоиду [001], что позволяет расщеплять их на тончайшие гибкие эластичные пластинки. Окраска варьируется от бесцветной до зеленовато-коричневой, почти черной, плотность 2,7-3,1 г/см3; твердость 2-3.

Различают 3 вида промышленных слюд:

· листовая слюда;

· мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды);

· вспучивающаяся слюда (например, вермикулит).

Промышленные требования к листовой слюде сводятся к совершенству кристаллов и их размерам; к мелкой слюде - чистота слюдяного материала. Несмотря на широкое распространение в природе различных слюд, в том числе биотита (магнезиально-железистая слюда), лепидолита, циннвальдита (литиевые слюды) и других, наибольшее промышленное значение имеют мусковит (калиево-алюминиевая слюда) и флогопит (калиево-магнезиальная слюда). Как мусковит, так и флогопит являются продуктами эндогенных процессов, характеризующихся высокими температурами, большими давлениями и различными химическими средами. В обстановке высокой активности глинозема происходило образование мусковита, а в условиях высокой активности магния и железа - флогопита и биотита.

Мусковит (калиевая слюда) - слоистый минерал, название которого произошло от muska vitrum (московское стекло). Так в Западной Европе (как минимум с XVI в.) называли листовой мусковит. Сравнение со стеклом связано с использованием в то время этой слюды в качестве прозрачныхвставок - окна, зеркала и т.п. Название позже трансформировалось в английское muscovite и было закреплено за минералом в XIX в. американским минералогом Дж. Дана. Таким образом, исторический приоритет в добыче и использовании листового мусковита принадлежит России.

Мусковит принадлежит к подгруппе диоктаэдрических слюд. Он легко расщепляется на тончайшие листочки, что обусловливается его кристаллической структурой, сложенной 3-слойными пакетами из 2 листов кремне- и алюмокислородных тетраэдров, соединённых через слой, составленный из октаэдров, в центре которых расположены ионы Al, окруженные 4 ионами кислорода и 2 группами OH; 1/3 октаэдров не заполнена ионами Al. Пакеты соединены между собой ионами калия. Идеальная формула мусковита - KAl2[AlSi3O10](OH)2, отвечает химическому составу К2О - 11,8%, Аl2О3 - 38,5%, SiO2 - 45,2%, Н2О - 4,5%. Однако природный мусковит всегда содержит весьма значимые количества других элементов, изоморфно замещающих основные. Так на месторождениях листового мусковита в нем содержится до: 1,2% Na2O, 1% СаО, 3,3% FeO+Fe2O3, 1,6% MgO, 1% TiO2, 0,3% F. Поэтому формула реального минерала с таких объектов имеет вид:

(К>0,75Na<0,10Ca<0,10)1-х (Al>1,6 Mg<0,3 Fe<0,15)2+y (Al1-zSi3+zO10) [OH2-0,0nFo,on]2, где х и у < 0,1, z < 0,2, n < 9

Более высокие содержания химических компонентов, замещающих алюминий, отрицательно сказываются на потребительских свойствах мусковита, делая его малопригодным для применения в промышленности. Кроме того, природный минерал содержит незначительные количества Mn, Cr, Rb, Cs, Li, Ba, Ca, W, V, но их влияние на состав и свойства мусковита крайне незначительны, однако от содержания в горной породе того или иного оксида зависит цвет минерала. Вообще цвет мусковита в тонких пластинках - бесцветный и прозрачный, в толстых - зеленый, дымчатый, красноватый (так называемая «рубиновая» слюда). Ярко-зеленый мусковит, содержащий до 4% Cr2О3, называют фукситом, разновидность фенгита с более высоким содержанием Cr представляет собой марипозит. Термин фенгит применяется для обозначения мусковитов, у которых отношение Si:А1 больше, чем 3:1; а увеличение содержания Si обычно сопровождается замещением А1 в октаэдрических положениях на Mg или Fe+2. Алургит представляет собой фенгит с заметным содержанием Mn. Мелкочешуйчатая разновидность мусковита - жильбертит (диаметр пластинок несколько мм), а тонкочешуйчатая - серицит (диаметр пластинок - десятые и сотые доли мм). Так же как и на месторождениях листового мусковита, на месторождениях мелкоразмерного мусковита в минерале содержатся весьма значимые количества других элементов, изоморфно замещающих основные. В попутном мусковите редкометалльных объектов типичны повышенныеконцентрации Rb и Li. Поэтому в наиболее общем виде формула реального минерала имеет вид:

(К, Na, Rb, Ca)-1, (Al, Mg, Fe, Li)~2 (Al~1,Si~3,O10) [OH,F]2

Высокие содержания магния и, особенно, железа отрицательно сказываются на потребительских свойствах мусковита, поэтому во многих случаях они лимитируются. Для других элементов это делается очень редко.

Важнейшими свойствами мусковита и флогопита, определяющими их промышленное использование, помимо способности к расщеплению на тонкие, упругие и гибкие пластинки являются:

1) высокая механическая прочность (прочность на разрыв у мусковита 330-480, у флогопита 220-480 МПа; сопротивление сжатию соответственно 420-530 и 200-260 МПа);

2) относительно высокая химическая стойкость, особенно у мусковита (под действием щелочей, соляной и серной кислот практически не разлагается);

3) термическая стойкость (жароупорность, то есть способность сохранять при нагревании физические свойства, у мусковита достигает 500-600оС, а у флогопита - 1000оС);

4) высокая электрическая прочность, определяемая напряжением, при котором происходит пробой диэлектрика (при толщине пластинок в 0,5 мм она составляет у мусковита 4,9 кэВ, у флогопита - 4,6-6,1 кэВ). Она существенно понижается у мусковита при нагревании свыше 300оС, у флогопита - свыше 400-700оС);

5) небольшие диэлектрические потери, за меру которых принимают угол диэлектрических потерь (при напряжении 2000 В и частоте 50 Гц тангенс этого угла для мусковита составляет всего лишь 0,002-0,003, а для флогопита - 0,006-0,093);

6) высокое удельное объемное сопротивление в направлении, перпендикулярном к плоскости спайности, составляющее 1014-1015 Ом.см у мусковита и 1013-1014 Ом.см у флогопита (оно снижается вдвое при температуре свыше 250оС и до 108-109 Ом.см при относительной влажности 90-100%).

Перечисленные свойства слюды снижаются при наличии природных дефектов ее кристаллов: волнистости и морщинистости, зажимистости (сплетение слоев, затрудняющих их расщепление), ельчатости (волнистость и трещиноватость в радиальных направлениях от центра кристалла к середине его граней), трещиноватости, пятнистости, обусловленной наличием различных минеральных включений между плоскостями спайности, задиристости (чешуйчатый характер поверхности раскола), клиновидности (постепенное утолщение кристалла к одной из граней), присутствия газово-жидких включений.слюда мусковит алюмосиликат земельный

ХИМИЧЕСКИЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ СЛЮДЫ-МУСКОВИТА

Примеси: Ti, Fe, Mg, Mn, Ca, Na, Ba, Si, Rb, Cs, Cr

Разновидности: Серицит, фуксит

Сингония: Моноклинная

Внешний облик: Кристаллы пластинчатые, таблитчатые, чешуйчатые, клиновидные

Цвет: Серебристо-белый, водяно-коричневый, светло-зеленый, бледно-розовый, в тонких пластинах прозрачный, бесцветный

Блеск: Стеклянный, перламутровый

Спайность: Весьма совершенная по (001), несовершенная по (010) и (100).

Хрупкость: Упругий

Растворимость: В воде очень слабая

Плавкость: Среднеплавкий

Плотность, г/см3: 2,7-3,2

Предел прочности, МПа:

на растяжение - 48-334

на сжатие - 800-1200

Теплопроводность, Вт/(м К): (0,5-3,9)·103

Температура плавления, °С: 1250-1400

Смачиваемость: Низкая

Удельная теплоемкость при 25°С, Дж/(кг К): 862-875

Удельное электросопротивление, Ом м: 104-1014

Таким образом, использование мусковита в промышленности основано на его способности расщепляться на тонкие гибкие прозрачные пластинки, обладающие высокими диэлектрическими показателями, большой механической прочностью, термической и химической стойкостью и очень малой гигроскопичностью. Мусковит применяется в виде листовой слюды, слюдяного порошка и слюдяного фабриката.

Слюдяная промышленность - подотрасль неметаллорудной промышленности, объединяющая предприятия по добыче и обогащению слюдосодержащих руд (мусковит, флогопит, вермикулит), a также слюдоперерабатывающие предприятия, выпускающие изделия из листовой слюды, электроизоляционные слюдобумаги и материалы, дроблёную и молотую слюды, вспученный вермикулит и частично теплоизоляционные материалы на его основе.

МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ И МЕСТОРОЖДЕНИЯ МУСКОВИТА

Геолого-промышленные типы месторождений

Мусковит широко распространен в различных типах пород и по оценкам специалистов является главным концентратором алюминия в верхней земной коре - здесь на его долю приходится 17% этого элемента (следующий в списке - каолинит с 2%). Но промышленно интересные скопления гигантокристаллической разности этой слюды, служащей источником получения листового мусковита, относительно редки.

Мусковит образуется в некоторыхрых интрузивных породах, гранитных пегматитах, гидротермальных жилах. Крупные кристаллы минерала встречаются в гранитных пегматитах (Мамско-Чуйский район Иркутской области, Чупино-Лоухский район Респ. Карелия, Енско-Кольский район Мурманской обл. РФ, месторождения штатов Бихар, Андхра-Прадеш и Раджастхан в Индии, штатов Северная Каролина и Мэриленд в США, а также в Бразилии). Месторождения высококачественного мусковита существуют также в Пакистане и Финляндии.

Наряду c магматическим мусковит может иметь и метаморфическое происхождение: в кристаллических и известковых сланцах (Пьемонтские Альпы в Италии; в РФ - Слюдорудник в Челябинской обл.). Крупные запасы мусковита сосредоточены также на территории Китая. При кристаллизации различных магматических пород образуются обычно мелкочешуйчатые слюды (кристаллы с площадью поверхности меньше 1 см2 обычно называют чешуйкой).

В настоящее время среди такого рода образований промышленное значение имеют лишь мелкочешуйчатый мусковит в телах аляскитовых гранитов: его содержания здесь могут достигать 15% и более.

Помимо этого важными промышленными источниками мелкочешуйчатого мусковита являются слюдистые сланцы, образующиеся при региональном метаморфизме амфиболитовой фации, а также некоторые глины, в которых накапливается мусковит, сравнительно устойчивый при выветривании.

За исключением метаморфогенных и техногенных месторождений, в других генетических типах мусковит, хотя обычно и является важным, но все же только попутным сырьем. Так, в пегматитах основным сырьем может быть или листовой мусковит (мусковитовая и редкометалльно-мусковитовая формации), или редкометалльные руды Li, Rb, Cs, Та, Nb, Be (редкометалльная формация), или кварц-полевошпатовое сырье (все перечисленные формации), в гранитах - полевошпатовое сырье, в грейзенах - руды W и Sn, в корах выветривания - каолинит. В метаморфических сланцах попутно с мусковитом могут извлекаться в собственные концентраты графит, в том числе высокомарочный, и гранат для абразивов.

В настоящее время мировыми геолого-промышленными типами месторождений мусковита являются следующие: 1. Штокообразные, дайковые, линзовидные и пластовые тела аляскитовых гранитов с рассеянной мелкочешуйчатой мусковитовой минерализацией; значительные размеры этих тел (первые километры) и их близповерхностное залегание позволяют вести разработку открытым способом (месторождение Спрус Пайн в США и др.).

2. Согласные пластовые и четковидные залежи, секущие трубообразные, жильные и неправильной формы тела мусковитоносных плагиоклазовых и плагиоклаз-микроклиновых гранитных пегматитов, обычно зональные, в древних высокометаморфизованных толщах, имеющие размеры по удлинению до сотен-первых тысяч метров, по мощности в метры-десятки метров и несущие неравномерную минерализацию крупнокристаллического мусковита; они являются также промышленным источником полевого шпата и кварца, иногда редких металлов, некоторых драгоценных и поделочных камней (месторождения Мамско-Чуйской и Карело-Кольской провинций в России, Бихар, Раджастан и Андхра-Прадеш в Индии, месторождения Бразилии, Зимбабве и других стран).

Помимо этого значительная часть добычи мелкочешуйчатого мусковита в России принадлежит грейзеновым месторождениям, где он является попутным компонентом редкометалльных руд.

Таблица - Природные и технологические типы слюдяного сырья мусковитовых месторождений

Отметим, что месторождения флогопита приурочены к массивам ультраосновных и щелочных пород (Ковдорское на Кольском полуострове) или к глубоко метаморфизованным докембрийским породам первично карбонатного (доломитового) состава (Алданский слюдоносный район Респ. Саха (Якутия) РФ, Слюдянский район на Байкале в РФ), а также к гнейсам (Канада и Мадагаскар). Крупные месторождения также расположены в Южной Африке, Бразилии, Канаде, Таджикистане и др.

Мусковитовые месторождения Индии

Районы распространения слюдоносных пегматитов Индии (по Р.Л. Бейтсу)

Индия является лидирующей страной в мире по добыче листового мусковита. Она дает большую часть этого сырья высокого качества, поступающего на мировой рынок. Месторождения мусковита сосредоточены в трех главнейших рудных районах: Бихар (около 60% национальной добычи), Андхра-Прадеш (около 25%) и Раджастан (более 12%).

За исключением небольшого количества флогопита, добываемого в районе Андхра-Прадеш, в Индии получают исключительно мусковит, который по цвету разделяют на рубиновую и зеленую разновидности. Первая предпочтительнее для использования в электротехнической промышленности, вторая - в оптической. Геологическая позиция месторождений в указанных районах идентична: все они представляют собой пегматитовые тела, ассоциирующие с гранитами, прорывающими архейские гнейсы и кристаллические сланцы Индийского щита. Из общего числа нескольких тысяч известных пегматитовых тел лишь около 2% являются промышленно слюдоносными. Слюдоносные пегматитовые тела различаются по форме, условиям залегания, размерам. Наиболее крупные из них характеризуются пластообразной или линзовидной формой при мощности до 30 м и более. Крупные тела, как правило, зональны: центральное кварцевое ядро окружено агрегатом полевого шпата и слюды.

ИСТОЧНИКИ

Статья "Обзор рынка слюды (мусковита) в мире", ИнфоМайн.

Размещено на Allbest.ru