Файл: Шишкин Н.Н. Кобальт в рудах месторождений СССР.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 122

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

2)отношения Ni : Со в зонах возрастают в направлении от краевой части кристалла к центру его, т. е. центральная часть кристалла более обогащена никелем, что согласуется с резуль­ татами исследования Г. Журавского [235];

3)а0 минералов, слагающих зоны, возрастает по мере увели­

чения в них отношения Ni : Со

(от 8,221 до 8,267 Â).

 

 

 

В свете полученных данных зональные

кристаллы

кубических

арсенидов кобальта, никеля и железа представляют собой

зональ­

но-изоморфные образования Fe-Ni-Co- и

 

 

 

 

 

Fe-Co-Ni-скуттерудитов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведенный

 

автором

дифференци­

 

 

 

 

 

альный микротермический

анализ зональ­

 

 

 

 

 

ных

кристаллов

 

Fe-Ni-Co- и Fe-Co-Ni-

 

 

 

 

 

скуттерудитов

(рис. 22)

позволил

 

уточ­

 

 

 

 

 

нить

данные

о температуре

плавления

 

 

 

 

 

кубических арсенидов. Она находится в

 

 

 

 

 

пределах

810—910° С, понижаясь по мере

 

 

 

 

 

увеличения никеля

в

арсенидах.

 

 

 

 

 

 

 

 

С

генетической

точки

зрения

 

пред­

 

 

 

 

 

ставляют

интерес причины

неоднородного

 

 

 

 

 

характера

 

зональных

образований

 

 

 

 

 

Fe-Ni-Co-

и

 

Fe-Co-Ni-скуттерудитов.

 

 

 

 

 

Г. А. Крутов

[ЮЗ]

считает,

что

 

для

 

 

 

 

 

шмальтин-хлоантита наблюдаемая зо­

 

 

 

 

 

нальность

может

 

быть

вызвана:

1) осо­

 

 

 

 

 

быми

условиями

 

ритмического

отложе­

 

 

 

 

 

ния кристаллической

фазы

из

растворов

 

 

 

 

 

меняющегося

состава: 2) процессами

за­

20 200 WO ßOO 800 °С

мещения;

3) распадом

твердых

 

смесей

при пониженных

температурах; 4)

пере­

Рис.

22. Дифференциаль­

кристаллизацией

смеси

арсенидного геля.

ные

кривые

нагревания

минералов

группы

скут-

Если принять

 

во

внимание,

как

на

 

 

терудита

 

 

это указывают

Г. А. Крутов и другие

ис­

Со : Ni : Fe (атомн.

% ) : / —

следователи, что для большинства

 

место­

49,9

: 42,1 : 8,0;

2 — 48,0

: 52,0 :

 

0,0:

3 — 49,0 : 45,5

: 5,5;

4 —

рождений,

содержащих

кубические

арсе-

34,в

: 54.1 : 11,3:

5 —

35,7

: 52,8 :

ниды кобальта и никеля, характерна

 

11,5

 

 

 

 

 

 

 

колломорфная

структура руд, то наиболее

вероятным объяснением

зональности минералов рассмотреннего ряда явится перекристал­ лизация смеси арсенидного геля. Такое предположение объясняет и тесную связь Со-скуттерудита со смешанными зональными об­ разованиями Fe-Ni-Co- и Fe-Co-Ni-скуттерудитов, наблюдаемую в ряде месторождений: присутствие зон Со-скуттерудита в таких образованиях (см. рис. 20), нарастание Со-скуттерудита на сме­

шанные кристаллы

Fe-Ni-Co- и Fe-Co-Ni-скуттерудитов (см.

рис. 18). С этой точки

зрения особый интерес представляют часто

наблюдаемые тонкие прожилки Со-скуттерудита, постоянно тяго­

теющие к смешанным

зональным образованиям Fe-Ni-Co- и

Fe-Co-Ni-скуттерудитов

(Ховуаксинское месторождение). Они мо-

75

гут свидетельствовать о постепенном очищении смеси арсенидного геля от никеля в процессе кристаллизации геля.

Полученные автором данные для кристаллических зональных

образований Fe-Ni-Co- и Fe-Co-Ni-скуттерудитов

из

Ховуаксин-

ского

месторождения

(непостоянный

состав зон

по

отношению

в них

Ni : Со с общей

тенденцией

возрастания

этих

отношений

от краевых частей кристаллов к центру их) однозначно свидетель­ ствуют о кристаллизации их из растворов меняющегося состава.

ШаО

 

 

 

1Q0H-

Рис. 23. Отношение Со : Ni : Fe

в

минералах

группы

 

скуттерудита

 

 

I — Со- и Fe - Co - скуттерудиты;

I I — Fe - Ni - Co - скуттерудит;

 

I I I — Fe - Co - Ni - скуттерудит

 

1 — химические

анализы с о п р о в о ж д а л и с ь рентгенометрически­

ми исследованиями: 2 — химические

анализы не

сопровож ­

д а л и с ь

рентгенометрическими

исследованиями

На треугольную диаграмму (рис. 23) нанесены все наиболее достоверные, полученные в последние годы, химические анализы минералов группы скуттерудита. Половина из этих анализов сопровождалась рентгенометрическим исследованием. Анализы располагаются в виде широкой непрерывной полосы, протягиваю­

щейся от Соіоо вершины треугольника

к Niioo и тяготеющей к сто­

роне треугольника

Союо— Nî! 0 o.

Полоса

эта не достигает ни

вершины

Ni юс ни

основания Niioo — Feioo

треугольника.

 

Таким образом, из диаграммы видно, что в природе происхо­

дит образование Со-скуттерудита

(CoAs3 ), a Ni- и Fe-скуттерудиты

не

образуются.

 

 

 

 

 

Существование наиболее распространенных в природе минера­

лов

группы скуттерудита (Fe-Ni-Co-

и Fe-Co-Ni скуттерудитов),

как

это

подтверждается получением

искусственных арсенидов

76

Т а б л и ц а 16
Предлагаемая автором (см . рис . 15. 23)

р. и.

Хо л мс [234 ]

1.Со-скут-

те р у д и т

2.N i - с к у т -

терудит 3. Fe - скут -

терудит

Е . Г. Розебум [260 ]

1.

Скуттеру-

 

дит

(Со,

N i ,

Fe)

A s 3 _ J C i

где я - изме -

няется

от 0,04

д о

0,08

Номенклатура

минералов группы скуттерудита

 

 

Г.

А .

Г. Ж у р а в с к и й [236 ]

А . А . Годовиков

Д . Д . Клемм [240 ]

Крутое

[56]

 

[103 ]

 

 

1. Со и C o - N i - с к у т т е р у - диты

[CoASj., (Co,

Fe )

A s j . >

(Со,

N i ,

Fe) As

при

C o + N i + F e

 

 

As

 

от 1:2,3

д о

1: 2,8]

2. N i - с к у т т е р у д и т

[NiA s

и ( N i ,

Co,

Fe)

Asx

при

N i + C o + F e

 

•

•

 

As

от 1 :3 д о 1 s 3 , 3 ] 3. F e - с к у т т е р у д и т

[ F e A s r

(Fe, Со) As

(Fe,

Со,

Ni )

As^.

при

F e + C o + N i

от 1 :1 9

As

 

до 1

2,3]

1.

Скутте­

1. Скуттерудит

(на

примере

 

рудит

Б у - А з з е р а ,

Марокко)

(однород­

мин. %

макс. %

ные кри­

Со

14,2

23,7

сталлы)

Ni

0,9

8,6

2.

Шмаль -

Fe

1,7

8,2

тин - хло -

As

67,4

73,7

 

антит

é>

1,0

5,2

(зональные

A s + S

2,6 4

2 , 9 7

образова­

C o + N i + F e

 

ния)

 

 

 

 

 

 

 

 

A s + 2 S

2 , 8 3

3 , 0 7

 

 

 

 

 

 

13,0

75, 4

 

 

Co

5 5 , 3

8 6 , 6

 

 

C o + N i + F e

 

 

 

 

 

 

Ni

3 , 5

3 3 , 9

 

 

C o + N i + F e

 

 

 

 

 

 

Fe

7,1

3 3 , 7

 

 

 

C o + N i + F e

1.

Скуттерудит—

1.

Со- и

Fe - Co - скуттеру -

незональный арсе-

 

диты

C o A s 3 ,

 

или

нид

кобальта,

 

(Co+Fe)

Аъ3—х,

 

или

в составе

которого

 

(Со, Fe , N i )

 

As3_x

м о ж е т

быть до 30%

 

 

при

содержании до 30 а т о м н . % .

примесей

 

никеля

и ж е л е з а

от об­

F e + N i от

суммы

C o + F e +

щего

количества

 

 

+ Ni

 

 

атомов

C o + N i + F e

2. F e - N i - C o - с к у т т е р у д и т

2.

Хлоантит—

 

(Со, Ni , Fe)

 

As3_x

никелевый

незо­

 

 

Ni

 

 

нальный

арсенид,

 

при

 

 

< 1

который

 

может

 

C o + F e

 

 

с о д е р ж а т ь д о

3. F e - C o - N i - с к у т т е р у д и т

20%

примесей

 

( N i , Co, Fe)

A s 3 _ J C

атомов кобальта

 

при

Ni

^

,

3.

Шмальтин—

 

 

>

1,

 

C o + F e

 

 

зонально-изоморф­

 

 

 

где

X составляет от

0 д о 0,2;

ная смесь

скут ­

терудита

и

х л о а н -

 

 

 

 

 

тита,

с о д е р ж а щ а я

 

 

 

 

 

не

менее

30 и

 

 

 

 

 

не

более

8 0%

 

 

 

 

 

никеля и

 

ж е л е з а

 

 

 

 

 

от

суммы

атомов

 

 

 

 

 

металлов

в сое­

 

 

 

 

 

динении

-4

кобальта, никеля й железа, образующих непрерывный ряд

твер­

дых

растворов, является следствием частичного изоморфного

замещения кобальта никелем и железом.

 

 

 

 

 

По мере уменьшения содержания кобальта и увеличения

содер­

жания

 

никеля

в

минералах — от

Со-

и Fe-Co-скуттерудитов к

Fe-Ni-Co- и Fe-Co-Ni-скуттерудитам

возрастает Яо-

 

 

 

У

Со-скуттерудита (CoAs3 )

û0 = 8,187

А, у

Fe-Co-Ni-скуттеру-

дита

[(Ni, Со,

Fe)As3 _x ] с 70

ат. % никеля от суммы

Co + Ni +

+ Fe,

а0

— 8,311

A;

Д«о=+0,12

А. Объяснить

это можно,

исходя

из представлений о ионно-атомных радиусах

[114]:

А«о

ионно-

атомных

радиусов

Fe-Co-Ni-скуттерудита

(Ni

1,60А,

As

0,98А;

2 2,58 А) и Со-скуттерудита

(Со

1,25

A,

As

1,25 А, I 2,50 А)

равно

+0,08 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В направлении от CoAs3 к (Fe, Со, Ni)As3 _x изменяются и

некоторые другие

физические

свойства

минералов [39, 56,

103,

116, 124, 148]: уменьшаются относительный рельеф

и твердость

(589—729 кгс/мм2 у

Со-скуттерудита и

268—402

кге/мм2 у

Fe-Co-Ni-скуттерудита),

изменяются оттенки

белого

цвета (едва

заметный желтоватый у Со- и Fe-Co скуттерудитов, более замет­ ные розовый у Fe-Ni-Co- и желтоватый у Fe-Co-Ni скуттерудитов), снижается отражательная способность1 .

Предложенная автором номенклатура минералов группы скут­ терудита (табл. 16) наиболее полно отвечает современным пред­ ставлениям изученности природных и искусственных минералов этой группы. Скуттерудиты представляют собой непрерывный ряд

твердых

растворов

с

изменяющимися

соотношениями

кобальта,

никеля и

железа

в

их составе

и с

незначительным

дефицитом

мышьяка

(кроме

собственно

Со-скуттерудита CoAs3 ) против

(Со, Ni, Fe)As3 .

окислы И ГИДРООКИСЛЫ

Среди этого класса кислородных соединений важнейшими ко­ бальтовыми и кобальтсодержащими минералами являются слож­ ные по составу гидроокислы. По составу и условиям образования гидроокислы подразделяются на две группы: 1) асболаны (вады [125]) и кобальтсодержащий псиломелан и 2) гетерогенит и его разновидности.

Асболаны и кобальтсодержащий псиломелан концентрируются в экзогенных (осадочных, инфильтрационных, остаточных) никеле­ вых, железо-никелевых, марганцевых и железо-марганцевых место-

1 Отражательная

способность

у

Со-скуттерудита, определенная с

помощьк»

микрофотометрокуляра

(%): а)

в

воздухе — для

зеленых

лучей — 58,5—60,0,

оранжевых — 53,5—57,5, красных — 50—51; б) в иммерсии — 47—49,5;

46,5—47;

44—46 соответственно

[148].

 

 

 

 

 

Отражательная способность (%) у Fe-Ni-Co- и Fe-Co-Ni-скуттерудитов

(шмальтин-хлоантита) : для зеленых

лучей — 58,5, желтых 56,

красных — 50 [124].

Твердость (по

шкале Мооса)

и удельный вес

у минералов группы

скутте­

рудита изменяются

незначительно

(5—6 и 6,4—6,8 соответственно).

 

78

рождениях, встречаются в зоне окисления сульфидных месторож­ дений. Гетерогенит и его разновидности концентрируются в глу­ боко проработанной зоне окисления метаморфизованных осадоч­ ных кобальт-медных месторождений Заира и Замбии, встречаются в зоне окисления кобальтовых жильных и других месторождений.

Безводные окислы кобальта в природе неизвестны, а безвод­ ные окислы других элементов (первичные и вторичные) содержат незначительную примесь кобальта, представляющую, как правило, теоретический интерес. Однако в последнее время иногда отме­ чается концентрация кобальтсодержащих марганцевых окислов (псиломелана и гаусманита в ассоциации с кобальтсодержащими

родохрозитом

и браунитом).

 

Асболаны и кобальтсодержащий

псиломелан

Асболаны

представляют собой группу гидроокислов марганца,

содержащих

значительные примеси кобальта

и никеля.

На основании оптических, термических и рентгенометрических исследований асболанов Урала И. И. Гинзбург и И. А. Рукавишни­ кова [49] выделяют в них два индивидуализированных минерала — марганце-кобальтовый — кобальтмелан и марганце-никелевый — никельмелан и считают, что никель-кобальтовые асболаны должны состоять из смеси этих минералов. Среди кобальтмеланов эти

исследователи

выделяют богатые

глиноземом

алюмокобальтме-

ланы.

 

 

 

 

 

 

Из

табл.

17, при составлении

которой

использованы

полные

(сумма 98—100%) и наиболее достоверные химические

анализы

кобальт- и никельсодержащих асболанов,

видно,

что среди асбо­

ланов

по отношению СоО : NiO целесообразно выделить

следую­

щие группы минералов:

 

 

 

 

1. Кобальтмеланы

1:0,01—1:0,50

 

 

в том числе алюмокобальтмеланы

1:0,1 —1:0,50

 

2.

Никель

кобальтмеланы . . .

1:0,5—1:2

 

3.

Кобальт-никельмеланы . . .

 

1:2—1;5

 

4.

Никельмеланы

1:5—1:15

 

 

О распространенности этих минералов группы асболанов можно

судить

по следующим данным. Из

100 полных и частичных (на

кобальт и никель) анализов [68, 135, 201]* на долю кобальтмела­

нов приходится 13, никельмеланов— 13, кобальт-никельмеланов —

20 и никель-кобальтмеланов — 54.

 

 

 

 

Согласно исследованиям И. И. Гинзбурга и И. А. Рукавиш­

никовой, большая часть марганца входит в состав асболанов в

четырехвалентной

форме

( М п 0 2 ) , основная

часть кобальта —

в трехвалентной

( С о 2 0 3 ) ,

а

никеля — в двухвалентной (NiO).

Причину «вязи

С о 2 0 3 - п Н 2 0

с марганцем

И. И. Гинзбург, и

И. А. Рукавишникова видят в том, что окислы

марганца являются

* Использованы также материалы В. М. Григорьевой.

79

Смотрите также файлы