Методические рекомендации по применению Классификации запа­сов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных иско­паемых. Бериллиевые руды   455

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

По применению Классификации запасов

Месторождений и прогнозных ресурсов

Твердых полезных ископаемых

Бериллиевые руды

Москва, 2007

 

Разработаны Федеральным государственным учреждением «Госу­дарственная комиссия по запасам полезных ископаемых» (ФГУ ГКЗ) по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации и за счет средств федерального бюджета.

 

 

Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р.

 

Методические рекомендации по применению Классификации запа­сов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных иско­паемых. Бериллиевые руды.

 

Предназначены для работников предприятий и организаций, осу­ществляющих свою деятельность в сфере недропользования, неза­висимо от их ведомственной принадлежности и форм собственно­сти. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспе­чит получение геологоразведочной информации, полнота и каче­ство которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведан­ных месторождений в промышленное освоение, а также о проекти­ровании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.

 

I. Общие сведения

 

 

1. Настоящие Методические рекомендации по применению Классификации запасов к месторождениям бериллиевых руд (далее – Методические рекомендации) разработаны в соответствии с Положением о Министерстве природных ресурсов Российской Федерации, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 22 июля 2004 г. № 370 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, № 31, ст.3260; 2004, № 32, ст. 3347, 2005, № 52 (3ч.), ст. 5759; 2006, № 52 (3ч.), ст. 5597), Положением о Федеральном агентстве по недропользованию, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2004 г. № 293 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, N 26, ст.

2669; 2006, №25, ст.2723), Классификацией запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых, утвержденной приказом МПР России от 11 декабря 2006 г. № 278, и содержат рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых в отношении бериллиевых руд.

2. . Методические рекомендации направлены на оказание практической помощи недропользователям и организациям, осуществляющим подготовку материалов по подсчету запасов полезных ископаемых и представляющих их на государственную экспертизу.

3. Бериллий – серебристо-серый металл, относимый к числу редких элементов; обладает целым рядом уникальных свойств, которые обусловливают его применение во многих высокотехнологичных производствах. У бериллия самое низкое среди металлов сечение захвата нейтронов (0,009 барн или 9 10 –25 м2) и самое высокое сечение их отражения, под действием радиоактивного облучения он испускает нейтроны. Бериллий самый легкий металл (плотность 1,847 г/см3), имеет высокое отношение прочности к массе, высокую упругость и жесткость, а также очень низкий коэффициент теплового расширения и высокую коррозионную устойчивость в химически агрессивных средах. Металлический бериллий и керамика с использованием оксида бериллия обладают высокой теплоемкостью и теплопроводностью. Сплавы бериллия с медью, алюминием и другими металлами имеют повышенную прочность при сохранении высокой электропроводности. Столь широкий диапазон весьма ценных свойств предопределяет использование бериллия, его сплавов, керамики и композитных материалов с бериллием в атомной, аэрокосмической, электротехнической, электронной, автомобильной и других отраслях техники.

Металлический бериллий высокой чистоты, его сплавы и соединения основное применение находят в атомной и авиа-ракетно-космической технике. В атомной технике бериллий и его соединения эффективно используются в качестве замедлителей и отражателей нейтронов. Бериллий может выдержать нейтронные потоки в течение десятков лет, являясь практически лучшим материалом для фильтров в установках термоядерного синтеза, для оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) и других конструкций ядерных реакторов и источников нейтронов. В авиа-ракетно-космической технике металл и его сплавы используются в качестве конструкционного материала, а также в гироскопических устройствах систем наведения и ориентации в скоростных самолетах, баллистических ракетах, космических аппаратах, подводных и надводных кораблях (бериллий в гироскопах максимально удовлетворяет требованиям высокой надежности и большого срока службы, малого потребления энергии и простоты ухода); для оптических космических зеркал разработан специальный сорт металла с исключительно высокой отражательной, способностью.

Наиболее важные виды бериллиевой продукции и области его применения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Наиболее важные виды бериллиевой продукции и области его применения

Продукция	Массовая доля Ве, не менее, %	Области применения
Металлический бериллий:
корольки	97,0	В ядерных реакторах, добавка в ракетное топливо
порошок	98,0	Авиационная, ракетная и космическая техника, атомная энергетика
слитки вакуумной плавки	99,9	Приборостроение (гироскопы), радиоэлектроника, военная техника
Сплавы бериллия с медью	1,0–5,0	Машиностроение, приборостроение
Оксид бериллия технический	96,0–99,0 ВеО	Огнеупорная керамика, электронная продукция, производство лазеров и мазеров, специальные стекла
Фторид бериллия	99,0 BeF2	Оптические приборы, термоядерные реакторы
Бериллиды (интерметаллиды)	Переменный состав	Жаростойкие покрытия, защита от коррозии в ракетостроении

 

4. Бериллий – типичный литофильный элемент. Распространенность бериллия в земной коре и основных типах горных пород характеризуется следующими кларками (в г/т): земная кора – 1,5; магматические горные породы основного состава 0,4; среднего состава – 0,9; кислого состава – 3,5; щелочные породы – 7,8; глины – 3,0; песчаники и карбонатные породы 0,5; бокситы – 4,3; каменный уголь – 3,2.

Геохимические свойства бериллия определяются малым размером его ионного радиуса – 0,031 нм, координационным числом IV, амфотерностью и валентностью 2. В природе стабилен только один изотоп бериллия 9Ве.

В отличие от других редких металлов, бериллий не имеет прямого геохимического аналога среди петрогенных элементов. Вследствие этого он существенно не рассеивается в других минералах, а большей частью концентрируется в виде собственных минералов.

Большое влияние на поведение бериллия в природных эндогенных процессах оказывает фтор, с которым бериллий образует устойчивые комплексные соединения. Фтор выполняет роль главного экстрактора и переносчика бериллия в постмагматических процессах. Бериллий входит в состав около 100 минералов – силикатов и алюмосиликатов, фосфатов, оксидов и боратов. Известны экзогенные минералы, возникающие в зоне окисления: фосфаты (мораэсит, глюцин, уралолит) и арсенаты (беарсит).

Промышленное и потенциально-промышленное значение в настоящее время имеют 11 минералов (таблица 2), из которых промышленными являются 3 – берилл, фенакит, бертрандит. Разведаны, но пока не осваиваются месторождения с хризоберилловыми и гентгельвиновыми рудами.

 

Таблица 2

Содержание оксида бериллия и некоторые физические свойства
промышленных и потенциально-промышленных минералов бериллия

Минерал и его формула	Содержание ВеО, %	Плотность, г/см3	Твердость по шкале Мооса
Промышленные минералы
Берилл Ве3Аl2Si6O18	12–14	2,65–2,90	7,5–9,0
Фенакит Be2SiO4	42–45	2,9–3,0	7,5
Бертрандит Be4Si207(ОН)2	40–45	2,6–2,7	6,5–7,0
Потенциально-промышленные минералы
Хризоберилл BeАl2O4	18–20	3,6–3,8	8,5
Бехоит Be(OH)2	54–56	1,95–1,97	4,0
Эвклаз BeАlSiO4(ОН)	16–18	3,05–3,10	7,5
Лейкофан (Ca, Na)2BeSi2(O, OH, F)7	9–12	2,95–2,97	3,5–4,0
Барилит BaBe2Si2O7	15–16	4,0–4,02	6,0–7,0
Гентгельвин (Zn, Fe)4Ве3(SiO4)3S	11–13,5	3,55–3,66	5,5–6,0
Гельвин (Fe, Mn, Zn)4Ве3(SiO4)ЗS	9–16	3,17–3,27	6,0
Даналит (Fe, Zn, Mn)4Be3(SiO4)3S	8,1–16,0	3,34–3,46	5,5–6,0

 

5. Все месторождения бериллия являются эндогенными. Литофильность бериллия и другие его геохимические свойства определяют региональную связь его месторождений с областями развития гранитоидного магматизма двух формационных типов: известково-щелочных гранитных серий нормального ряда, завершающихся фазами лейкократовых и литий-фтористых гранитов, и гранитоидных серий щелочного ряда, завершающихся фазами рибекитовых и эгириновых гранитов. Первые развиваются в структурно-геологических условиях тыловых орогенных зон, связанных с поясами субдукции океанической коры или столкновения континентальных плит. Вторые характерны для анорогенной обстановки в связи с рифтовыми поясами и авлакогенами, заложенными на континентальной коре древних и молодых щитов и платформ. В размещении рудных районов определяющую роль играют узлы пересечения глубинных региональных разломов, где создаются каналы, способствующие поступлению мантийных флюидов, образованию и глубокой дифференциации гранитовых магм.

6. Промышленными источниками бериллия служат как собственные месторождения этого элемента, так и комплексные месторождения, в которых бериллий является важным попутным компонентом (табл. 3).

Для оценки месторождений бериллия, помимо геолого-структурных признаков, величины запасов и содержания в рудах BeO, важное значение имеет минеральный состав руд, так как он определяет технологию обогащения и переработки концентратов.

По величине запасов (тыс. т BeO) месторождения разделяются на пять групп: 1) уникально крупные >50; 2) очень крупные – 20–50; 3) крупные – 10–20; 4) средние – 5–10; 5) мелкие <5. По содержанию BeO выделяют богатые руды >0,6 % , рядовые – 0,3–0,6 %, бедные – 0,1–0,3 % и убогие – 0,04–0,10 %. Для собственно бериллиевых месторождений минимальное промышленное содержание в рудах соответствует 0,20–0,35 % BeO; из комплексных руд попутный Be в ряде случаев рентабельно извлекать и при более низком содержании – до 0,05–0,10 % BeO.

Месторождения бертрандит-аргиллизитовых метасоматитов (тип I) приурочены к бортам мезо-кайнозойских депрессий и связаны с разломами, контролирующими распределение вулканитов. Вмещающие породы – риолиты, липариты, трахилипариты, туфы и их туфолавы – интенсивно окварцованы, серицитизированы и диккитизированы. Оруденение представлено вкрапленностью и тонкими прожилками бертрандита и его разновидностей (гельбертрандита, сферобертрандита) и образует сложно построенные минерализованные зоны. Среднее содержание BeO на массу эффузивов составляет 0,6–1,5 %. Наиболее богатые и крупные месторождения в США приурочены к карбонатсодержащим толщам (Спор-Маунтин, Сьерра-Бланка).

Разрабатываемое месторождение Спор-Маунтин обеспечивает свыше 50 % мирового производства бериллия.

Месторождения бертрандит-фенакит-флюоритовых метасоматитов (тип II) располагаются в металлогенических зонах, приуроченных к бортовым частям наложенных линейных впадин (эпикратонных рифтов), где наиболее активно проявлен щелочно-гранитоидный магматизм.

Морфология рудных тел часто простая пластообразная, но нередко усложнена ветвлением и наличием рудных столбов. Апокарбонатные метасоматиты часто отличаются компактной и выдержанной морфологией. Благоприятна также возможность попутного извлечения из руд большинства этих месторождений значительного количества флюорита, что повышает рентабельность их отработки.

В Западном Забайкалье известны крупные бертрандит-фенакитовые месторождения (Ермаковское, Ауникское), которые формировались в связи с субщелочными гранитоидами в период мезозойской тектоно-магматической активизации региона. Руды законсервированного Ермаковского месторождения богатые (более 1 % ВеО), а Ауникского резервного – бедные (0,18 % ВеО).

Месторождениям бериллиеносных полевошпатовых метасоматитов (тип III) также часто присущи рядовые и богатые руды со значительными запасами BeO (Пержанское гентгельвиновое месторождение на Украине и фенакитовое месторождение Тор-Лейк в Канаде).

 

 

 

Таблица 3