Главная | Добыча и разработка природных ресурсов
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