Различные отрасли промышленности предъявляют свои специфические требования к качеству графитного сырья (руд и концентратов). В настоящее время производятся следующие типы и марки графита: литейный (марки ГЛ, ГЛС), элементный (ГЭ), электроугольный (ЭУЗ, ЭУТ, ЭУН), аккумуляторный (ГАК), тигельный (ГТ), карандашный, смазочный (ГК, ГС, П), специальный малозольный (ГСМ-1, ГСМ-2), графит для специальных сталей (ГСС), особо чистый графит для ядерных реакторов и др. Его состав варьирует в широких пределах: 40-97% графита, 0,7-7,5% летучих, 1,75-26,5% золы. Общими лимитирующими показателями являются зольность, влажность, содержание летучих, иногда железа, серы, меди, фосфора и других элементов, а также величина рН водной вытяжки. Так для графита марки ГСС, используемого в производстве специальных сталей и сплавов, допустимы следующие максимальные содержания (мас.%): золы - 10, серы - 0,3, меди - 0,1, фосфора - 0,1, влажности - 1, выход летучих - 1, величина рН водной вытяжки в пределах 5,5-8,5.
Максимальное мировое производство графита (около 950 тыс т) зафиксировано в 1989-1990 г. Наиболее крупными продуцентами являются КНР (около 40-45% всего производимого в мире графитового концентрата), далее следуют Республика Корея, Индия, КНДР, Бразилия, Мексика, Канада, Чехия. В странах СНГ наибольшая добыча приходится на Украину и Россию. Преобладающая часть запасов кристаллического графита сосредоточена в КНР, на Мадагаскаре, в Зимбабве, Бразилии и странах CHГ. Свыше 90% запасов скрытокристаллического графита приходится на Мексику, КНР, Россию и Республику Корея. Мировое производство синтетического графита значительно превышает 1,5 млн т и осуществляется в ряде промышленно развитых стран: в США, Канаде, Японии, странах Западной Европы.
В природе имеется три мыслимых источника углерода как исходного материала для образования графита: магматические эманации, карбонатные породы и органические остатки (а также угли) среди осадочных пород.
Считается, что при высоких температурах может происходить разложение метана: CH4 + O2 → C + 2H2O;
При температурах 750-600њС может разлагаться оксид углерода (реакция Будуара): 2CO → C + CO2;
В условиях избытка водорода при температурах ниже 650њC оксид углерода может восстанавливаться в соответствии с реакцией: CO + H2 → C + H2O;
В этой же обстановке возможно восстановление углекислого газа до оксида углерода: CO2 + Н2 → CO + Н2О,
которая в свою очередь либо разлагается (реакция Будуара), либо восстанавливается путем взаимодействия с водородом, образуя свободный углерод.
Все эти реакции могут реализоваться в глубинных условиях при высоких температурах, отражая возможный механизм формирования собственно магматических, пневматолито-гидротермальных скоплений кристаллического графита.
Карбонатные породы в зоне контакта с интрузиями переходят в скарны. При этом происходит диссоциация молекул карбонатов: CaCO3 → CaO + СО2; МgСО3 → MgO + СО2;
с образованием силикатов кальция и магния (диопсида, тремолита, гранатов, волластонита, скаполита и др.). Освобождающийся углекислый газ в условиях высоких температур при наличии водорода может восстанавливаться до углерода: CO2 + 2H2 → C + 2H2O
Может также иметь место и ассимиляция карбонатных пород интрудирующей магмой с обогащением ее углеродом. Таким образом, карбонатные породы могут обусловить появление концентраций кристаллического графита скарнового и магматического генезиса.
Органические остатки осадочных пород при метаморфизме могут превращаться в графит. По мере увеличения степени метаморфизма при определенных условиях органический углерод переходит вначале в аморфный графит (цеолитовая фация), затем через серию промежуточных разновидностей в кристаллический (амфиболитовая фация). Минимальная температура появления графитовой фазы оценивается около 400њC. Если образование графита шло за счет рассеянного углеродистого вещества, то в результате регионального метаморфизма могли появляться графитистые гнейсы с высококачественным чешуйчатым графитом; в случае концентрированного исходного углеродного вещества (пласты угля или горючих сланцев), подвергшегося контактово-термальному локальному метаморфизму, возможно образование скрытокристаллического (аморфного) графита с сохранением текстур исходных пород, локальных неографиченных участков и примесей других минералов.
Несмотря на наличие значительных собственно магматических, пегматитовых и пневматолито-гидротермальных, скарновых месторождений высококачественного кристаллического графита, основное значение в мировом балансе графитового сырья имеют метаморфогенные месторождения, представленные телами вкрапленных руд чешуйчатого графита в гнейсах, кристаллических сланцах и др. обычно докембрийских метаморфических образованиях, а также пластовыми залежами и линзами апокаменноугольного (от <каменный уголь>) преимущественно скрытокристаллического графита.
В целом можно говорить о трех главнейших мировых геолого-промышленных типах месторождений графита:
1. Неправильные тела, линзы, штоки и жилы богатых руд высококачественнного плотнокристаллического графита в магматических (чаще сиенитовых), пегматитовых, скарновых и метаморфических кристаллических породах; в этот тип попадают магматические, пегматитовые и пневматолито-гидротермальные, скарновые месторождения, причем их генезис как правило является предметом дискуссий. Сюда относятся месторождения нашей страны (Ботогольское), Шри-Ланки и Индии (в штатах Раджастан, Орисса, Мадрас), Канады (Бакингем и Грейнвилл в провинции Квебек, Блэк-Дональд в провинции Онтарио), США (Стербридж в штате Массачусетс, Диллон в штате Монтана, Тиконгероги в штате Нью-Йорк), Бразилии, Японии (Сеннотани в префектуре Тояма), возможно Норвегии (Скаланд на о-ве Сенья) и др.
2. Пластовые залежи и линзы метаморфических вкрапленных руд чешуйчатого графита в глубокометаморфизованных породах преимущественно докембрийского возраста, включая их выветрелые разновидности; в составе этого типа - месторождения Украинского щита (Завальевское и др.) на Украине, Урала (Тайгинское, Мурзинское), Карелии (Ихальское) и др. регионов в России, Южной Чехии и Северной Моравии в Чехии, штатов Нью-Йорк, Пенсильвании, Алабамы и Техаса в США, острова Мадагаскар (Малагасийская республика) и др.
3. Пластовые залежи и линзы богатых руд скрытокристаллического (аморфного) графита в стратифицированных осадочных толщах различного возраста, образованные за счет контактового метаморфизма угольных пластов и битумов. Примерами этого типа являются месторождения Тунгусской провинции (Курейское, Ногинское и др.) в России, штата Сонора в Мексике, Штирии и Нижней Австрии в Австрии, Республики Корея и КНДР.
|
Рис. 40. Распределение графитовых залежей в Ботогольском массиве (слева), геологический план и разрезы Корнельевского штока (справа) (по Р. В.Лобзовой). 1 - графитовые залежи (1-Верхняя, 2-Северная, 3-Петровская. 4-Корнельевский шток, 5-Аномалия N 4, б-Аномалия N 18-19, 7-Юго-Западная, 8-Некрасовский шток, 9-Аномалия N 17, 10-Пермикинский шток, 11-шток Новый, 12-Алиберовский шток, 13-Большой шток. 14-Второй южный шток, 15-Юго-Восточный шток, 16-Ильинская, 17-Жила, 18-Клемешевский шток, 19-Южный шток, 20-гнездо Шарик); 2 - ксенолиты мраморов; 3 - скарновые породы; 4 - лейкократовые нефелиновые сиениты; 5 - нефелиновые сиениты графитизированные; 6 - пироксеновые сиениты; 7 - апокарбонатные фениты; 8 - разрывные нарушения. |
Ботогольское месторождение плотнокристаллического графита
Месторождение находится на Ботогольском гольце Восточных Саян в 250 км к западу от ж/д станции Черемхово. Геологическое строение района месторождения определяется Ботогольским массивом щелочных пород, имеющим овальную в плане форму площадью около 10 км2, вытянутым в северо-западном направлении и прорывающим среднепротерозойские кристаллические сланцы и известняки.
Массив сложен нефелиновыми сиенитами, сменяемыми по периферии пироксеновыми разновидностями. Внутреннее строение массива осложняется наличием крупных ксенолитов вмещающих известняков. В его экзоконтакте вмещающие породы перекристаллизованы с образованием мраморов; местами отмечается скарнирование и фенитизация. По данным Р. В.Лобзовой абсолютный возраст нефелинового сиенита по биотиту составляет 423 12 млн лет, а по нефелину 373 12 млн лет, что близко к границе силура и девона.
Многочисленные (около 30) промышленные залежи массивного плотнокристаллического графита локализованы главным образом в северной части массива среди нефелиновых (реже пироксеновых) сиенитов; иногда они приурочены к контакту с ксенолитами известняков (рис. 40). Залежи имеют эллипсовидную, линзообразную, гнездообразную и др. формы, получившие местное название <штоки>. Наиболее крупный Корнельевский шток имеет размеры 50x50 м в плане и 80 м на глубину (рис. 40).
Графитовые руды этих штоков по своему составу и текстуре разнообразны. Наиболее богатые из них (60-90% углерода) сложены плотнокристаллическим графитом и имеют массивную текстуру. Присутствие мелкой рассеянной вкрапленности силикатов снижает в таких рудах содержание углерода до 30-60%. Помимо плотнокристаллического графита в массивных рудах встречаются его сфероидальные, радиально-лучистые, концентрически-зональные, почковидные и древовидные агрегаты.
Чередование графитовых и графит-пироксен-кальцитовых полос обусловливает появление полосчатых руд (15-20% углерода). Если в силикатно-карбонатной массе графит присутствует в виде изолированных гнезд и вкрапленности, то появляются пятнистые и вкрапленные текстуры руд, содержащих 5-12% углерода. Кроме перечисленных минералов в составе руд могут присутствовать также полевые шпаты, апатит, эгирин и др.
Ботогольское месторождение разрабатывалось с середины XIX века более 100 лет. Его богатые массивные руды почти полностью отработаны, однако оставшиеся бедные полосчатые, пятнистые и вкрапленные руды легко обогатимы и могут добываться открытым способом. В настоящее время незначительная добыча кускового графита проводится подземным способом старательской артелью <Саяны>.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |
Основные порталы (построено редакторами)