Графит. Его природные разновидности и применение. Основные типы месторождений

Природные разновидности. В природе графит встречается в виде рассеянных чешуек, либо их листоватых агрегатов (кристаллический чешуйчатый графит, flake), плотных зернистых агрегатов (кристаллический кусковый графит, vein type, lump), либо плотных скрытокристаллических масс (аморфный графит, amorphous). Кроме того, в промышленности все шире используется искусственный (коксовый, доменный, ретортный графит), специально получаемый из антрацита, нефтяного кокса, а также из отходов доменного производства. Чешуйчатые графиты по диаметру кристаллов разделяются на крупночешуйчатые (0,1-Х,0 мм) и мелкочешуйчатые (0,001-0,1 мм). Величина зерен в аморфном графите менее 0,001 мм. Искусственный графит по качеству приблизительно соответствует чешуйчатому и плотнокристаллическому, отличаясь большей чистотой и меньшей кристалличностью. Выделенные природные разновидности графита не бывают совершенно чистыми; они содержат примеси минералов-спутников, газов, а также непревращенный в графит углерод.

Применение. Основная масса графита потребляется в качестве огнеупоров (чешуйчатая и плотнокристаллическая разновидности) в основном в черной и цветной металлургии, производстве высокоуглеродистой стали и в литейном деле (для покрытия внутренней поверхности литейных форм, где обычно используют аморфный графит в смеси с огнеупорной глиной, молотой слюдой, тальком или песком). Значительное количество графита идет на производство всевозможных смазок, применяемых в водной и иных средах, токопроводящей резины, сухих батарей, электродов, скользящих контактов, деталей ядерных втулок и других изделий. Графит является основным сырьем для промышленного синтеза технических алмазов, находит широкое применение в порошковой металлургии и в производстве реакторов и ракетных двигателей, карандашей, туши, копировальной бумаги, всевозможных реторт, полупроводников.

Основные типы месторождений:

В природе имеется три источника углерода как исходного материала для образования графита: магматические эманации, карбонатные породы и органические остаткисреди осадочных пород.

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. Ботогольское месторждение, Шри-Ланки и Индии, Канады.

2. Пластовые залежи и линзы метаморфических вкрапленных руд чешуйчатого графита в глубокометаморфизованных породах преимущественно докембрийского возраста, включая их выветрелые разновидности.Месторождения Украинского щита (Завальевское и др.), Урала (Тайгинское, Мурзинское).

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. Месторождения Тунгусской провинции (Курейское, Ногинское и др.) в России, Сонора в Мексике.

Основное значение в мировом балансе графитового сырья имеют метаморфогенные месторождения.

77. Слюда, её разновидности, применение в промышленности. Основные типы месторождений.

Слюды представляют группу сложных алюмосиликатов щелочных и щелочно-земельных металлов, обладающих рядом специфических особенностей. Все они кристаллизуются в моноклинной сингонии, обладают совершенной спайностью по пинакоиду, что позволяет расщеплять их на тончайшие гибкие эластичные пластинки. Наибольшее промышленное значение имеют мусковит (калиево-алюминиевая слюда) и флогопит (калиево-магнезиальная слюда).

Мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂. Его цвет в тонких пластинках - бесцветный и прозрачный, в толстых - зеленый, дымчатый, красноватый. Мелкочешуйчатая разновидность мусковита - жильбертит (диаметр пластинок первые мм), а тонкочешуйчатая - серицит (диаметр пластинок - десятые и сотые доли мм). Натровым аналогом мусковита является парагонит.

Флогопит K(Mg,Fe)₃[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂ окрашен в зеленовато-коричнево-янтарные (до черного) цвета, очень редко бесцветен.

Большое значение имеет гидрослюда - вермикулит (Mg,Fe⁺²,Fe⁺³)₃[(Si,Al)₄O₁₀](OH)₃4H₂O, цвет бронзовый желтовато-коричневый до темного, блеск яркий до перламутрового. В промышленности к вермикулиту относят также промежуточные разновидности гидробиотит и гидрофлогопит.

Кристаллы слюды (мусковита и флогопита), отделенные от горной массы, с размерами пластин в плоскости спайности не менее 4 см² называются забойным сырцом. Его количество определяет запасы месторождения. На горных предприятиях в результате очистки забойного сырца от поверхностных загрязнений получают так называемый промышленный сырец - кристаллы произвольного контура любой толщины (но не менее 0,1 см), имеющие с каждой стороны полезную (бездефектную) площадь не менее 3 см². Выход промышленного сырца от забойного обычно составляет 30-50%.

Применение в промышленности:

Основными потребителями листовой слюды являются электропромышленность, радио- и телетехника, электроника и др. (85-90%). Это всевозможные электро- и теплоизолирующие прокладки в различных электронных приборах, крепежные детали, диэлектрические основы телевизионных трубок, вакуумных и полупроводниковых приборов и пр. В меньшем количестве слюда используется в качестве вставок в окна плавильных печей, бытовых приборов, в очках. Тонкие листочки щипаной слюды склеиваются между собой с помощью изолирующего клея и используются как более дешевый изолятор. Товарный скрап, дробленая, молотая слюда и чешуйки применяются для производства слюдинита и слюдопласта как заменителей миканитов, а также для изготовления огнестойких материалов, точильных камней, красок, смазок, в производстве обоев, цемента, пластмасс, рубероида и кабелей, как наполнитель в резине, в качестве инертных наполнителей буровых и цементных растворов и др. Вспученный вермикулит широко используется в строительстве как наполнитель звуко- и теплоизоляционных штукатурок и легких бетонов. Его фильтрующие и сорбционные свойства находят применение для очистки промышленных вод и улавливания газов. Он добавляется в почву для улучшения ее структуры и аэрационных свойств.

Основные типы месторождений:

Крупнокристаллический листовый мусковит формируется исключительно в составе тел гранитных пегматитов. Скопления крупнокристаллического флогопита устанавливаются в составе последокембрийских карбонатитовых комплексов - сложных магматогенно-метасоматических образований ультраосновных-щелочных пород, а также среди докембрийских метаморфическихвысокомагнезиальных пород, интрудированных гранитоидами. Вермикулит образуется в результате гипергенной гидратации флогопита и биотита, при формировании коры выветривания.

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 (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 (месторождения Мамско-Чуйской и Карело-Кольской провинций в России, месторождения Индии Бразилии, Зимбабве и др.).

3. Линзы, трубы, гнезда, жилы, неправильной формы метасоматические залежи крупнокристаллического флогопита в ассоциации с оливином, диопсидом, магнетитом, кальцитом и др. в карбонатитовых комплексах ультраосновных-щелочных пород; размер залежей десятки-сотни метров; наряду с флогопитом они могут быть источником апатита, магнетита, бадделеита, вермикулита и др. (Ковдор, Гулинское, Маган в России, Лулекоп в ЮАР, Якупиранга в Бразилии).

4. Жилы, линзовидные, пластообразные, гнездовые, столбообразные, седловидные и другие залежи крупнокристаллического флогопита в ассоциации с диопсидом, кальцитом, апатитом, шпинелью и др. среди диопсидовых, кварц-диопсидовых, скаполит-диопсидовых пород, пироксен-роговообманковых сланцев, доломитов, кальцифиров в составе древних высокометаморфизованных гранито-гнейсовых комплексов; протяженность залежей десятки-первые сотни метров, мощность метры-десятки метров; в отдельных случаях помимо флогопита промышленный интерес приобретает апатит (месторождения Алданской слюдоносной провинции в России, Памирской - в Таджикистане и др.).

5. Пластовые, линзовидные, жило-, гнездо- и штокообразные залежи вермикулита, залегающие в корах выветривания массивов ультраосновных (пироксенитовых) и ультраосновных-щелочных пород, развивающиеся за счет непромышленных скоплений биотита и промышленной флогопитовой минерализации (месторождения Либби в США, Лулекоп в ЮАР, Ковдор в России и др.).