Алмаз, камнесамоцветное и пьезооптическое сырье

Размещено на http://www.allbest.ru/

Общие сведения. Алмаз, камнесамоцветное и пьезооптическое сырье

Общие сведения, промышленная классификация неметаллических полезных ископаемых. Алмаз: его свойства, применение в промышленности, промышленные типы месторождений, мировая добыча. Камнесамоцветное сырьё: классификация, промышленные типы и размещение месторождейний. Пьезооптисеское сырьё: кварц и исландский шпат. Их свойства, применение и типы месторождений.

Вопрос 1

Неметаллическими (нерудными) полезными ископаемыми называют минералы и горные породы использование которых не имеет целью получение из них металлов и в качестве топлива. Неметаллические полезные ископаемые отличаются большим разнообразием и насчитывают более 50 видов. Использование их в промышленности основывается на различных физических и химических свойствах, структурно-текстурных особенностях.

В зависимости от преимущественных областей применения они подразделяются на 3 группы: индустриальное сырьё, горно-химическое ,природные строительные материалы и сырьё для их производства .

К индустриальному сырью относятся: алмаз, камнесамоцветное и пьезооптическое сырьё, флюорит, графит, слюды, асбесты, тальк, магнезит, барит, цеолиты и др.

К горнохимическому - минеральные соли, фосфатное сырьё, серное и борное сырьё.

Природными строительными материалами являются разнообразные магматические, метаморфические и осадочные горные породы.

Роль и значение неметаллических полезных ископаемых трудно переоценить и практически невозможно найти отрасль промышленности или техники, где не использовалось бы неметаллическое сырьё.

В настоящее время по объёму производства и суммарной стоимости неметаллы занимают первое место среди всех других минеральных ресурсов

Вопрос 2. Алмаз

Алмаз (С) является полиморфной модификацией углерода, кристаллизующейся в кубической сингонии. В природе алмаз встречается в виде кристаллов кубической и октаэдрической формы, а также в виде сростков. Алмаз является самым твёрдым из всех известных веществ и превосходит по абсолютной твёрдости корунд в 150 раз и кварц в 1000 раз. Сильный блеск и игра цвета у алмаза объясняются высокими показателем преломления и дисперсией. Для алмаза характерны совершенная спайность по октаэдру, хрупкость, высокая плотность, люминесценция в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах, высокая теплопроводность. Он является диэлектриком, химически стоек- не растворяется ни в кислотах ни в щелочах. Алмаз бесцветен или окрашен в зелёный, голубой, желтый или чёрный цвет. Вес алмазов измеряется в каратах. 1 карат равен 0,2 грамма.

В зависимости от качества алмазы делятся на ювелирные и технические. К ювелирным относятся прозрачные бесцветные или красиво окрашенные кристаллы, из которых изготавливают бриллианты. К техническим относятся дефектные,непрозрачные или полупрозрачные, темноокрашенные кристаллы и их сростки.

Технические алмазы: борт, баллас, карбонадо и конго. Они используются для армирования буровых коронок, изготовления режущих инструментов и свёрл, для изготовления метчиков, твердомеров, фильеров, подшипников, износостойких покрытий в точных приборах, кювет и окошек в химическом производстве. Алмазные порошки используются для изготовления шлифовальных кругов, обрезных дисков, шлифовальных паст.

Основные геолого-промышленные типы месторождений алмазов.

I коренные:

1. кимберлитовый (трубки Мир, Юбилейная, Удачная, Нюрбинская - Якутия; Премьер - ЮАР);

2. кимберлит - лампроитовый (трубки им. Карпинского 1 и 2 - Архангельская область);

3. лампроитовый (трубки Аргайл - Австралия, Прейри-Крик-США, Карелия, Полярный Урал);

4. метаморфогенный (Кумбыкальское -Казахстан);

5. импактный - взрывной (Попигайское - Россия).

II Россыпные ( россыпи Намибии, Бразилии, ЮАР, Индии, бассейна р. Конго, бассейна р. Вилюй в Якутии).

В последние годы во многих странах налажено промышленное производство синтетических алмазов не уступающих по технологическим показателям. природным техническим алмазам .

Кимберлитовые месторождения алмазов относятся к магматическим и связаны с кимберлитовыми трубками взрыва. Они представляют собой вулканические жерла, уходящие на большую глубину и выполненные обломками ультраосновных пород сцементированными тонкозернистой плотной массой. Так рудник «Премьер» в ЮАР разработан до глубины свыше 1000 м. На долю их приходится около 80% всех природных алмазов в мире.

Лампроиты близки по генезису к кимберлитам, но отличаются содержанием щелочных компонентов.

Метаморфогенные и импактные месторождения в настоящее время не имеют большого практического значения и содержат только мелкие технические алмазы.

Россыпные месторождения - это продукт разрушения коренных кимберлитовых и лампроитовых тел. Из россыпей добывают сравнительно небольшое количество алмазов, но отличаются они значительно более высоким качеством.

Мировая добыча алмазов постоянно растёт: в 1970 г. она составила 33,5 млн.карат, в 2000 г. - 136 млн. карат стоимостью в 7,8 млрд. дол., а в 2004 г.- достигла 160 млн.кар. суммарной стоимостью 10,9 млрд дол.; повышается доля более качественных и дорогих алмазов.

Россия занимает первое место в мире по запасам и добыче алмазов. В 2004 году в России добыто 31,1 млн. кар. стоимостью 2,196 млрд.дол. Сырьевая база России сосредоточена в 3 алмазоносных провинциях: Республике Саха (Якутия), Архангельская область, Пермский край. На долю коренных месторождений приходится 95 % разведанных запасов.

Большая половина мировой добычи сосредоточена на Африканском континенте., где в 2004 году было добыто: в Ботсване - 31,1 млн.кар., Республике Конго -27 млн. кар. , в ЮАР - 14,2 млн. кар., Намибии -2,1 млн.кар, ,Анголе -8,0 млн.кар. Кроме этого в Канаде добыча составила 11,8 млн. карат и в Австралии - 20,6 млн.кар

Вопрос 3. Камнесамоцветное сырьё

К камнесамоцветному сырью относятся минералы обладающие красивым цветом, сильным блеском, высокой прозрачностью, оригинальным рисунком, высокой твёрдостью и химической стойкостью. Они подразделяются на ювелирные и поделочные.

Классификация ювелирных камней по П.М. Татаринову.

I класс: алмаз, рубин, сапфир, изумруд, александрит.

II класс: топаз, аквамарин, берилл, турмалин, пироп, циркон, благородный опал, аметист.

III класс: горный хрусталь, дымчатый кварц-раухтопаз, цитрин, морион, хризолит, гематит.

Наиболее ценными являются камни 1 класса, стоимость которых может составлять более 10 000 долл. за карат

К поделочным камням относятся минералы и горные породы обладающие декоративными свойствами - малахит, азурит, нефрит, лазурит, амазонит, лабрадор, родонит, халцедон и опал со всеми разновидностями, пестрые яшмы, серпентинит, мраморный оникс, флюорит, граниты, мраморы и др.

Месторождения ювелирных и поделочных камней имеют различный генезис. Магматогенными являются месторождения алмаза (Якутия -Россия, ЮАР, Ботсвана, Австралия и др.), рубина и сапфира (Индия, Шри-Ланка, Бразилия и др.) Постмагматическими являются месторождения изумрудов (Колумбия, Бразилия, Урал -Россия) и большинство камней 2 класса. Метаморфогенными могут быть месторождения гранатов, рубина, шпинели, лазурита, родонита, нефрита, яшм. В экзогенных условиях образуются месторождения малахита, азурита, опала, бирюзы и многочисленные россыпи ювелирных камней.

Пьезооптическое сырьё.

К пьезооптическим минералам относятся кварц, исландский шпат и оптический флюорит.

Вопрос 4. Пьезокварц и оптический кварц (SiO2)

Химические, физические и технологические свойства: кристаллы тригональной сингонии, высокая твёрдость, прозрачность, в т.ч. в ультрофиолетовой и инфракрасной частях спектра, термостоек, пьезоэлектрик, высокая температура плавления (1710°С), химически стоек и растворяется только в плавиковой кислоте, высокопрочен. Сущность пьезоэлектрического эффекта кристаллов кварца заключается в том, что при сжатии или растяжении пластинки, выпеленной параллельно двойной оси , на ее концах возникают электрические заряды разного знака, а при воздействии электрического тока она начинает упруго колебаться. Величина возникающего заряда прямо пропорциональна сжимающему усилию.

Применение в промышленности.

Действие целого ряда приборов и устройств электро- и радиотехники, гидроакустики, ультразвуковой техники основано на использовании пьезоэлектрических свойств кристаллов кварца. Пьезокварц широко применяют в качестве стабилизатора частот электромагнитных колебаний, в аппаратуре многоканальной телефонной связи, в приборах для измерения давлений

(в орудийных стволах и т.п.). Наибольшее распространение получили пьезокварцевые резонаторы.:

В оптике используют высокую прозрачность кристаллов кварца, особенно для ультрафиолетового диапазона, двупреломление и способность к вращению плоскости поляризации света. Из кварца изготавливают оптические линзы различного назначения, поляриметры, призмы для спектрографов, окошки для ультрафиолетовой оптики поляризационных микроскопов, сахариметров, поляриметров и др.).

Прозрачные и красиво окрашенные разновидности (аметист, цитрин, морион, горный хрусталь) применяются в ювелирном деле.

Плавленый кварц используется в электротехнической, электронной, химической, металлургической, машиностроительной, оптико-механической, радиотехнической, авиационной промышленности, в приборостроении.

Генетические типы промышленных месторождений.

Выделяют три генетических типа промышленных месторождений пьезооптического кварца. К первому типу относятся хрусталеносные камерные пегматиты, из которых добывают самые крупные кристаллы. Значительные месторождения имеются в Бразилии, Китае, Монголии.

Основной промышленный тип месторождений пьезооптического кварца - гидротермальные хрусталеносные кварцевые жилы. К данному типу относят наиболее крупные месторождения пьезооптического кварца с сырьем максимально высокого качества. Эти же объекты являются наиболее распространенными на территории России ( Урал, Восточная Сибирь).

Россыпные месторождения пьезооптического кварца, преимущественно элювиально-делювиальные, в России известны на Южном Урале. В основном они связаны с зонами переотложения известных коренных месторождений горного хрусталя (районы Астафьевского и Теренсайского месторождений).

За рубежом наиболее крупными месторождениями природного пьезооптического кварца располагают Бразилия (мировой поставщик пьезокварца), Мадагаскар, Китай; более мелкие месторождения известны в Монголии, США, Сомали и др. В ближнем зарубежье промышленными месторождениями пьезокварца обладают Украина, Казахстан, Таджикистан.

В настоящее время потребность промышленности в пьезооптическом кварце удовлетворяется на 97% синтетическими кристаллами кварца. Для выращивания крупных кристаллов пьезооптического кварца используются затравочные пластины изготовленные из природных кристаллов класса «экстра».

Вопрос 5. Исландский шпат (СаСО3)

Основные свойства: бесцветный или окрашен в различные цвета, прозрачный, высокое двупреломление, пропускает ультрафиолетовые лучи, люминесцирует при воздействии катодного, ультрафиолетового и рентгеновского облучения, хрупок, растворим в воде и кислотах, твердость 3. Благодаря ярко выраженной способности к двойному лучепреломлению и высокой прозрачности для ультрафиолетовых и обычных световых лучей исландский шпат широко применяют в оптико-механической промышленности. Из него изготавливают поляризационные, двупреломляющие и полутеневые призмы, лучеразводящие цилиндры и пластины, бифокальные линзы, детали полярископов, поляриметров, фотометров, интерферометров, поляризационных микроскопов. Всего подобных приборов насчитывают более 200.

Кроме традиционных областей применения, оптический кальцит опробуют в новых областях науки и техники: в квантовой электронике, оптотронике и астрофизике. Устройства с использованием исландского шпата являются неотъемлемой частью лазеров, оптико-электронных вычислительных машин и других систем, имеющих существенное значение для современной техники и исследования космоса.

Промышленные типы месторождений исландского шпата.

Из 32 месторождений исландского шпата России лишь половина учтена Государственным балансом. Все они расположены в пределах Сибирской кальцитоносной трапповой провинции. Три разрабатываемых месторождения (Столбовое, Крутое и Бабкинское), содержат 70% запасов оптического кальцита. Месторождения такого типа известны в Исландии, в ЮАР.

Менее значимыми являются месторождения представленные жилами и зонами дробления в карбонатных породах (Северный Кавказ, Тува, Памир, Казахстан).

В связи с дефицитом природного сырья в настоящее время осуществляется гидротермальный синтез кристаллов исландского шпата. В качестве шихты используются обломки природных кристаллов.

Оптические свойства флюорита будут рассмотрены в другой лекции.

Литература

месторождение алмаз ювелирный шпат кварц

1.Агафонов Г.В., Волкова Е.Д. и др. «Топливно-энергетический комплекс России: Современные состояние и взгляд в будущее». Новосибирск, Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1999 г., 312стр.

2.Ерёмин Н.И . Неметаллические полезные ископаемые: Учебник - М .Изд-во МГУ. 1991.-284 с.

3. Карякин А.Е., Строна П.А. и др. Промышленные типы месторождений неметаллических полезных ископаемых. М. Недра. 1985.

4. Татаринов И. К., Карякин А.Е. и др. Курс месторождений твердых полезных ископаемых Л. Недра, 1975.

5.Яковлев П.Д. Промышленные типы рудных месторождений. М. «Недра», 1986. Учебное пособие. 358с.

Дополнительная

1 Ваганов В.И., Варламов В.А. Алмазы России: минерально-сырьевая база, проблемы, перспективы.// Минеральные ресурсы России. Экономика и управление - 1995- № 1.

2. Байбаков Н.К., Праведников Н.К., Старосельский В.И. и др. Вчера, сегодня и завтра нефтяной и газовой промышленности России. -М.: Изд-во ИГиРГИ, 1995.

3. Беневольский Б.И., Сырьевая база золота России на пути развития-проблемы и перспективы. Минеральные ресурсы России, журнал, 2006г.,№2, с.8-16.

4. Бутова М.Н., Зубцов И.Б. Проблемы развития сырьевой базы и производства индия // Минеральные ресурсы России. -- 199 с.

5. Гольд Г.С. Минерально-сырьевые ресурсы: Социальный вызов времени. -М.: Профсоюзы и экономика, 2001.-407 с.

6. Дворников В.А. Экономическая безопасность. Теория и реальность угроз. -- М.: Недра, 2000.

7. Зайденварг В.Е., Новитный A.M., Твердохлебов В.Ф. Уголь¬ная сырьевая база России: состояние и перспективы развития // Уголь. -- 1999. -- № 9.

8. Кавчик Б.К. Добыча россыпного золота в ХХI в.. Минеральные ресурсы России, журнал,2007г.,№2, с.43-49.

9. Козловский Е.А. Минерально-сырьевые проблемы России накануне ХХI века, М., МГГУ, 1999 г., 402 с.

10. КозловскийЕ.А. Россия: минерально-сырьевая политика и национальная безопасность.- М. Изд-во МГГУ 2002. 856 с.

11. Козловский Е.А., Щадов М.И. Минерально-сырьевые проблемы национальной безопасности России. -- М.: Изд-во МГГУ, 1997.

12. Кочетков А.Я. ,Кузьмин А.В., Василивецкий А.А., Иностранные золотодобывающие компании в России. Минеральные ресурсы России, журнал, 2007г.,№2, с.50-57.

13. Кочетков А.Я. Смена лидера среди золотодобывающих регионов России, Минеральные ресурсы России, журнал,2004г.,№4, с.65-71.

14. Кривцов A.И, Беневольский Б.Л., Минаков В.М. На¬циональная минерально-сырьевая безопасность (введение в про¬блему). -- М.: ЦНИГРИ, 2000.

15. Кривцов А.И. Минерально-сырьевая база на рубеже веков - ретроспектива и прогнозы. Изд. 2-е, дополненное. - М.: ЗАО "Геоинформмарк". 1999. - 144 с.

16. Кузьмин А.В. Российская золотодобывающая промышленность-процессы консолидации. Минеральные ресурсы России, журнал,2004г.,№4, с.58-64.

17. Лаверов Н.П., Конторович А.Э. Топливно-энергетические ресурсы и выход России из кризиса. Ж. Экономические стратегии.- 1999. №2.

18. Лаверов Н.П., Трубецкой К.И. Горные науки в системе наук о Земле // Вестник РАН. Т. 66. -- 1996. -- № 5.

19. Лазарев В.Н О воспроизводстве ми¬нерально-сырьевой базы цветных и леги¬рующих металлов // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. - 2001. -№ 3. - С. 52-60

20. Лазарев В.Н. О долгосрочном прогнозе развития сырьевой базы меди. №2, Минеральные ресурсы России. 2007г. с.6-12

21. Машковцев Г.А. Запасы и производство урана: состояние и перспективы // Руды и металлы. --2001. --№ 1. 256

22.Мельников Н.Н., Бусырев В.Н. Концепция ресурсосбалансированного освоения минерально-сырьевой базы. //Минеральные ресурсы России. Экономика и управление - 2005-№ 2 -с.58-63.

23. Минеральные ресурсы мира. - М.: ИАЦ "Минерал", 2004.

24. Минеральные ресурсы мира. Хроника текущих событий.// МПР России. ИАЦ «Минерал» - М., 2002

Размещено на Allbest.ru