Микропетрографические и оптические признаки группы хлоритов. Орто- и парахлориты. Ее филогения

3. Восстановительный обжиг трудноизвлекаемых минералов, окислов цветных металлов. Технология и параметры обжига. Восстановительный обжиг широко используется для ре­шения следующих задач:

• сульфидизации трудноизвлекаемых окисленных минера­лов цветных металлов (особенно никеля и кобальта) и пре­вращения их в сульфиды, которые затем легко извлекаются из измельченной обожженной руды флотацией, как из природ­ных сульфидных руд. Обжиг называется сулъфидизирующим и осуществляется при температуре 1120-1370 К в присутствии сульфидизатора (пирита, серы, сульфата натрия, высокосер­нистого угля или кокса, гипса, сернистого газа) в восстанови­тельной атмосфере с добавками угля;

• перевода немагнитных и слабомагнитных окислов и со­единений железа в сильномагнитный искусственный магнетит Fe₃0₄ или ферромагнитную окись железа γ-Fe₂0₃ (маггемит), легко извлекаемый в концентрат из обожженной руды или материала магнитной сепарацией. Обжиг называется магне­тизирующим.

При переработке труднообогатимых бурожелезняковых, лимонитовых и гидрогетитовых руд и других железосодержа­щих материалов он осуществляется в трубчатых вращающихся или шахтных печах, печах ступенчато-взвешенного или ки­пящего слоя при температуре от 873 до 1373 К в присутствии газообразного (окиси углерода, водорода, метана) или твер­дого (бурого или каменного угля, коксовой мелочи и др.) восстановителя в результате протекания следующих основ­ных реакций:

3Fe₂0₃ + СО → 2Fe₃0₄ + С0₂ + 8870 кал,

С0₂ + С → 2СО - 37 710 кал,

3Fe₂0₃ + Н₂ → 2Fe₃0₄ + Н₂0 - 1000 кал.

В качестве топлива при этом используется обычно при­родный газ. Предварительный магнетизирующий обжиг обес­печивает: высокое извлечение железа (до 80 %) при последую­щей магнитной сепарации даже из «упорных» руд в концен­траты, содержащие 50—65 % железа; эффективное удаление железосодержащих минералов (в виде магнетита, маггемита или металлического железа) магнитной сепарацией из черно­вых и коллективных редкометалльных (ниобиевых, цирконовых, ильменитовых) концентратов, необходимое для после­дующего их разделения методами обогащения; эффективную переработку высокожелезистых бокситов после магнитной се­парации (при напряженности поля 80—100 кА/м) обогащен­ного и выщелоченного красного шлама и удаления из него железа, перешедшего в процессе обжига в маггемит; восста­новление свободных и связанных окислов металлов в трудно-обогатимых рудах, промпродуктах или черновых концентра­тах до металла или его нижших окислов. Обжиг при этом мо­жет быть металлизирующим, как, например, при переработке медных, железных и никелевых руд, или дистилляционным, например, при переработке сурьмяных и ртутных руд.

Металлизирующий обжиг окисленных медных руд осуще­ствляется в печах кипящего слоя при температуре 1120 К, оки­сленных бедных железных руд — в трубчатых вращающихся печах при температуре от 1270 до 1620 К, окисленных никель-содержащих латеритовых и серпентитовых руд — в многопо­довых печах при температуре до 1020 К в сильно восстанови­тельной среде.

Образующиеся корольки металлической меди крупностью от 0,01 до 0,3 мм извлекают (на 75-80 %) по гравитационно-флотационной схеме, корольки железа — магнитной сепара­цией с получением концентратов, содержащих 80—90 % желе­за. Для извлечения металлического никеля из руд использует­ся аммиачное выщелачивание.

Дистилляционный обжиг руд, содержащих сурьму, осуще­ствляется при 970—1770 К в трубчатых вращающихся или шахт­ных печах в присутствии коксика или древесного угля (при­мерно 12 % массы руды), а ртутных руд — при температуре от 670-1170 К в трубчатых вращающихся, многоподовых, ту­фельных печах и печах кипящего слоя в течение 25-90 мин. В процессе обжига сурьма возгоняется (на 80-86 %) в виде ле­туч ей трехокиси, а ртуть - (на 96-98 %) в виде металличе­ской, которые улавливаются специальными фильтрами.

4. По геологической карте построить геологический разрез, определить формы залегания горных пород и вид разрывного нарушения.

5. Определить среднее содержание никеля средневзвешенным и среднеарифметическим способами по исходным данным:

6. период полураспада радиоактивных элементов. Его роль в геохимии.

Из 17из­вестных долгоживущих радиоактив­ных изотопов наиболее велико геохи­мическое значение ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th, ⁴⁰K.

Радиоактивный распад осуществ­ляется в результате трех типов пре­вращения атомных ядер. При α-распаде из ядра вылетает α-частица, т. е. ядро атома гелия, и образуется ядро элемента, имеющего порядко­вый номер на две единицы меньше исходного. Потеря ядром α-частицы приводит к уменьшению атомной мас­сы на четыре единицы:

²³⁸₉₂U→^{α-распад 232}₉₀Th

Характерен α-распад и для других элементов: в результате α-распада радий (²²⁶₈₈Ra) превращается в радон (²²²₈₆Rn), висмут (²⁰⁹₈₃Bi) в таллий (²⁰⁵₈₁Т1) и т. д. Скорости этих процес­сов весьма различны: для ²³⁸₉₂U период полураспада составляет 4,5·10⁹ лет, для Ra — 1600 лет, а для Bi — 2,7×10¹⁷ лет.

При β -распаде выделяется элек­трон и образуется ядро атома с по­рядковым номером на единицу боль­ше, чем исходное, но с той же отно­сительной атомной массой. Например:

⁸⁷₃₇Rb→^{β-распад 87}₃₈Sr (Т1/2 = 6·10¹⁰ лет).

При К-захвате ядро захватывает орбитальный электрон. В результате образуются ядра с порядковым номе­ром на единицу меньше исходного (но с той же относительной атомной массой). Подобный тип превращения наблюдается у части ядер радиоак­тивного изотопа калия:

⁴⁰₁₉К→^{К-захват 40}₁₈Ar

Характерен К- захват также для одного из изотопов лантана (⁴⁰₅₇La), теллура (¹²³₅₂Те). Радиоактивные про­цессы K -захвата протекают медленно, периоды полураспада измеряются миллиардами (⁴⁰₁₉K), сотнями милли­ардов (¹³⁸₅₇La) лет (еще больше у ¹²³₅₇Те-1,2·10¹³ лет).

Самый распространенный в зем­ной коре радиоактивный изотоп —⁸⁷₃₇Rb. Его кларк 4,16·10^-3%. Да­лее следуют ²³²₉₀Th (1,3·10^-3%), ⁴⁰₁₉К (3·10^-4%) и ²³⁸₉₂U(2,5·10^-4%). Не­которые радиоактивные изотопы со­держатся в земной коре в ничтожных количествах (¹²³₅₂Те—1·10^_9%). За 4,5 млрд. лет (возраст Земли) коли­чество радиоактивных изотопов сильно сократилось— ⁴⁰₁₉К в 12 раз, ²³⁵₉₂U в 30 раз и т. д.

При радиоактивном распаде урана и тория последовательно образуются промежуточные продукты — различ­ные радиоактивные изотопы, а также конечный продукт — стабильный изо­топ. В земной коре известно три «ряда распада», начальными члена­ми которых являются ²³⁸₉₂U (ряд ура­на), ²³²₆₀Th (ряд тория) и ²³⁵₉₂U (ряд актиноурана).

Конечными продуктами всех трех рядов являются нерадиоактивные изо­топы свинца (²⁰⁶Рb, ²⁰⁷Рb, ²⁰⁸Рb) и гелия (⁴₂Не)¹. Промежуточные продукты очень разнообразны. Так, при распаде ²³⁸₉₂U образуются ра­диоактивные изотопы протактиния, тория, радия, радона, астата, висму­та и т. д.