РАЗДЕЛ 2
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ ХРОМИТОВ ПОБУЖЬЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИХ ОКУСКОВАНИЯ
2.1. Мировые запасы и добыча хромитов
Весьма достоверные данные о мировых запасах разведанных хромовых руд
практически отсутствуют, поскольку в обзорах, прогнозах приводятся существенно
разные данные о запасах и объемах добычи руды, по-видимому, вследствие того,
что эти сведения рассматривались как стратегически важные.
Мировые запасы разведанных хромовых руд в странах с рыночной экономикой и СССР
в 1983 г. оценивались в 4,72 млрд.т, в том числе 67,2% в ЮАР, 2.3 в Зимбабве и
7,3% в СССР. На долю прочих стран приходилось только 2,2% (табл. 2.1).
К числу прочих стран, располагающих разведанными промышленными хромовыми
рудами, относятся Албания, Бразилия, Греция, Индия, Иран, Куба, Турция,
Филиппины, Финляндия, Югославия и др.
Мировые запасы хромитовых руд составляют 4,3 млрд. т, из которых 75% находятся
в ЮАР и 17% в соседнем Зимбабве.
Динамика добычи хромовой руды в период 1988 - 1992 гг. характеризуется данными,
приведенными в табл. 2.2. Наибольшее количество хромовой руды (14294 тыс. т)
добыто в 1989 г. Снижение производства хромитов в последующие годы связано
главным образом с падением добычи в ЮАР, Албании и некоторых других странах.
Таблица 2.1
Мировые запасы хромита
Страна
Запасы богатых хромом руд
Запасы руд, богатых железом и алюминием
Общие запасы хромитовых руд
млн.т
млн.т
млн.т
Южно-Африканская республика
170
11,0
3000
94,5
3170
67,2
Зимбабве (Южная Родезия)
1000
64,5
100
3,1
1100
23,3
СССР
325
21,0
20
0,7
345
7,3
Прочие страны
55
3,5
50
1,6
105
2,2
Мир в целом
1550
100,0
3170
100,0
4720
100,0
Таблица 2.2
Динамика производства хромовой руды в странах разных континентов
Страна
Производство руды, тыс.т, по годам
1988
1989
1990
1991
1992
Албания
1109
1200
910
800
150
Бразилия
410
475
267
340
340
Китай
26
25
25
25
25
Куба
52
50
50
50
50
Египет
0,80
2,45
0,4
0,65
0.60
Финляндия
700
498
489
458
480
Греция
49
47
22
31
Индия
820
1002
939
994
1000
Индонезия
7,6
7,6
8,0
1,95
2,0
Япония
9,5
11,6
8,0
8,0
8,0
Казахстан
3600
Македония
9,0
Мадагаскар
64
62
73
63
63
Марокко
1,0
1,0
0,3
0.5
0,5
Новая Каледония
70
60
6,2
Оман
12
Пакистан
3,3
27
18
31
30
Филиппины
129
216
185
184
132
Россия
121
ЮАР
4244
4950
4618
5110
3361
Судан
25
12
10
10
Таиланд
0,7
0,4
Турция
851
1100
800
870
850
СССР
3700
3800
3800
3800
Вьетнам
4,0
3,5
3,5
3,5
3,5
Югославия
11,5
12,7
10,8
9,0
Зимбабве
561
627
643
563
560
Мир в целом
12896
14294
12967
13445
10896
2.2 Структура хромшпинелидов и нерудных минералов
Хромшпинелиды - единственные рудные минералы хромитовых руд, относятся к группе
шпинелей, название которой дано по природному минералу - шпинели MgAl2O3.
Шпинель имеет кубическую структуру, впервые описанную Брэггом в 1915 г. [58].
Позже установлено, что ряд минералов имеет общую формулу AB2O4 все они
кристаллизуются в пространственной группе Fd3m. Причем к группе шпинелей
относятся не только оксидные соединения, но и некоторые сульфиды, например
Сr3S4 , FeCr2S4 (добреелит), Ni3S и др., также имеющие кубическую сингонию
Fd3m.
Элементарная ячейка с пространственной группой Fd3m содержит 8 единиц AB2O4 и,
таким образом, имеет в составе 8 атомов катионов А, 16 атомов катионов В и 32
атома кислорода, т.е. A8B16O32. Эти 32 атома кислорода образуют кубическую
плотнейшую упаковку, содержащую 64 тетраэдрические и 32 октаэдрические позиции
(рис.2.1). Из 96 катионных позиций на элементарную ячейку только 24 попадают в
эту ГЦК-ячейку. Различают нормальную (N), обращенную инверсную (I) и смешанную
структуры шпинели. В нормальной шпинели двухвалентные катионы А2+ занимают
тетраэдрические позиции, а трехвалентные В3+ - октаэдрические.
Рис. 2.1. Кристаллическая структура ферритов-шпинелей:
а - схематическое изображение элементарной ячейки шпинельной структуры (ее
удобно делить на восемь равных частей - октантов);
б - расположение ионов в смежных октантах ячейки: белые кружки - ионы O2-,
образующие остов, черные - ионы металла в окта- и тетраэдрических промежутках;
в - ион металла в тетраэдрическом промежутке;
г - ион металла в октаэдрическом промежутке.
В обращенной шпинели октаэдрические катионы А2+ находятся в тетраэдрических
позициях, а половина катионов В3+ (в идеальном случае) - в октаэдрических. По
оценке [58] нормальное и обращенное расположения катионов в природных шпинелях
являются идеальными пределами и структурную формулу шпинелей можно представить
в виде
(ВхА1-х)тетрЧ(АхВ2-х)октО4,
где х может изменяться от нуля до единицы. При х = 0 шпинель является идеально
нормальной, при х = 1 - идеально обращенной. Особенность инверсных шпинелей
заключается в возможности расположения катионов А2+ и В3+ как в тетра-, так и в
октаэдрических позициях.
Природные шпинели подразделяются на четыре минеральных вида: А1-, Fe3+-, Сr3+-
и Ti4+ -содержащие серии. Расположения катионов A2+ и B3+ по тетра- и
октаэдрическим позициям приведены в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Параметры решетки и расположение катионов А и В по тетра- и октаэдрическим
позициям в природных шпинелях [58]
Минерал
N*
r, г/см3
a, пм
Позиция
Al-содержащая серия
Шпинель
1,719
3,55
808,4
Mg2+
Al3+
Герцинит
1,835
4,40
815,3
Fe2+
Al3+
Ганит
1,805
4,62
Zn2+
Al3+
Галаксит
1,92
4,04
Mn2+
Al3+
Fe3+ -cодержащая cерия
Магнезитоферрит
2,38
4,52
839,1
Fe3+
Mg2+,Fe3+
Магнетит
2,42
5,20
839,7
Fe3+
Fe2+, Fe3+
Маггемит
2,52-2,74
4,88
834,0
g-Fe2O3
(куб)
Франклинит
2,36
5,34
842,0
Zn2+
Fe
- Київ+380960830922