Геология полезных ископаемых - Смирнов В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 39
Растворимость сульфатов в воде. По В. Эммонсу
Сульфаты
Растворимость, г/л
Температура, °С
Сульфаты
Растворимость, г/л
Температура °С
ZnSO4
18
FeSO4
1.57,0
О
MnSO4
39^,0
25
CuSO4
172,0)
2Q
NiSO4
274,8
22,6
A^SO4
7.7|
17
CaSO4
26Д8
20
PbSO4
0,041
18
Выше кратко охарактеризован процесс разложения сульфидных месторождений в зоне окисления, протекающей в кислотных условиях. При отсутствии сульфидов это разложение осуществляется в щелочных условиях. В этом случае могут возникнуть легкорастворимые комплексные соединения типа щелочно-карбонатных для урана, фосфатно-карбонат-ных для меди, гуматных для золота, серебра и др. (В. Щербина). Они также обеспечивают перевод ряда рудообразующих элементов в раствор и миграцию их за пределы рудных тел.
Однако не весь металл выносится в сульфатных или комплексных растворах за пределы месторождений и рассеивается; часть его, нередко значительная, осаждается в зоне окисления и в зоне вторичного обога-гащения. Осаждение металлов из растворов в зоне окисления происходит по ряду причин, главными среди которых являются: 1) взаимодействие растворов с породами и рудой, 2) взаимодействие растворов с растворами, 3) взаимодействие растворов с газами, 4) испарение растворов, 5) гидролиз, 6) коагуляция, 7) адсорбция гелями.
Наибольшее значение имеют реакции между растворами и породой или рудой. Они могут протекать по следующей схеме (взаимодействие раствора и известняка):
RSO4 + CaCO3 ^ RCO3 + CaSO4. Минералы боковых пород и руд обладают различной осадительной
силой. По осадительной способности выделяются три группы: 1) активные— карбонаты, некоторые ортосиликаты, пирротин; 2) полуактивные — полевые шпаты, пироксены, амфиболы, большинство сульфидов; 3) инертные — кварц, мусковит, флюорит, барит и отчасти пирит, марказит, арсенопирит, халькопирит.
Процесс осаждения металлов из сульфатных растворов сульфидами наиболее активно протекает в зоне вторичного обогащения. Здесь металлы, находящиеся в сульфатном растворе, вытесняют металлы сульфидов в соответствии, например, с рядом Шюрмана, в котором элементы расположены в порядке убывающего сродства к сере: Hg, Ag, Cu, ВЇ, Gd, Pb, Zn, Ni, Со, Fe, Mn.
По этому ряду, например, сульфат серебра, взаимодействуя с сульфидами меди, висмута, свинца и т. д., переводит эти металлы в раствор с одновременным отложением сульфида серебра.
Как уже указывалось выше, конечными продуктами разложения сульфидных руд в зоне окисления являются главным образом гидроокислы, карбонаты и силикаты, а также некоторые другие соединения. Выпадение этих соединений и их стабилизация в зоне окисления возможны при определенном химическом состоянии среды, определяющейся в основном величиной рН воды, циркулирующей в приповерхностных частях рудных тел. Начало выпадения происходит для соединений различных металлов при разном значении рН, поэтому иногда можно наблюдать известную последовательность отложения окисных производных первичных руд (табл. 40). Эта последовательность минералообразования в зоне окисления в связи с резкими колебаниями химизма среды от одного участка к другому несравненно менее отчетлива, чем в первичных рудах, однако при тщательном изучении окисленных руд она иногда намечается, как это, например, сделано И. Гинзбургом в 1965 г. для зоны окисления полиметаллического месторождения Кызыл-Эспе в Казахстане.
Таблица 40
Величина рН начала выпадения гидроокислов (для слабых растворов)
Катион
По
Р. Бриттону
По В. At-кинсу
По Т. Ло-верингу
Катион
По Р. Бриттону
По В. At-кинсу
По T.' Ло-вериигу і
Fe+3
2,0
3,0
2,5
Со+2
6,8
7,0
8,0
Mo+3
3,0
—
-
Ni+2
6,7
—
—
Fe+2
5,5
5,1
7,0
As+2
7,5-8
8,0—9,0
8,5
Cu+*
5,3
6,0
-
Mg+2
10,5
10,0
10,5
Zn+2
7,0
6,0
-
Ca+2
—
H1O
11,0
Pb+2
6,0
5,1
7,0
Величина рН начала выпадения основных карбонатов изменяется следующим образом (по И. Гинзбургу): Mg 10,5; Mn 8,7; Zn 5,7; Cr 5,3; Al 4,2; Tb 3,4. Величина рН начала выпадения основных силикатов изменяется по тем же сведениям следующим образом: Ca 10,1; Mg 9,5; Mn 7,4; Zn 5,25; Ag 5,3; Al 4,1; Th 3,5.
Еще более сложная зависимость устойчивости окисных производных сульфидов возникает, если учитывать не только рН, но Eh и среды. На рис. 227 приведен пример такой зависимости для сульфидов свинца, цинка и меди (Р. Гаррелс). Из диаграммы следует, что последовательность преобразования сульфидов этих металлов при их окислении (полей устойчивости) зависит в большей степени от изменения окислительно-восстановительного потенциала, чем от водородного показателя.
Химическое выветривание тел полезных ископаемых происходит постепенно, проходя через ряд стадий. Так, для развития зоны окисления сульфидных залежей С. Смирнов намечает три стадии.
0,4
02
Англезит PbSO4 Тенорит CuO Смитсонит ZnCO2
Англезит PbSOi Смитсонит ZnCO3
Кцприт Cu2O Англезит PbSOi.
ймитсонит ZnCOj ^Халькозин Cu5S
