Вольфрам и молибден

Минеральные образования вольфрама и молибдена часто встречаются совместно в постмагматических месторождениях. Оба металла в постмагматических растворах проявляют свойства образовывать комплексные соединения, изоморфно замещать друг друга и формировать ассоциации с другими металлами: медыо, бериллием, висмутом, ураном, свинцом и цинком.

В экзогенных условиях молибден, как более подвижный, рассеивается. Единственный его промышленный минерал молибденит MoS₂ (57,1—60,05% Мо) окисляется с образованием молибдатов: повеллита — СаМо0₄ (48,2%), вульфенита — РЬМо0₄ и др.

Основные промышленные минералы вольфрама — это вольфрамит (Fe, Mn) W0₄ (76,5% WO.,), гюбнерит MnW0₄ (76,6%) и шеелит CaW0₄ (80,6%). Они инертны к окислительным процессам и образуют небольшие россыпи.

Промышленный интерес вызывают также тунгстенит WS₂ и тунгстит H₂W0₄. Высокие их концентрации известны в рудах Тамватнейского вольфрам-ртутного месторождения лиственитового типа (Корякское нагорье).

Общим минералом вольфрама и молибдена является молибдошеелит (Са, Mo) W0₄.

Руды вольфрама и молибдена, независимо от содержания этих компонентов, подлежат обогащению. Нижний предел промышленного среднего содержания W0₃ в рудах опускается до 0,1—0,2%. В богатых рудах среднее содержание достигает 1—2%, иногда 5%. Молибденовые месторождения отрабатывают при минимальном промышленном содержании молибдена: в штоквсрковых телах — 0,08%; жильных — 0,10—0,15%. Из комплексных медно-молибденовых руд молибден извлекают при его концентрациях 0,005−0,020% и выше.

Вольфрамовые руды обогащаются флотационным, реже гравитационным способом с получением концентратов, содержащих 60% WO_T Производство молибденовых концентратов с содержанием молибдена 51% осуществляется с помощью флотации и гидрометаллургии.

Мировые запасы WO.₍ составляют около 1,5 млн т, молибдена — почти 4 млн т. Годовое производство вольфрамовых концентратов превышает 20 тыс. т, молибденовых — 100 тыс. т, половину из них получают из медномолибденовых руд. Наибольшими запасами WO-₅ обладают Канада (310 тыс. т), Корейская республика (208 тыс. т) и США (135 тыс. т). Более 96% запасов молибдена приходится на США. Здесь известны уникальные месторождения Клаймакс и Гендерсон с запасами молибдена почти 800 тыс. т в каждом при содержании, соответственно, 0,2 и 0,29%. На месторождении Клаймакс более 1/3 запасов пригодны для открытой разработки.

Главными производителями вольфрамовых концентратов являются: США — 3,5 тыс. т; Боливия — 3,2 тыс. т; Корейская республика — 1,9 тыс. т; Таиланд — 2,5 тыс. т. Основная доля производства молибденовых концентратов приходится на США — 50 тыс. т, Канаду — 15 тыс. т и Чили — 10 тыс. г, а также на Китай, Россию, Казахстан и Армению.

На мировом рынке в 2010 г. цена вольфрама за 1 т — 305—360 долл., оксида молибдена — 17,5 — 18,1 долл, за 1 англ, фунт (БИКИ от 17.03.2011).

Важнейшие сферы использования вольфрамовых концентратов в США следующие: производство карбида вольфрама, составляющего основу многих твердых сплавов (60%), изготовление прутков, листов, качественных сталей (33%), сплавы (7%). В зарубежных странах структура потребления молибдена характеризуется следующими показателями: легированные стали — 77%; чугунное литье — 7%; производство химикалий — 8%; жаропрочные сплавы — 3%; другие области — 5%.

Промышленные типы месторождений представлены скарновыми месторождениями шеелит-молибденитовой формации, грейзеновыми вольфрамовыми и молибденовыми, вольфрам-молибденовыми штокверковыми месторождениями, плутоногенными гидротермальными жильными и штокверковыми месторождениями вольфрама и молибдена, вольфрамитовыми, шеелитовыми и вольфрамиткасситеритовыми россыпями. Практическое значение россыпей невелико и большинство их отработано.

Скарновые и скарноидные месторождения шеелитмолибдепитового комплекса представлены шеелит-молибденитовыми и шеелитовыми месторождениями, среди которых известны крупные и небольшие молибденитовые месторождения.

Из шеелит-молибденитовых месторождений рассмотрим Тырныауз. Оно находится в зонально-блоковой складчатой структуре близширотного простирания, развитой в докембрийских метаморфических сланцах (рис. 6.11). Эту структуру слагают палеозойские терригенные отложения, метаморфизованные рифогенные известняки и роговики, смятые в антиклинальную складку, и интрудированные в миоцене штоком гранитоидов, дайками кислых и основных пород. На контакте роговиков и мраморизованных известняков образовались скарны. На глубине около 500 м эта структура срезается массивом молодых (1,8 млн лет) так называемых эльджуртинских гранитов.

Рудоносные скарны образуют пластообразные тела с раздувами на участках изгиба складок. Наиболее круп;

Рис. 6.11. Схема геологического разреза через рудное поле Тырныаузского скарнового молибден-вольфрамового месторождения (по Н. А. Хрущеву, А. А. Ковалеву):

• 1 — древние граниты и гнейсы; 2 — мраморы; 3 — биотитовые роговики; 4 — амфибодовые роговики; 5 — зеленокаменные породы; 6 — песчаники, сланцы нижней юры; 7 — лейкократовые гранит-порфиры; 8 — рудоносные гранатпироксеновые скарны; 9 — элвджуртинские граниты;
• 10 — липариты; 11 — фанат-сульфидные скарны; 12 — кварцевые жилы с арсенопиритом; 13 — кварцевые жилы с галенитом;
• 14 — разломы;

римскими цифрами обозначены номера основных рудных тел ные из них залегают в сводовой части антиклинали. Главное рудное тело имеет форму крутопадающей седловидной залежи, окаймляющей мраморизованные известняки и склоняющейся на юго-восток. Основная масса рудных залежей представлена ассоциацией типично скарновых минералов — пироксеном, гранатом, волластонитом, везувианом, кальцитом, а также кварцем, плагиоклазом, амфиболом и флюоритом.

Оруденение — полистадийное, руды — комплексные. Основные полезные компоненты — W/Mo = 4/1, сопутствующие — медь и висмут.

Главными рудными минералами являются шеелит, молибденит, молибдошеелиг и иовеллит, второстепенными — пирротин, пирит, халькопирит, сфалерит и др. сульфиды. Присутствие в рудах молибдошеелита и повеллита делает руды труднообогатимыми. С глубиной количество молибдена и шеелита уменьшается. Эти минералы сменяются молибдошеелитом с повышением в нем концентраций молибдена.

В качестве скарнового шеелитового месторождения рассмотрим Восток-2. Месторождение сложено мезозойскими песчаниками с горизонтом известняков, интрудированных.

Рис. 6.12. Геологический план (а) и разрез (б) шеелитового месторождения Восток II (по А. Ивакину, Н. Лаврику и др.):

• 1 — песчаники; 2 — биотитовые роговики; 3 — известняки;
• 4 — кремни и кварциты; 5 — граниты и гранодиориты;
• 6 — рудные тела; 7 — дайки порфиритов

штоком гранитоидов (рис. 6.12). Крутопадающая пластообразная с апофизами шеелитоносная залежь протяженностью 600 м, центральной частью непосредственно связанная с этим штоком, уходит за его пределы и метасоматически развивается по горизонту известняков.

Околорудные осадочные породы преобразованы в биотитовые роговики, а песчаники со стороны висячего бока залежи — в кварциты. Рудопродуктивная скарновая залежь и вмещающие ее породы секутся дайками порфиритов. Главные рудные минералы представлены шеелитом, пирротином, халькопиритом, висмутином и сфалеритом, второстепенные — вольфрамитом, касситеритом, золотом и серебром. Скарновая ассоциация минералов сложена шеелитом, пироксеном, актинолитом, кварцем и апатитом. Текстуры руд — прожилковые, полосчатые, брекчиевидные и массивные.

Грейзеновые месторождения, существенно вольфрамовые или молибденовые, или комплексные вольфрам-молибденовые, представлены в основном штокверковым и сопряженным с ним жильным оруденением (см. рис. 3.17).

Плутоногенные гидротермальные жильные и штокверковые месторождения нередко сопряжены с близкими по составу грейзеновыми месторождениями. К этой формации относятся уникальные штокверковые месторождения: молибденовые Клаймакс и Гендерсон (США), медномолибденовое Каджаран (Закавказье), вольфрамовое Верхне-Кайрактинское (Казахстан).

Месторождение Клаймакс эксплуатируется с 1924 г. За это время добыто более 1 млн т молибдена, более 20 тыс. т оксида вольфрама, 1250 т олова и 500 т монацита. Суточная добыча и переработка руды ранее составляла 43 тыс. т. За год подземным способом отрабатывали около 10 млн т, открытым — более 5 млн т руды, из которой извлекали 27,5 тыс. т молибдена в концентрате. Близкими параметрами по запасам и выпуску молибденовых концентратов характеризуется месторождение Гендерсон.

Молибденовое оруденение Клаймакс ассоциирует со штоком и дайками палеогеновых риолиовых порфиров, прорывающих докембрийские кристаллические сланцы и гранитогнейсы (рис. 6.13).

Месторождение представлено тремя рудными телами: Сириско, Верхним и Нижним, имевшими первоначально полусферическую форму над кровлей порфировой интрузии. В современном эрозионном срезе самое богатое рудное тело Верхнее имеет кольцевую форму и прослежено на глубину 800 м.

По классификации ГКЗ РФ большинство крупных месторождений вольфрама и молибдена соответствует 2-й группе (Тырныаузскос — W, Мо и др.). К 3-й группе относятся месторождения очень сложного строения, представленные средними по размерам жилами (Шахтаминское — Мо), пластои линзообразными скарновыми залежами (Лермонтовское — W). Широко известный Верхне-Кайрактииский вольфрамовый штокверк простой формы, с равномерным распределением триоксида вольфрама, отвечает 1-й группе.

Рис. 6.13. Внутреннее строение в плане месторождения Клаймакс (по С. Уоллесу):

I — дайки риолит-порфиритов; 2 — внутрирудные порфиритовые дайки; 3 — Центральный массив штока;

• 4 — кварц-ортоклазовые породы Юго-Западного массива;
• 5 — кварц-монцонитовыс порфириты; 6 — палеозойские кварцевые монцониты; 7 — докембрийский гранит, кристаллические сланцы; 8 — сильно окварцованные породы; 9 — контур руд с содержанием молибдена 0,2%; 10 — разломы;

II — 13— рудные тела (И — Нижнее, 12 — Верхнее,.

13 — Сириско); 14 — внутренние границы рудных тел Разведка вольфрам-молибденовых месторождений осуществляется комплексом горных выработок в комбинации со скважинами. Расстояния между разведочными пересечениями изменяются от 10—20 до 100—200 м. Пробы анализируют на W0₃, Mo, Sn, Bi, Си, Аи, Ag, Re, Se, Т. е.