LOŽISKA RUD - CVIČENÍ Petr Drahota 2010/2011
Učebnice, skripta • René, M., 1989, Geologie rudních ložisek: Praha, Universita Karlova, 111 p. • Pertold, Z., René, M., 1982, Kvalitativní hodnocení nerostných surovin: I. rudy: Praha, Universita Karlova, 92 p. • Evans, A. M., 1993, Ore geology and Industrial minerals – An introduction: Oxford, Blackwell Sci. Publ., (geologická knihovna – studovna), případně starší vydání: Evans, A. M., 1987, An introduction to ore geology: Oxford, Blackwell Sci. Publ., 357 p. (geologická knihovna – studovna) • Rozložník, L., Havelka, J., Čech, F., Zorkovský, V., 1987, Ložiská nerastných surovín a ich vyhledávanie: PrahaBratislava, SNTL-ALFA, 693 p. • Smirnov, V. I., 1983, Geologie ložisek nerostných surovin: Praha, SNTL, 654 p. • Havelka, J., Rozložník, L., 1990, Ložiska rudy: Praha, SNTL, 389 p.
Literatura k dispozici ve studovně geologické knihovny
MEZINÁRODNÍ ČASOPISY Mineralium Deposita (studovna + el. přístup z fakultního intranetu) Ore Geology Reviews (el. přístup z fakultního intranetu) Economic Geology (pouze ve studovně geologické knihovny)
UŽITEČNÉ ODKAZY: • http://minerals.usgs.gov/ (celosvětové statistiky, USA, různé komoditní studie) • http://www.geofond.cz/ (přehledy a statistiky z ČR) • http://www.smenet.org/opaque-ore/ (rudní minerály pod mikroskopem)
POŽADAVKY K ZÁPOČTU – rudy (celkem 5 vzorků): A) Poznávání minerálů (hlavní rudní i nerudní minerály ve vzorku) B) Zájmový (užitkový) prvek v daném vzorku (např. Fe, Au) C) Minimální kovnatost (hm. %) daného kovu v rudě D) Vzorce hl. rudních a nerudních minerálů Požadována je znalost stechiometrických vzorců následujících minerálů: křemen, K-živec, kalcit, siderit, magnezit, dolomit, fluorit, baryt, bauxit (přibližně), arsenopyrit, chromit, chalkopyrit, tetraedrit, magnetit, hematit, goethit, cinabarit (rumělka), molybdenit, pentlandit, pyrhotin, pyrit, galenit, antimonit, kasiterit, rutil, ilmenit, scheelit, wolframit, sfalerit U ostatních minerálů stačí vědět zda se jedná o oxid, hydroxid, karbonát, síran, sulfid, silikát apod.) E) Základní ložiskový typ (magmatický, sedimentární, hydrotermální, zvětrávací, metamorfogenní) – pokud jde určit
ZÁKLADNÍ POJMY • Rubanina – veškerý těžený materiál • Ruda [ore] – nerostná surovina obsahující užitkové nerosty v takovém množství, že je lze v průmyslovém měřítku ekonomicky získávat • Rudnina – obsahuje užitkové nerosty (rudu) • Jalovina/hlušina/skrývka – bezcenná složka rudniny/rubaniny; ukládá se na haldy (odvaly)/odkaliště • Klark – průměrná koncentrace prvků v zemské kůře • Kovnatost – koncentrace užitkových složek (hm. %, g/t, g/m3) • Koncentrační faktor – kovnatost rudy / klark prvku
ZÁKLADNÍ POJMY Hierarchie • mineralogický výskyt (rudní výskyt, rudní indicie) => zvýšený/anomální obsah prvku v hornině • rudní těleso [ore body] => ložisko [ore deposit] • rudní revír, okrsek, obvod [ore district] • metalogenetická zóna • metalogenetická provincie (desková tektonika => distribuce ložisek v prostoru a čase)
ZÁKLADNÍ POJMY Klasifikace ložisek: • Popisné (geologické prostředí, morfologie, složení) • Genetické (ložiskotvorný proces) • Průmyslové (podle ložiskového obsahu – kovy) • Ložiskové typy (geologické prostředí + popis ložiska ± ekonomické ± technologické parametry)
ZÁKLADNÍ POJMY ŽÍLA:
• deskovité těleso • zejména v metamorfních horninách • šířka submilimetry až stovky metrů, délka cm až km, laterálně se mění Vznik: • obvykle v extenzních trhlinách • migrace fluid difuzí nebo advekcí vlivem tlakového spádu • krystalizace vlivem nižšího tlaku v žíle (rozpustnost obvykle stoupá s tlakem) Alterace: • vzniká vlivem interakce fluida s okolní horninou • obvykle podobná šířka jako u žil
ZÁKLADNÍ POJMY Určení P-T-X vzniku žíly: • Mineralogie – thermocalc, „klasické“ termometry a geobarometry • Stabilní izotopy – geotermometry (frakcionace izotopů mezi minerály) • Fluidní inkluze – chemické složení fluid, teplota fluid • Stáří vzniku – relativní ze strukturních vztahů, absolutní pro granát U-Pb, zirkon SHRIMP, titanit U-Pb, sulfidy Re-Os, slídy Ar-Ar • Tok fluid (malých měřítek: cm-m; středních: desítky m–km; velkých měřítek: km-desítky km)
TEXTURA RUD Typ prostorového rozmístění minerálních agregátů, lišících se navzájem tvarem, rozměrem a složením • MASIVNÍ T. – typická pro rudy celistvého mono- nebo polyminerálního složení • PÁSKOVANÁ T. – střídání pásků různého minerálního složení (sedimentogenní – vrstevnatá, metamorfogenní – rulovitá, břidličnatá, magmatogenní – krustifikační, proudovitá) • ZÁVALKOVÁ / ZÁVALKOVITÁ T. • KOLOMORFNÍ T. – vzniká v různých stádiích přeměny minerálních agregátů koloidního původu • FRAGMENTOVÁ / BREKCIOVITÁ T. – typická pro vícestádiovou tvorbu ložisek, ve kterých úlomky starší ložiskové výplně jsou tmeleny mladší mineralizací
Chrom (Cr) Klark: 100 ppm
min kovnatost: ~ 40 % Cr2O3
Chromit
(Fe,Mg)(Fe,Al,Cr)2O4
Vítané příměsi: Škodlivé příměsi:
Ni, V, Pt S, P, SiO2, Ca
Základní typy ložisek: % svět zásob • zvrstvené intruze (magmatická) 85% • podiformní chromity (magmat.) 15% • rozsypy (zvětrávací) -
% svět těžby 45% 55% 0.X%
Hlavní producenti: JAR, Kazachstán, Indie Dostupnost současných světových zásob: ~ 100 let
Chinae
Iran Russia 1%
1% 1% Australia 1%
Turkey 1% Brazil6 3% Finland 4% Zimbabwe 5%
South Africa 48%
India 14%
Kazakhstan 19%
Chromitová ruda 15,5 Mt rudy
JAR 48% Kazachstán 19% Indie 14%
Chromit (Fe,Mg)Cr2O4
• Metalurgie (70-80%) – ferochrom (FeCr, 1100-1200 °C elektrická pec) • FeCr (+C), FeCr(-C), ferrochromsilicium (FeCrSi)
– z toho 80 % na nerezové slitiny • • • •
klasická ocel (0.2-1 % Cr) uhlíková ocel (0.01-0.001 % Cr) nerezová ocel (18 % Cr) Co-Cr, Ni-Cr, Ti-Cr
– úprava povrchu kovů • technické (1.3 až 760 μm) a dekorativní (0.0001 až 2,5 μm; i plasty) • odolnost proti otěru, malé tření, tvrdost, antikoroze, • restaurování korodovaných povrchů
• Chemický průmysl (14%) – dvojchroman sodný Na2Cr2O7
• Refraktorní použití (9%) • mletý chromit + magnezit -> vyzdívky pecí
Světová produkce chromitové rudy důsledek rostoucího použití nerezových ocelí a slitin 2005 2003
Cr - dopady na ŽP Těžba: • pouze podzemním způsobem • velmi koncentrovaná (malý zábor plochy) • pouze prach
Zpracování • konverze na ferrochrom v elektrických obloukových pecích • výroba chemických sloučenin produkuje jako odpad H2SO4 • Cr3+ - netoxický (metabolismus glukózy, cirkulace insulinu přípravky na hubnutí ☺) • pracovníci (těžba, úprava, zpracování) netrpí žádnými specifickými chorobami z povolání, které by prokazovaly toxicitu Cr3+
• Cr6+ - karcinogenní (pouze v chemikáliích, ne v přírodních fázích), Erin Brockovich
Nikl
Nikl (Ni) Klark: 75 ppm
min kovnatost: 0.5-1 % Ni
Pentladit
(Fe,Ni)9S8
Hydrosilikáty Ni
(garnierit, nepouit, schuchardit)
Ni-limonit
(Fe,Ni)O(OH)
Nikelín Rammelsbergit Gersdorfit
NiAs NiAs2 NiAsS
Typy ložisek: % svět zásob • magmatická sulfidická lož. 40% • zvětrávací (laterity) 60% • hydrotermální (žilná) -%
magmatická zvětrávací (Ni-laterity) komplexní Ni-Co-As rudy hydrotermálního původu (Jáchymov)
% svět těžby 60% 40% -%
Hlavní producenti: Rusko, Austrálie, Kanada, Nová Kaledonie Dostupnost současných světových zásob : ~ 70-80 let
Greece 2%
Botswana 2%
Russia 23%
South Africa 3% Brazil 3%
Dominican Republic 3% Chinae 4% Colombia 5%
Australia 15%
Cuba 5%
Canada 12%
Indonesia 10%
New Caledonia 8%
Niklová ruda 1,4 Mt rudy/rok Rusko Austrálie Kanada Indonézie
23% 15% 12% 10%
Typy ložisek Ni Současné typy rud
(zásoby cca 50 Mt / 130 Mt Ni)
• magmatické sulfidické rudy • Ni-laterity (zvětrávací ložiska)
Budoucí nové typy
(dosud nevyužívané)
• Mn-konkrece a krusty (hlubokomořské sedimenty) • příměs sulfidických rop • až 2.5% S, až 80 g/t Ni, 300 g/t V, organické komplexy
• Metalurgie (82%) – zvyšuje pevnost za vyšších teplot a odolnost vůči korozi – nerezové slitiny (60%) • cca 300 Fe-slitin, obvykle 8-12% Ni • zejména feronikl (FeNi, 1100-1200 °C elektrická pec) – speciální slitiny a superslitiny (30%) • speciální slitiny: – nejběžnější slitiny: Typ 304 (18% Cr, 8% Ni), Typ 316 (18% Cr, 10% Ni, 2% Mo) - výroba turbín, nádrží pro kapalný dusík – Duplex (větší odolnost vůči korozi, větší pevnost) – až 6% Mo – mincovní slitiny (2-8% Ni) – obyčejné mince (Euro, dolar) • slitiny s jinými kovy (Cu, Co, Al) (20%) – magnetické slitiny (AlNi, aj.), termočlánkové bimetaly, invar • pokovování (20%) – elektrolytické i chemické
• Chemický průmysl (13%) – NiCO3, NiCl2, NiO, NiSO4 – NiMoO4, Ni-V-Mo, … - katalyzátory
• Akumulátory – NiCd, NiMH – největší roční nárůst – elektrická hybridní vozidla
Použití nerezových slitin • architektura (střechy) • potravinářský průmysl (nádoby) • slitiny s malou tepelnou roztažností (35% Ni – Fe): nádrže na kapalný dusík, turbíny, reaktory, apod.
Vznik sulfidů během magmatického procesu likvace (nemísivost silikátového a sulfidického magmatu)
• sulfidické rudy Cu, Ni, Co (Fe) ± Pt (PGE) • 0.X-2 % Ni, X-20 g/t Pt • poměry jednotlivých kovů jsou variabilní na jednotlivých ložiscích
Magmatická sulfidická ložiska
Kobalt (Co) Klark: 30 ppm
min kovnatost: 0.1- 0.6 % Co
Erytrín
Co3(AsO4)2 * 8 H2O
Hydrosilikáty Co
(asbolan,…)
Co-limonit Linnéit Pyrhotin Skutterudit Saflorit Kobaltín Glaukodot
(Fe,Co)O(OH) Co3S4 (Fe,Ni,Co)1-xSx CoAs3-2 CoAs2 CoAsS (Co,Fe)AsS
Typy ložisek: % svět zásob • magmatická sulfidická lož. 40% • zvětrávací (laterity) 60% • hydrotermální (žilná) -%
zvětrávací (Ni-Co laterity) magmatické sulfid. komplexní Ni-Co-As rudy hydrotermálního původu (Jáchymov)
% svět těžby 60% 40% -%
Hlavní producenti: Rusko, Austrálie, Kanada, Nová Kaledonie Dostupnost současných světových zásob : ~ 70-80 let
Platinové kovy – PGE Klark: 1-10 ppb
min kovnatost: ~2 g/t (ppm)
Kovy a jejich slitiny
Pt, Ir, Os-Ir, aj.
Sulfidy, arsenidy, teluridy Intermetalické sloučeniny Příměs v běžných sulfidech (pevný roztok)
Sperrylit PtAs2 Laurit (Ru,Ir,Os)S2 Froodit PdBi2 Pyrhotin Chalkopyrit Pyrit
Typy ložisek: % svět zásob • magmatická sulfidická lož. 40% • magmatická “nesulfidická” lož. 60% • hydrotermální (žilná) -%
magmatická či hydrotermální lož. (druhotně rozsypy)
% svět těžby 60% 40% -%
Hlavní producenti: JAR, Rusko, Finsko Dostupnost současných světových zásob : ~ 70-80 let
Mineralogie Pt rud „oříšek pro metalurgy“ • •
velmi nízké koncentrace v primárních rudách (X-30 g/t) komplexní mineralogie rud: – – –
•
v současnosti je známo > 300 fází (kovy, slitiny, sulfidy, teluridy, arsenidy, …) velikost fází je běžně okolo 1 mikronu PGM tvoží často inkluze v jiných minerálech (úprava!) » ze 40-60 % tvoří pevný roztok v sulfidech (pyrhotin, pentlandit, pyrit) » z 40-50 % samostatné fáze
finačně náročná technologie: – – – –
zpracování velkého objemu suroviny mletí na vysokou jemnost náročné hydrometalurgické a pyrometalurgické zpracování vysoká cena finálního produktu
Světové zásoby PGE země
Pt (t)
Pd (t) Suma (t)
JAR
31 631 19 950 62 816
Rusko
3 585 12 266 17 925
Finsko
3 474
9 406 13 816
Zimbabwe 5 656
3 377 10 091
USA
1 403
5 058
6 628
Kanada
343
442
879
Čína
268
110
425
Kolumbie
145
1
156
Celkem
JAR Rusko Finsko Zimbabwe USA
56% 16% 12% 9% 6%
South Africa
45 506 50 612 112 735 Russia
Finland
USA ZIM
PGE – roční těžba (2002) Platina
JAR Rusko
Paládium
72% 19%
Rusko JAR
43% 37%
PGE světové zásoby - % dle zemí
JAR Rusko Zimbabwe
71% 13% 11%
Autokatalyzátory
snižují atmosférické znečištění
Pt, Pd, Rh
Šperkařství
snubní prsteny, módní šperky
Pt
Zubařství
slitiny pro spravování zubů
Pt, Pd
Elektronika
pevné disky vícevrstvé keramické kondenzátory
Pt Pd
Chemický pr. katalyzátory chemických syntéz Pt, Pd, Rh …………………………………………………………………………………... Ropařský pr. katalyzátory čištění benzínu Pt pokovování elektrod Ir, Ru Sklářství
výroba skla
Pt, Rh
Medicína
léky na rakovinu, implantáty
Pt
Senzory
teploty a plynů
Pt, Rh
PGE - klenotnictví • individuální obliba (USA, Japonsko, Čína) • díl produkce s mizivou recyklací • pro zvýšení tvrdosti se přidává cca 10 % Pd (X % Ru)
Titan (Ti) Klark: 0.57 ppm
min kovnatost: 0.3-0.9 % Ti
Rutil
TiO2
Ilmenit
FeTiO3
leukoxen
ilmenit z něhož zvětráváním bylo uvolněno železo
Titanomagnetit
(Fe,Ti)3O4
Typy ložisek: % svět zásob • magmatická lož. 70% • rozsypy (plážové, black sands) 30%
magmatická lož. rozsypy
% svět těžby 20% 80%
Hlavní producenti: Rusko, Japonsko, Čína Těžba v cca 12 zemích! Kvalitní bohaté rozsypy se blíží vyčerpání. Dostupnost současných světových zásob : ~ 10 let (80-90 let)
Ti - ložiska Současnost: • plážové rozsypy (většinou fosilní) – nízká koncentrace • lož. magmatického typu v mafických horninách (anortosit, gabro) – technicky náročnější, dražší těžba, ale vyšší koncentrace)
Budoucnost: • bitumenózní písky „Tar sands“ (Alberta, CAN) – vedlejší produkt
Ti – použití a vlastnosti • • • • •
lehký (4,5 g/cm3) pevnost i za vysokých teplot (tT: 1678 °C) odolnost vůči korozi dobrá opracovatelnost netoxický (kostní implantáty)
• • • •
komerčně využíván od r. 1906 nejprve jako minerál (ilmenit, rutil) později jako TiO2-prášek (bílý pigment) letectví (cca 30 % hmotnosti letadla), raketová technika
Ti rudy - zpracování • rozklad reakcí s Cl na TiCl4 při cca 800 °C • redukce na kovový Ti pomocí kovového Na či Mg v argonové atmosféře • vzniklá titanová houba se přetavuje v elektrické peci • přečišťování frakční krystalizací • zpracování rudy a kovu je bezpečné vzhledem k životnímu prostředí • (přítomnost U, Th minerálů v asociaci s Ti-min, může způsobit radioaktivitu rmutu z úpravy)
Vanad (V) Klark: 135 ppm Karnotit Roscoellit Příměs v ropě (některé) Příměs: • v magnetitu • v titanomagnetitu
min kovnatost: 0.01 % V V-slída
epigen. lož. v sedimentech
(až 33 % V v popelu)
sedimentární
(až 3 % V2O5) (až 4.5 % V2O5)
magmatická
Typy ložisek: • magmatická lož. – zvrstvené intruze (Bushveld) • rozsypy (magmatických ložisek) • vedlejší produkt při zpracování U (U-V) rud, fosfátů, Fe-rud • epigenetické rudy v sedimentech (U-V pískovce, Colorado Plateu, USA) Hlavní producenti: USA, Čína, Rusko, JAR (hl. světový exportér) Dostupnost současných světových zásob : ~ 120 let
V - ložiska Současnost: • lož. magmatického typu v mafických horninách (anortosit, gabro) – magnetit (až 5 % V) – 21 magnetitových poloh v Bushveldském komplexu (JAR) – podobně Kačkanar (Sibiř) • nízko T - hydrotermální lož. – oxidací V3+ v horninách se mobilizuje vysoce rozpustný V5+, později vysrážení na redukčních bariérách – USA, Colorado Plateau, U-V pískovce rollového typu
Budoucnost: • vazba na organickou hmotu (uhlí, ropa, tars) • Tar sands (Alberta, CAN) – vedlejší produkt (0.02-0.05 % V)
V – použití a vlastnosti • hustota 6.1 g/cm3 • pevnost i za vysokých teplot (tT: 1900 °C) • příměs v ocelích (cca 0.01 až 1%) – zvyšuje pevnost, tažnost, • produkt - kov (85 %) • netoxická (hydro-)metalurgie (je-li dobře provozována) • spalováním fosilních paliv se do ovzduší dostává o 2řády více V než z V-metalurgie (hutí)
V rudy – vliv minerálního složení • klark Cu < klark V => různý koncentrační faktor • ale chalkopyrit a jiné Cu min jsou mnohem častější než V-min. – vliv minerální vazby na četnost výskytu ložisek rud
V3+ je geochemicky podobný Fe3+ … rozsáhlé isomorfní zastupování V5+ je vysoce mobilní/rozpustný … mobilizace během zvětrávání a transport
Karbonatity • magmatické hor. tvořené Ca-Na-Fe-Mg-karbonáty • téměř vždy doprovázené alkalickými horninami (nefelit, urtit, ijolit, melteigit), někdy výskyt spolu s UB (pyroxenity, dunity) • původ magmatu – svrchní plášť 1. částečné tavení hornin sv. pláště s malým množstvím karbonátů 2. vzájemná nemísivost silikátové taveniny s malým množstvím karbonátů
Zdroje surovin P Fe-Ti REE Cu U-Th Nb-Ta Zr ostatní:
apatit magnetit, titanit, titanomagnetit bastnezit, parisit, monazit (Ce,La,Nd,Th)PO4 chalkopyrit (pouze - Palabora, JAR) pyrochlor (Ca,Na)2Nb2O6(OH,F) baddeleyit ZrO2 fluorit, baryt, stroncianit (SrCO3), flogopit, kalcit
2.
Lithium (Li) Klark: 18 ppm
min kovnatost: 0.5% LiO2; 0.17 ppm v mořské vodě
Li-karbonát Li-chlorid
Li2 CO3 LiCl
solanky (poušť Atacama, Chile; podzemní solanky)
Spodumen (pyroxen) Petalit Amblygonit Lepidolit („cinvaldit“)
LiAlSi2O6 LiAlSi4O10 (Li,Na)Al(PO4)(F,OH) K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(F,OH)2
pegmatity
Typy ložisek: • podzemní solanky (0.X-0.0X% Li) • pegmatity
% svět těžby 30% 70%
Hlavní producenti: Austrálie, Chile Dostupnost současných světových zásob : ~ 70-80 let
Lithium (2004) 258 kt Li Austrálie Chile Kanada
46% 17% 9%
Lithium carbonate 2% Lithium chloride 2% China, carbonate 6%
United States, subsurface brine 1%
Chile, carbonate from subsurface brine 17% Russia, minerals not specified7 1%
Australia, spodumene 46%
Brazil, concentrates 5% Zimbabwe, amblygonite, eucryptite, lepidolite, petalite, and spodumene 5%
Portugal, lepidolite 6%
Canada, spodumene 9%
SOUČASNÉ APLIKACE • přísady do keramiky, skla (21%) – přímé použití minerálních koncentrátů • Li-baterie (19%) – rostoucí trh • mazadla (16%) – teplotně stálá, letectví (LiOH·H2O) • farmacie (9%) • vzduchotechnika (8%) – absorbce vlhkosti (LiBr) • výroba hliníku (5%) – snižování teploty tání a viskozity • ostatní (21%)
MOŽNÉ BUDOUCÍ APLIKACE • CO2-absorbce: speciální Lisloučenina schopná absorbovat až 10x více CO2 než jiné látky, až do teplot 700 °C • hybridní elektrická vozidla • baterie s dlouhodobou životností (až 12 let)
Rubidium, Cesium (Rb-Cs) Klark: Rb 78 ppm Cs 2.6 ppm Pollucit (skupina zeolitů) Lepidolit (slída)
min kovnatost: 0.1-0.5 % Rb 0.2-0.5 % Cs2O (Cs,Na)[AlSi2O6] · nH2O (Cs+n=1) K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(F,OH)2
pegmatity
Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby • pegmatity ?% 100 % • vedlejší produkt zpracování lepidolitu, spodumenu, cinvalditu, solanek Hlavní producenti: Kanada, Zambie • • • •
Cs: speciální výplachy o vysoké hustotě pro vrtání ropy a zemního plynu Rb-Cs: atomové hodiny (navigace, GPS, GMS) vláknová optika, přístroje na noční vidění, solární články DNA separace
Berylium (Be) Klark: 2 ppm
min kovnatost: 0.1-0.5 % Be
Beryl (4 % Be) Bertrandit (1 % Be)
Al2Be3(Si6O18) Be4Si2O7(OH)2
pegmatity
Bertrandit (1 % Be)
Be4Si2O7(OH)2
metasomatity
Typy ložisek: • Be-metasomatity • pegmatity
% svět zásob ?% ?%
% svět těžby 70-80 % 20-30 %
Hlavní producenti: USA Dostupnost současných světových zásob : ~ ? let • • • •
lehký kov s vysokou teplotou tání – letectví a kosmonautika legující přísada do speciálních ocelí (žárupevnost, antikorozní) slitiny Be-Cu – vysoká tepelná a elektrická vodivost, tvrdost, pevnost BeO-keramika (elektrické izolační vlastnosti,odolnost vysokých teplot)
Zambia 0,20% Mozambique 4%
Portugal 0,15% Madagascar 0,03%
China 15%
Beryllium (2005) 3440 t Be USA Čína
81% 15%
United States 81%
Cín (Sn) Klark: 2.1 ppm
min kovnatost: 0.2-0.1 % Sn
Kasiterit
SnO2
Stannin Teallit
Cu2FeSnS4 PbSnS2
Typy ložisek: % svět zásob • rozsypy ?% • hydrotermální ?% • subvulkanická • žilná a greisenová • vulkanosedimentární • skarny
hydrotermální
% svět těžby 70 % 25 %
Hlavní producenti: Čína, Indonésie Dostupnost současných světových zásob : ~ 25-30 let
Cín (2004) 262 kt Sn Vietname 2% Brazil 5% Bolivia 6%
Peru 16%
Indonesia 25%
Malaysia 1%
Čína Indonézie Peru China 42%
42% 25% 16%
Sn – použití a vlastnosti • antikorozní účinky • kontakty vodičů v elektrotechnice • potravinářství – staniol, pocínování plechů – konzervárenství • slitiny – bronz (+Cu) – liteřina (+Pb a Sb) – cínové kompozice (+ Cu, Sb, Pb)
• chemický průmysl – stabilizace PVC (organické Sn látky)
Wolfram (W) Klark: 1.2 ppm Wolframit Scheelit
min kovnatost: 0.2 % W (Mn, Fe)WO4 CaWO4
Typy ložisek: % svět zásob • hydrotermální ?% • skarny • žilná a greisenová (plutonická)
hydrotermální
% svět těžby 99 %
Hlavní producenti: Čína Dostupnost současných světových zásob : ~ 70 let • vysoká tvrdost, pevnost, vysoký bod tání (3345 °C) • W-oceli a ferowolfram • W-karbidy • vlákna do žárovek
Portugal 1% Austria 2% Russia 4%
Korea, North 1%
Bolivia 1%
Ostatní 1%
Wolfram (2004) 74 kt W Čína Rusko
91% 4%
China 90%
Měď (Cu) Klark: 70 ppm
min kovnatost: 0.3-0.5 % Cu
Ryzí měď
Cu
Chalkopyrit Tetraedrit Bornit Covellín Chalkozín Enargit Tenantit
CuFeS2 Cu12Sb4S13 Cu3FeS4 CuS Cu2S Cu3AsS4 Cu3AsS3.25
Malachit Azurit
Cu2(CO3)(OH)2 Cu3(CO3)2(OH)2
Typy ložisek: • porfyrová lož. • Cu v sedimentech • vulkanosedimentární
% svět zásob ?% ?% ?%
hydrotermální ložiska
hydrotermální ložiska (příp. supergenní) zvětrávání/supergenní
% svět těžby 70% 15% 15%
Hlavní producenti: Chile, USA Dostupnost současných světových zásob: ~ 40 let
Měď (2004) 14.6 Mt Sn Zambia: 3%
Argentina 1% Mexico: 3%
Kazakhstane 3% Poland 4% Canada 4% China 4% Russiae 5% Indonesia6 6%
Mongolia 1% Ostatní 6%
Chile USA Peru Chile:5 37%
Australia: 6%
Peru: 7%
United States:6 8%
37% 8% 7%
Cu – pužití a vlastnosti • vysoká tepelná a elektrická vodivost • kujnost a slévatelnost • pyrometalurgie (oxidační pražení, kamínek, konvertory) • hydrometalurgie (loužení s H2SO4, NH4OH, bakteriemi a následná elektrolýza)
• 98% jako kov: elektrické vodiče, plechy, trubky a jiné konstrukční prvky • slitiny: – Cu-Zn mosaz – Sn-Al bronz – Be, Ni, Mn, … • biomedicínské aplikace – fungicidy (CuSO4) – zdroj RTG záření (tomografie, atd.)
Molybden (Mo) Klark: 1.2 ppm Molybdenit Wulfenit Typy ložisek: • porfyrová Mo • porfyrová Cu-Mo • ostatní hydrotermální
min kovnatost: 0.1 % Mo nebo vedlejší produkt MoS2 PbMoO4 % svět zásob 40% 60% -%
hydrotermální
% svět těžby 30% 60% X%
Hlavní producenti: USA, Chile, Čína Dostupnost současných světových zásob: ~ 70 let
Armenia 2%
Russiae 2%
Mexico 3%
Mongolia 1%
Irane 1%
Canada 4%
Peru 7%
United States 30%
Chinae 21% Chile 29%
Molybden (2004) 141 kt Mo USA Chile Čína Čína
30% 29% 21% 21%
Mo – použití a vlastnosti • vysoký bod tání (tT: 2623 °C) • Metalurgie – přísada do oceli (zvyšuje pevnost, žáruvzdornost a kyselinotvornost) – těžce tavitelné speciální slitiny (+W, V, Cr, Co) – elektrotechnika • ostatní – teplotně odolná maziva (MoS2) – zemědělství – Mo prášek jako hnojivo – barvení plastů a keramiky – oranžový wulfenit
3.
Olovo (Pb) Klark: 13 ppm Galenit Cerusit Anglesit
min kovnatost: cca 3 % Pb PbS PbCO3 PbSO4
Typy ložisek: % svět zásob • Mississippi Valley ?% • vulkanosedimentární (VHMS, SEDEX) • hydrotermální (žilná) ?%
hydrotermální zvětrávací (oxidace galenitu)
% svět těžby 20% 50% 10%
Hlavní producenti: Čína, Austrálie, USA, Peru Dostupnost současných světových zásob : ~ 20 let Použití: akumulátory, ochranný plášť elektrických a telekomunikačních kabelů, protiradiační ochrana (kontejnery, pláště), sklářství, glazury (PbO), pigmenty
Poland 1% Sweden 2%
Russiae Romania 1% Ostatní 1% 4%
Chinae 31%
Irelande 2% Canada 2% Mexico 4% Peru 10%
Australia 21%
United States 14%
Olovo (2004) 3110 kt Pb
Čína Austrálie USA
31% 21% 21%
Zinek (Zn) Klark: 76 ppm Sfalerit Smithsonit Hemimorfit Zinkit Franklinit Willemit
min kovnatost: cca 3-5 % Zn ZnS ZnCO3 Zn4(OH)2Si2O7 * H2O ZnO ZnFe2O4 Zn2SiO4
Typy ložisek: % svět zásob • vulkanosedimentární (VHMS, SEDEX) • Mississippi Valley ?% • hydrotermální (žilná, metasomatická)
hydrotermální zvětrávací Hydrotermální (nízkoteplotní) skarny
% svět těžby 70% 20% 15%
Hlavní producenti: Čína, Austrálie, Peru, Kanada, USA Dostupnost současných světových zásob : ~ 20 let Použití: pozinkování (60 %), slitiny (mosaz), pigmenty (ZnO – běloba), Zn-prach (redukční činidlo), elektrotechnika
Zinek (2004) 9600 kt Zn Poland 2%
Ostatní 5%
Bolivia 2% Russia 2% Sweden 2% Kazakhstan 4%
Namibia 2%
Čína Austrálie Peru
Irane 1% Brazil 2%
China 24%
Indiae 4% Ireland 5%
Australia 14%
Mexico 5% United States 8% Canada 8%
Peru 13%
24% 14% 13%
Příbram Pb-Zn-Ag
Kutná Hora Pb-Zn-Ag
Zlato (Au) Klark: 4 ppb Ryzí zlato, stříbro Slitina Au-Ag Teluridy Intermetalické sloučeniny
Typy ložisek: • epitermální lož (Au) • mesotermální (Au) • kvartérní rozsypy (Au) • paleorozsypy (Au)
min kovnatost: 2-4 ppm Au Au, Ag (Elektrum) Au2Bi Calaverit AuTe2 Sylvanit AuTe4 Petzit Ag3AuTe2
hydrotermální lož. (event. rozsypy)
Maldonit AuBi2
% svět zásob 40% 60% -% -%
% svět těžby 20% 60% -% 15%
Hlavní producenti: JAR, Austrálie, USA, Čína Dostupnost současných světových zásob : ~ 20 let
Au – použití a vlastnosti • Šperky a pozlacování: slitiny s Ag, Cu, Zn, Pa, Ni • Mikroelektronika: spoje v mikroprocesorech (vlivem dobré vodivosti a odolnosti • Sklářství: barvení nebo pozlacování skla • Zubní lékařství: dentální slitiny • Bankovnictví a finanční spekulace
Zlato (2004) 2 430 kt Au Zimbabwe Mongolia 1% Kyrgyzstane 1% 1% Kazakhstan 1% Chile Philippines 2% 1% Brazil 2% Tanzania Ghana 2% 2% Papua New Guinea 3% Indonesia 4% Uzbekistane 4%
Ostatní 8%
JAR Austrálie USA Čína South Africa 14%
Australia 11%
United States 11% Canada 5% Russia 7%
Peru11 7%
Chinae 9%
14% 11% 11% 9%
Středočeská metalogenetická zóna
Produkce zlata v Čechách panning mining
Stříbro (Ag) Klark: 80 ppb
min kovnatost: 300 ppm Ag
Ryzí stříbro Elektrum Argentit (akantit) Freibergit Proustit Pyrargyrit
Ag (Elektrum) Ag2S Ag-tetraedrit Ag3AsS3 Ag3SbS3
hydrotermální lož.
Chlorargyrit
AgCl
zvětrávání Au-Ag
• epitermální lož. (Au-Ag) • hydrotermální žilná (Příbram: Ag-Pb-Zn; Jáchymov Co-Ni-As) • vedlejší produkt zpracování různých typů Pb-Zn-(Cu) rud Hlavní producenti: centrální Amerika, Čína Dostupnost současných světových zásob : ~ 20 let • Prvek: záznamová média (CD, DVD); kvalitní zrcadla; katalyzátor ox. reakcí • Slitiny: šperkařství; dentální slitiny; pájky v elektrotechnice
Sweden 1%
Indonesia 1%
Stříbro (2004) 19.7 kt Ag
Ostatní 7% Peru 17%
Kazakhstan 4%
USA 6%
Peru Mexiko Čína Austrálie Mexico 15%
Poland 6% Russiae 6%
Chinae 12%
Canada 7% Chile 7%
Australia 11%
17% 15% 12% 11%
Antimon (Sb) Klark: 0.2 ppm
min kovnatost: 1-3% Sb
Ryzí Sb
Sb
Antimonit „stibnit“
Sb2S3
Sb-okry (oxidy)
Valentinit, seramontit, kermezit
hydrotermální
• hydrotermální (žilná) • hydrotermální (epitermální) • epigenetická stratiformní ložiska v sedimentech (SikuangShan) Hlavní producenti: Čína Dostupnost současných světových zásob : ~ ? let • slitiny (např. nové typy akumulátorů, výroba pájek, liteřina) • elektronika: polovodiče typu N (diody, tranzistory), optické disky
Antimon (2004) 113 kt Sb Tadžikistán 2% Bolívie 3%
Austrálie Čína JAR 2%
JAR 5%
Čína 88%
88% 5%
Arzen (As) Klark: 1.8 ppm
min kovnatost: vedlejší produkt
Ryzí As
As
Realgar Auripigment
As4 S4 As2 S3
Arzenopyrit
FeAsS
Enargit Tenantit
Cu3AsS4 Cu3AsS3.25
hydrotermální
• hydrotermální (skarny, sulfidická lož., epitermální lož. Au) Hlavní producenti: Čína (~60%), Chile (~20%) Dostupnost současných světových zásob : ~15 let • polovodiče v elektronice: GaAs (solární články); procesory a tranzistory (superčistý Si s As) • dříve pesticidy pro impregnaci dřeva a podobné chemikálie • farmacie
Vývoj používání As-chemikálií (USA)
Bizmut (Bi) Klark: 8 ppb
min kovnatost: vedlejší produkt
Ryzí Bi
Bi
Bismutin
Bi2S3
hydrotermální
Teluridy, sulfosole
• hydrotermální různých typů Hlavní producenti: Čína, Mexiko, Peru, Bolívie • legovací prvek ve slitinách (snižuje tvrdost a zvyšuje kujnost) • díky nízké toxicitě často nahrazuje olovo (instalatérské materiály, střelivo)
Rtuť (Hg) Klark: 0.2 ppm
min kovnatost: 0.1 %
Ryzí Hg
Hg
Cinabarit (rumělka)
HgS
Metacinabarit
hydrotermální
Schwazit
• monometalické či polymetalické rudy (Hg+Sb, Hg+As, Hg+Au) • polymetalické rudy se schwazitem • dentální amalgámy • fyzikální přístroje (teploměry (zákaz výroby v EU) a tlakoměry) • polarografie (Heyrovský: Nobelova cena 1959) • vakcíny
4.
Železo (Fe) Klark: 6.2 %
min kovnatost: 30-60 % Fe
Magnetit Hematit
Fe3O4 Fe2O3
Goethit
FeOOH
Siderit Ankerit Chamosit – Thuringit (Chlority)
FeCO3 (Ca,Fe)CO3
Typy ložisek: • sedimentární (BIQ) • magmatická, skarny
sedimentární (magmatická, metamorfovaná)
silikáty
% svět zásob ~90%
% svět těžby ~90%
Hlavní producenti: Brazílie, Austrálie, Čína, Rusko Dostupnost současných světových zásob : ~ 120 let
Železo (2004) 739 Mt Fe Venezuela Kazakhstan Ostatní 2% 5% Sweden 2% Canada 2% 2% South Africa 3% United States 5%
Brazílie Austrálie Čína Indie Brazil 23%
Ukraine 5% Russia 8%
Australia 19% India 10%
China 14%
23% 19% 14% 10%
Modely ložisek Fe
Mangan (Mn) Klark: 0.1 % Psilomelan „wad“ Pyroluzit Manganit Rodochrozit Rhodonit Braunit Hausmanit Chamosit – Thuringit (Chlority)
min kovnatost: 15-20 % Mn MnO2 MnOOH MnO2 * nH2O MnCO3 (Mn2+,Fe2+,Mg,Ca)SiO 3
Mn2+Mn3+6SiO12 Mn2+Mn3+2O4
sedimentární (magmatická, metamorfovaná)
silikáty
• sedimentární lož. • zvětrávací (reziduální) Hlavní producenti: JAR, Australie, Brazílie Dostupnost současných světových zásob : ~ 40 let • feromangan (pevnost, tvrdost, opracovatelnost slitin a ocelí)
Other: 2%
Ghana: 6% Kazakhstan, crude ore: 6%
JAR Austrálie Brazílie Mexico 1% South Africa 19%
India 7% Ukraine 9%
Australia 14%
China 10% Gabon 12%
Brazil 14%
19% 14% 14%
Hliník (Al) Klark: 8.4 %
min kovnatost: cca 30 % Al2O3
BAUXIT
AlO(OH) (diaspor, boehmit) Al(OH)3 gibbsit (hydrargyrit)
zvětrávací (laterity)
Kryolit Nefelín
Na3 AlF6 KNa3 (AlSiO4)3
magmatická
Typy ložisek: • zvětrávací (laterity)
% svět zásob 100%
% svět těžby 100%
Hlavní producenti: Austrálie, Brazílie, … Dostupnost současných světových zásob : ~ 200 let
Bauxit (2004) 159 Mt bauxitu
Austrálie Brazílie Guinea
Ostatní 11% Venezuela 3% Australia 36%
Russia 4% India 7%
Jamaica 8%
China 9% Guinea 10%
Brazil 12%
36% 12% 10%
