Минералого—теннологическая оценка промышленного цеолитсодержащего сырья для обоснования методов обогащения и получения товарной продукции :

Краткое описание

Содержание
Введение 4

Глава 1. Современные представления о закономерностях образо- 1 б вания и размещения месторождений цеолитов

1.1. Условия образования и размещения месторождений цео- 1 б литов

1.2. Генетические типы месторождений цеолитов 20

1.3. Общая характеристика минерально-сырьевой базы при- 30 родных цеолитов СНГ и перспективы ее совершенствования

1.4. Оценка качества цеолитсодержащих пород по основным 41 направлениям использования

Глава 2. Минералого-технологическая оценка цеолитсодержащих 51 пород Восточного Забайкалья

2.1. Рациональный комплекс минералогических исследований 51 при обогащении цеолитсодержащих пород

2.2. Сравнительная характеристика минералогических и фи- 60 зико-химических свойств цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья

Выводы 102

Глава 3. Основные минералогические факторы, определяющие 103 технологические свойства и обогатимость цеолитсодержащих пород

3.1. Текстурно-структурные особенности цеолитсодержащих 103 пород

3.2. Минеральные формы вредных примесей 114

3.3. Технологические свойства минералов 119 Выводы 132

Глава 4. Структурно-чувствительные свойства цеолитсодержащих 135 пород и рациональные виды энергетических воздействий

4.1. Ультразвуковые воздействия 136

4.2. Механодеформационные воздействия 141

4.3. Воздействие мощными электромагнитными импульсами 150

4.4. Гидрохимические воздействия 153 Выводы 160

Глава 5. Комплекс методов и процессов переработки цеолитсо- 162 держащих пород. Методология построения технологических схем

5.1. Технологические возможности схем обогащения цеолит- 162 содержащих пород

5.2. Математическое и имитационное моделирования техно- 173 логических процессов обогащения цеолитсодержащих

пород

Выводы 184

Глава 6. Основные направления практического использования це- 185 олитсодержащего сырья

6.1. Безотходная технология подготовки цеолитсодержащих 185 пород для их применения

6.2. Основные направления использования цеолитсодержа- 191 щих пород

6.3. Практическая реализация научных положений и реко- 207 мендаций работы

Заключение 220

Литература 225

Приложения 240
Введение

Введение

Актуальность проблемы. Природные цеолиты - новый, нетрадиционный, чрезвычайно перспективный тип неметаллических полезных ископаемых, использование которых в промышленности, сельском хозяйстве началось в 60-е годы прошлого столетия. До этого времени промышленные месторождения природных цеолитов не были известны и применялись их синтетические аналоги, стоимость которых относительно высока. Практическое использование природных цеолитов связано с открытием в начале 60-х годов в США, Японии, Италии месторождений нового типа, образовавшихся за счет преобразования вулканического стекла.

В настоящее время в различных странах открыто более двух тысяч месторождений. Мировые запасы цеолитового сырья оцениваются в несколько десятков миллиардов тонн. Из них основная часть приходится на США, Японию и страны СНГ (10...20 млрд. т); от 1 до 10 млрд. т выявлено в Италии, Югославии, Болгарии и некоторых других странах.

В России исследования по созданию сырьевой базы цеолитов были начаты в 1968 г. геологами ВНИИгеолнеруд (г. Казань) под руководством А.С. Михайлова. Были определены перспективные районы, площади и за сравнительно короткий срок открыто более 70 месторождений и проявлений цеолитов в Закарпатье, Закавказье, Средней Азии, Сибири, Приморье, на Сахалине и Камчатке с общими прогнозными ресурсами около 6 млрд. т (по состоянию на 1985 г.). Потенциальные же ресурсы цеолитового сырья оцениваются на два...три порядка выше [38].

Отечественные месторождения цеолитов расположены главным образом в Сибири и на Дальнем Востоке. В Российской Федерации по состоянию на 2002 г. учтены 14 месторождений с суммарными балансовыми запасами 649460 тыс. т (кат. A+B+Cj), 798631 тыс. т (кат Сг). Основные запасы цеолитов сосредоточены в Читинской области (73,6 %), Республики Татарстан (11,7 %), Приморском и Хабаровском краях (3,2 %), Амурской (2,3 %), Саха-

линской (1,3 %), Кемеровской (0,9 %) областях, Республике Саха (Якутия) (1,8 %), Чукотском АО (1,0 %) [36].

В рамках комплексных программ «Сибирь», «Цеолиты Сибири», «Цеолиты России» (1990... 1992 гг.) оценены возможности практического использования цеолитсодержащих пород. Благодаря своим уникальным свойствам природные цеолиты нашли широкое применение во многих отраслях промышленности, сельском хозяйстве, экологии. Серьезным, ограничительным фактором расширения области применения природных цеолитов является вызванное условиями генезиса неравномерное, зачастую недостаточное содержание их в породах. В связи с чем, разработка оптимальных технологий обогащения цеолитсодержащего сырья, учитывающих особенности вещественного состава, текстурно-структурные характеристики, морфологию, технологические свойства, является важной актуальной проблемой. Ее решение открывает широкие перспективы использования цеолитов в наукоемких областях (осушка газов, неводных жидкостей, крекинг нефти, катализ, медицина и др.) и замены ими синтетических аналогов.

Для цеолитсодержащих пород характерен ряд особенностей состава и строения, влияющих на их качество и поведение в технологическом процессе. Это связано со сложным полиминеральным составом пород, исключительно тонким взаимопрорастанием минералов и близкими разделительными свойствами. Традиционный эмпирический подход к разработке схем технологического передела цеолитсодержащих пород не всегда эффективен и обычно является высокозатратным. Все это значительно повышает роль технологической минералогии применительно к данному виду минерального сырья, т.к. его целенаправленное минералогическое изучение позволяет с минимальными затратами получить данные, необходимые для разработки оптимальных технологических схем [116, 137].

Технологическая минералогия, как часть прикладной минералогии, существует с момента появления комплексного метода изучения полезных ископаемых, разработанного Н.М. Федоровским и подразумевающего

«...совместную работу геологов, минералогов, обогатителей, химиков-технологов, металлургов и экономистов над единой проблемой освоения новых видов минерального сырья» [33].

Лишь в 70-х годах прошлого века технологическая минералогия оформилась в самостоятельное научное направление благодаря трудам А.И. Гинзбурга, И.Т. Александровой, Г.А. Сидоренко, В.В. Блисковского, А.Н. Вершинина, О.П. Иванова, Б.И. Пирогова, Н.Ф. Челищева, В.И. Ревнивцева, В.А. Чантурия, В.М. Изоитко, Т.С. Юсупова, Л.К. Яхонтовой, А.П. Грудева и рада других исследователей.

Предмет, цели и задачи технологической минералогии были четко охарактеризованы А.И. Гинзбургом и И.Т. Александровой [33]. Это направление в прикладной минералогии, изучающее зависимость технических и технологических свойств минералов от их состава и структуры, поведение минералов в технологических процессах и проводящее изыскания по направленному изменению свойств минералов с целью их разделения и обогащения.

Подобный круг задач технологической минералогии определил и Н.Ф. Челищев [175]. Он считал основными направлениями этой части прикладной минералогии «...исследование химического и агрегатного состояния руд, физических свойств, термической и химической устойчивости минералов, связи технологических свойств с условиями образования минералов, а также минералогических аспектов рационального использования недр и охраны окружающей среды» [175].

В дальнейшем появилось много работ, детально рассматривающих отдельные направления технологической минералогии. Наиболее полно это отражено в работе В.В. Блисковского [15], который выделил два самостоятельных направления: техническое и обогатительное. Отметив, что граница между ними постепенно стирается по мере создания комбинированных схем переработки сырья, автор ведущую роль оставил за минералогией обогатительной. Предметом ее изучения, по его мнению, являются:

1) текстурно-структурные и минералогические особенности руд при разной степени их дробления и измельчения;

2) химический и минеральный составы руд (форма присутствия химических компонентов, наличие полиминеральных сростков, химизм реальных минералов;

3) физические и физико-химические свойства минералов и руд;

4) характер взаимодействия руд и минералов с водой и воздухом, флотационными реагентами;

5) оценка обогатимости и типизации руд.

Следует отметить работы В.И. Ревнивцева [114, 115], Б.И. Пирогова [94, 95, 96, 97], О.В. Кононова [11], Г.А. Сидоренко [122] и В.М. Изоитко [45], которые обратили внимание на необходимость использования типо-морфных особенностей руд и минералов для поисков и создания наиболее эффективных технологических процессов их обогащения, подчеркивая при этом необходимость глубокого изучения свойств отдельных минералов и их ассоциаций как основы создания и развития новых технологий.

Поле деятельности технологической минералогии постепенно расширяется в связи с вовлечением в переработку новых типов руд, ранее считавшихся труднообогатимыми. Поэтому необходимо проведение работ по технологической минералогии конкретных видов полезных ископаемых. На сегодняшний день существуют монографии, посвященные технологической минералогии никелевых, оловянных, железных, редкометальных, вольфрамовых руд [42, 44, 97, 123]. В них рассмотрены не только особенности вещественного состава, но и охарактеризованы методы исследования, а, главное, продемонстрировано на примерах месторождений разного генезиса влияние технологических свойств руд на показатели их передела.

Как упоминалось выше, цеолитсодержащие породы относятся преимущественно к труднообогатимым, поэтому требуют детального минералогического изучения с позиций технологической минералогии для создания эффективных схем передела.

Следует отметить, что вещественный состав цеолитсодержащих пород, геология, условия вулканогенно-осадочного образования изучены достаточно

хорошо, о чем свидетельствуют результаты фундаментальных исследований ведущих отечественных и зарубежных ученых А.Г. Коссовской, Э.Э. Сенде-рова, В.В. Петровой, Н.Ф. Челищева, Б.Г. Беренштейна, А.С. Михайлова, А.И. Бурова, И.А. Белицкого, В.В. Наседкина, Г.В. Цицишвили, Т.Г. Андро-никашвили, Г.Н. Кирова, СБ. Леонов, К.Е. Колодезникова, Ю.В. Павленко, F.A. Mumpton, R.A. Cheppard, G. Gottardi, E. Galli, D.W. Breck, H. Minato, M. Utada, K. Torn, D. Coombs, R.L. Hay, Y. Watanaba и других.

Однако исследования в областях технологической минералогии цеолитсодержащих пород не проводились. В связи с чем, разработка научно-методических основ технологической минералогии цеолитсодержащих пород весьма актуальна и имеет важное научное и практическое значение.

Главной целью исследований являлась разработка новых высокоэффективных, экологически безопасных технологий обогащения промышленного цеолитсодержащего сырья и получения товарной продукции.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка рационального комплекса минералогических методов изучения цеолитсодержащих пород, обоснование необходимости его применения для получения информации об особенностях вещественного состава пород, строения, влияющих на технологические свойства;

- изучение влияния основных минералогических факторов, определяющих технологические свойства и обогатимость цеолитсодержащих пород;

- выявление рациональных видов энергетических воздействий, интенсифицирующих обогатимость сырья, посредством увеличения контрастности и градиента свойств минералов;

- оценка обогатимости цеолитсодержащих пород методами математического и имитационного моделирования;

- обоснование направлений рационального использования цеолитсодержащих пород в промышленности, сельском хозяйстве, экологии, медицине.

Идея работы заключается в разработке методологии построения технологии обогащения цеолитсодержащих пород на основе комплексной оценки их состава, строения, свойств и генезиса месторождений.

Методы исследований. В процессе выполнения диссертационной работы использован рациональный комплекс современных методов исследований, включающий высокоразрешающую оптическую микроскопию, рентгенографический, электронно-микроскопический, химический, спектральный анализы, инфракрасную спектроскопию, магнитометрию, мессбауэровскую спектроскопию, комплексный термический анализ, автоматический анализ изображений, математическое моделирование, статистические методы планирования и обработки результатов экспериментов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный рациональный комплекс минералого-аналитических методов исследования, включающий высокоразрешающую оптическую микроскопию, рентгенографический, морфометрический, гранулометрический, термогравиметрический, элементный анализы, магнитометрию, инфракрасную спектроскопию, электронную микроскопию, мессбауэровскую спектроскопию, методы токсиколого-радиационно-гигиенической оценки позволили впервые дать достоверную минералого-технологическую оценку весьма сложного по составу и строению цеолитсодержащего сырья Восточного Забайкалья, заключающуюся в установлении его химического и минерального составов, гранулометрии зерен, их микроструктурных срастаний, характера микровключений и распределения элементов.

2. Решающее влияние на обогатимость цеолитсодержащих пород оказывают следующие факторы: а) текстуры и структуры — простые (ксено-морфные) с легким раскрытием минералов и минимальными потерями; сложные (пойкилитовые) с трудным раскрытием и небольшими потерями; весьма сложные (кластические) с весьма трудным раскрытием и значительными потерями; б) минеральные формы вредных примесей: железа и кремнезема, находящихся в «рудах» в виде собственных минералов и изоморфных примесей, негативно влияющих на обогащение и качество концентратов; в)

различие и сходство технологических свойств цеолитовых и породообразующих минералов, из которых наиболее эффективным являются магнитные.

3. Труднообогатимое цеолитсодержащее сырье требует применения новых высокоэффективных методов вскрытия и комплексной переработки, включающих ультразвуковые, механодеформационные, физические, гидрохимические воздействия, позволяющие существенно увеличить контрастность технологических свойств цеолитовых и породообразующих минералов.

4. Реализован научно-обоснованный подход к построению технологических схем обогащения цеолитсодержащих пород на основе методов мине-ралого-технологической оценки сырья и математического моделирования процессов разделения минеральных агрегатов.

5. Применение природных цеолитов для получения товарной продукции должно базироваться на учете как главных требований к сырью - минерального вида цеолита, его содержания в породе, так и индивидуальных для конкретных потребителей, достигаемых путем физико-химического модифицирования сырья активацией, деалюминированием, алюминизацией, гидро-фобизацией, метализированием и обогащением.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена корректной постановкой и решением задач, представительным объемом исследований, достаточной сходимостью результатов полученных зависимостей при лабораторном и промышленных экспериментах, многовариантными расчетами с применением математического моделирования, материалами внедрения в проекты, промышленность, наукоемкие технологии.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- диссертация является первой обобщающей работой по технологической минералогии цеолитсодержащих пород, в которой рассмотрены особенности их вещественного состава, строения, продемонстрировано на примере месторождений различного генезиса влияние технологических свойств пород на показатели передела;

- для достоверной минералого-технологической оценки сложного по составу и строению цеолитсодержащего сырья применен рациональный ком-

10

плекс новейших методов исследования, позволивший установить ранее не выявленные особенности состава, строения пород, оценить их качество, технологические свойства и рекомендовать наиболее эффективные методы ми-нералоподготовки и обогащения;

- установлен полимодальный характер распределения пор по размерам, согласующийся с многоуровневостью строения пород, являющийся основой объяснения адсорбционных, ионообменных свойств промышленно-значимых цеолитов (клиноптилолита, морденита, шабазита);

- в процессе изучения влияния основных минералогических факторов (вещественного состава, текстурно-структурных особенностей минеральных форм, присутствия вредных примесей) на технологические свойства и обога-тимость сырья впервые установлены минеральные формы, соотношение раз-новалентного железа в цеолитсодержащих породах и характер его распределения по фазам; выявленные текстурно-структурные признаки легли в основу разработки классификации срастаний минеральных агрегатов;

- реализован научно-обоснованный подход к разработке и выбору технологических схем обогащения цеолитсодержащих пород сочетанием методов минералого-технологической оценки сырья и математического моделирования.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- научные положения работы явились основой создания эффективных, экологически безопасных, патентно-защищенных комбинированных технологий обогащения промышленного цеолитсодержащего сырья и получения товарной продукции для газовой, нефтехимической, химической, коксохимической, бумажной промышленностей и медицины;

- предложены новые лекарственные композиции на основе обогащенных природных цеолитов и патентно-защищенная технология сорбционно-аппликационной терапии с высокой эффективностью внедренные в медицинскую практику;

- доказана эффективность применения цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья для охраны окружающей среды - кондиционирования качества вод питьевого и промышленного назначения; разработана патентно-

11

защищенная технология очистки воды и технические средства ее реализации при сочетании процессов флокуляции и сорбции в системах кондиционирования сточных и оборотных вод промывочных установок, реализованная на объектах редкометальной и россыпной золотодобычи Забайкалья;

- экспериментально обоснована целесообразность применения цеолитов в биогидрометаллургических процессах в качестве аккумуляторов тионо-вых бактерий.

Личный вклад автора. Результаты, приведенные в диссертации, получены при непосредственном участии автора.

Автору принадлежит постановка и осуществление всего объема исследований, обобщение результатов, выявление закономерностей, формулирование основных выводов и участие в практической реализации результатов работы.

Реализация результатов работы.

Прогрессивная, экологически безопасная технология обогащения цео-литсодержащих пород заложена в проект реконструкции перерабатывающей фабрики научно-производственного внедренческого объединения НПВО «Цеолит» (г. Краснокаменск). 1

Новые лекарственные композиции на основе обогащенных природных цеолитов и технология сорбционно-аппликационной терапии внедрены в хирургическую практику в областной и дорожной клинических больницах. При этом, за счет сокращения сроков лечения, снижения суммарной стоимости всего курса терапии достигнут социально-экономический эффект в размере 868 000 руб.

Предлагаемая технология сорбционно-флокуляционного кондиционирования сточных вод внедрена на редкометальном месторождении Этыка Забайкальского ГОКа. При этом, достигнутый предотвращенный ущерб от загрязнения р. Этыка составил 298684 руб. Разработанная технология прошла проверку на россыпном золотосодержащим месторождении Джармагатай (а/с «Горняк», ассоциация «Забайкалзолото»). По прогнозной оценке эколого-экономическая эффективность от комплексного использования цеолитов и полиэлектролитов может составить 305127 руб.

12

Теоретические и практические результаты внедрения технологии комплексного использования цеолитов и полиэлектролитов легли в основу разработки научно-технической документации на опытно-промышленный образец адсорбционного фильтра глубокой доочистки, выпущенный Дарасунским заводом горного оборудования.

В проектные решения заложены природоохранные мероприятия по защите от загрязнения:

Раздольнинского водозабора (г. Могоча) при разработке Амазар-Амазарканских россыпей (ОАО «Ксеньевский прииск») с эколого-экономическим эффектом 566905 руб. («Проект разработки месторождений россыпного золота Большой Амазар - Амазаркан 250-литровой драгой (2 очередь)», ООО «Забайкалзолотопроект», арх. № Гр.о. 2003/14, 2003 г.);

- естественных водотоков в районах ведения горных работ Урейского и Кутинского угольных разрезов (ОАО «Урейский угольный разрез», ОАО «Ку-тинский угольный разрез») (Рабочий проект «Расширение и реконструкция юго-западного участка Урейского месторождения каменного угля», ООО «Забайкалзолотопроект», арх. № 2004/76,2004 г.);

р. Ингода - при реконструкции ГЗО-2 Читинской ТЭЦ-1 (ОАО «Читаэнерго») с предотвращенным экономическим ущербом от сбросов загрязняющих веществ в размере 356380 руб. (х/д № 641, 2003 г., ЧитГУ) («Разработка научно-методических рекомендаций для составления технологического регламента реконструкции и расширения ГЗО-2 Читинской ТЭЦ-1 и проектирование очистных сооружений на основе применения цеолитов месторождений Восточного Забайкалья», ОАО «ЗабайкалцветметНИИпроект», х/д №641, 2003 г.);

р. Тарга - при реконструкции Дарасунского рудника (ООО «Дарасунский рудник», ООО «Управляющая компания «Руссдрагмет») (Оценка воздействия на окружающую среду при реконструкции горно-обогатительного и металлургического производства по добыче золота из запасов руд месторождений «Дарасун», «Теремки», «Талангуй», х/д № 642, № Гос. регистр. 01200406684; инв. № 02200403325, ОАО «Управляющая компания «Руссдрагмет», 2004 г.).

13

Основные результаты исследований отражены в учебном пособии «Применение цеолитсодержащих туфов Сибири и Дальнего Востока для очистки сточных вод горнодобывающих предприятий», монографиях «Минера-лого-технологическая оценка цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья», «Цеолиты в жизни человека и животных», используемых студентами при изучении дисциплин «Горное дело и окружающая среда», «Комплексное использование минерального сырья», «Обезвоживание, пылеулавливание», «Исследование процессов и технологий обогащения полезных ископаемых», при выполнении дипломных проектов в ЧитГУ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на III всесоюзной конференции «Гидромеханические процессы разделения гетерогенных систем» (Тамбов, 1991), Международной научно-практической конференции «Природные цеолиты в народном хозяйстве России» (Иркутск, 1996), Международной конференции «Забайкалье на пути к устойчивому развитию: экология, ресурсы, управление» (Чита, 1997, 2001, 2002), Международной конференции «Проблемы прогнозирования в современном мире» (Чита, 1999), Международной конференции «Наука и образование на рубеже тысячелетий» (Чита, 1999), симпозиуме «Неделя горняка — 2001...2004» (Москва, 2001...2004), III и IV конгрессах обогатителей стран СНГ (Москва, 2001, 2003), Международной научно-практической конференции «Технические науки, технологии, экономика» (Чита, 2001), Международной научно-технической конференции, посвященной 40-летию ЗабНИИ (г. Чита, 2001), Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (Москва, 2002), Международном совещании «Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья» (Москва — Чита, 2002), Всероссийской конференции «Сырьевая база неметаллических полезных ископаемых и современное состояние научных исследований в России» (Москва, 2003), VI Международной конференции «Новые идеи в науке о земле» (Москва, 2003), Международном совещании «Направленное изменение физико-химических свойств минералов в процессах обогащения полезных ископаемых» (Москва - Петрозаводск, 2003), Всероссийской научно-

14

практической конференции «Актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины» (Чита, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 66 работ, в том числе 2 монографии, 6 патентов, 9 отчетов НИР.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных на 303 страницах машинописного текста, содержит 78 рисунков, 55 таблиц, список литературы из 210 наименований и 16 приложений.

Автор глубоко признателен за постоянную поддержку и консультации на протяжении всей работы научному консультанту доктору технических наук, профессору В.П. Мязину. Автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность ректору Читинского государственного университета, доктору технических наук, профессору Ю.Н. Резнику, проректорам по научной работе, докторам технических наук, профессорам О.А. Баландину и Е.А. Кудряшову за всестороннюю помощь в проведении исследований, апробации и реализации результатов работы. Автор благодарен сотрудникам научно-внедренческого предприятия «Центр экспериментальных систем технологического аудита», отдела минералогии Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья, лаборатории кристаллохимии минералов ИГЕМ, лаборатории технологии переработки минерального сырья и охраны окружающей среды ИМГРЭ, лаборатории обогащения полезных ископаемых ОИГГМ СО РАН, лаборатории исследования текстуры катализаторов ИК СО РАН, ОАО «Катализатор», лаборатории структурных методов анализа ОИГГМ СО РАН, института ядерной физики СО РАН, института химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН, института проблем комплексного освоения недр, кафедры ОПИиВС ЧитГУ, химии ЧитГУ за помощь при постановке и проведении научных исследований по теме диссертации. Автор выражает искреннюю благодарность референту ректора ЧитГУ И.А. Бондарь за помощь в оформлении диссертации.

15

Глава 1. Современные представления о закономерностях образования и размещения месторождений цеолитов

1.1. Условия образования и размещения месторождений цеолитов

Исследованиями последних десятилетий установлено, что цеолиты являются наиболее распространенными минералами в земной коре вслед за полевыми шпатами, кварцем, слюдами, глинистыми минералами и карбонатами [128]. Из известных в природе более 40 минералов цеолитовой группы в 2200 месторождениях 40 стран мира установлено 23 минеральных вида [128], из которых лишь 7 образуют промышленные скопления: клиноптилолит, гейландит, морденит, эрионит, шабазит, филлипсит и анальцим. В природе они формируются за счет различных процессов в довольно широких интервалах физико-химических и геологических условий. Основными факторами, контролирующими процессы образования цеолитов, являются: состав исходного материала, давление и температура, щелочность и состав поровых вод, проницаемость пород и характер циркуляции растворов, продолжительность процесса образования цеолитов [10, 22, 120, 193].

Состав исходного материала. В геологических условиях цеолиты формируются в основном за счет преобразования вулканического стекла, глинистых минералов, гелей алюмосиликатов и полевых шпатов. В определенной мере цеолиты отражают химический состав исходного материала. В частности, по кислому риолитовому вулканическому стеклу образуются высококремнистые цеолиты (клиноптилолит, морденит), по андезитовому и базальтовому — низкокремнистые (филлипсит, шабазит, анальцим). В щелочных породах, обогащенных натрием, преобладают натриевые цеолиты — анальцим, натролит. К богатым кальцием эффузивным породам, типа андезитов, тяготеют стильбит, ло-монтит и томсонит.

Давление и температура. Цеолиты представляют собой водные алюмосиликаты с низкой плотностью, поэтому давление и температура среды минерало-образования оказывают существенное влияние на тип образующегося минерала. В

16

условиях повышенных температур и давлений менее гидратированные цеолиты с большей плотностью (ломонтит, анальцим), устойчивее более гидратированных цеолитов с низкой плотностью, подобных шабазиту и стильбиту [22].

Каждому минералу из группы цеолитов присущ свой интервал температур образования и устойчивости. Наиболее широкое температурное поле образования и устойчивости имеют анальцим и вайракит - от комнатной температуры до 600...650 °С. Однако большинство цеолитов существуют длительное время в устойчивом состоянии при температурах, не превышающих 300 °С (табл. 1.1) [22, 120, 192].

Таблица 1.1

Температурные условия месторождений некоторых цеолитов и ассоциирующих с ними минералов [22]

Минералы Месторождение Температура, °С Глубина, м

Филлипсит Глубоководные океанические осадки 0 4000...5000

Шабазит, филлипсит, натролит Мазонри, Римские термы (Франция) 40...70 Поверхность

Стильбит Горячие источники Хантерс и Боулдер (США) 64...73 Поверхность

Клиноптилолит Иеллоустон (США) 125 19...26

Анальцим Йеллоустон (США) 125...155 26... 60

Морденит Вайракей (Новая Зеландия) 150...230 (250...260- максимальная температура) 73...300

Гейландит Вайракей (Новая Зеландия) Внутри области образования мор-денита

Ломонтит Вайракей (Новая Зеландия) 195...220 150...275

Пренит Вайракей (Новая Зеландия) 200 100

Вайракит Вайракей (Новая Зеландия) 200...250 180...600

Альбит Вайракей (Новая Зеландия) 160...240 100...600

Адуляр Вайракей (Новая Зеландия) 230...250 385...650

Цеолиты в ассоциации с адуляром Источники Стим боут (США) 170 52

При одинаковых условиях кальциевые разновидности цеолитов (морде-нита, вайракита, шабазита) образуются при более высоких температурах, чем

17

Список литературы