LOŽISKA RUD - CVIČENÍ

Transkript

1 LOŽISKA RUD - CVIČENÍ Petr Drahota Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů PřF UK 2013/2014 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: Praha- Bratislava, 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. 1

2 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) 2

3 UŽITEČNÉ ODKAZY: (celosvětové statistiky, USA, různé komoditní studie) (přehledy a statistiky z ČR) (rudní minerály pod mikroskopem) 3

4 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/m 3 ) Koncentrační faktor kovnatost rudy / klark prvku 4

5 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 ti zóna metalogenetická provincie (desková tektonika => distribuce ložisek v prostoru a čase) Klasifikace ložisek: ZÁKLADNÍ POJMY Popisné (geologické prostředí, morfologie, složení) Genetické (ložiskotvorný proces) Průmyslové (podle ložiskového obsahu kovy) Ložiskové typy (geologické prostředí + popis ložiska ± ekonomické ± technologické parametry) 5

6 ŽÍLA: deskovité těleso ZÁKLADNÍ POJMY zejména v metamorfních horninách h 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) 6

7 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 % Cr 2 O 3 Chromit (Fe,Mg)(Fe,Al,Cr) 2 O 4 Vítané příměsi: Škodlivé příměsi: Ni, V, Pt S, P, SiO 2, Ca Základní typy ložisek: % svět zásob % svět těžby zvrstvené intruze (magmatická) 85% 45% podiformní chromity (magmat.) 15% 55% rozsypy (zvětrávací) - 0.X% Hlavní současné zásoby: JAR, Kazachstán, Indie Dostupnost současných světových zásob: >12 bil. t chromitu (~ 100 let) 7

8 ostatní 22% Těžba chromitová ruda (2012) kt chromitu Indie 16% JAR 36% Kazachstán 16% Indie 16% Kazachstán 16% JAR 46% Chromit (Fe,Mg)Cr 2 O 4 8

9 Metalurgie (70-80%) ferochrom (FeCr, C elektrická pec) FeCr (+C), FeCr(-C), ferrochromsilicium (FeCrSi) z toho 80 % na nerezové slitiny klasická ocel (0.2-1 % Cr) uhlíková ocel ( % Cr) nerezová ocel (18 % Cr) Co-Cr, Ni-Cr, Ti-Cr úprava povrchu kovů technické (1.3 až 760 μm) a dekorativní ( až 2,5 μm; i plasty) odolnost proti otěru, malé tření, tvrdost, antikoroze, restaurování korodovaných povrchů Chemický průmysl (14%) dvojchroman sodný Na 2 Cr 2 O 7 Refraktorní použití (9%) mletý chromit + magnezit -> vyzdívky pecí Světová produkce chromitové rudy důsledek rostoucího použití nerezových ocelí a slitin

10 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 H 2 SO 4 Cr 3+ - netoxický (metabolismus glukózy, cirkulace insulinu - přípravky na hubnutí ) pracovníci (těžba, úprava, zpracování) netrpí žádnými specifickými chorobami z povolání, které by prokazovaly toxicitu Cr 3+ Cr 6+ - karcinogenní (pouze v chemikáliích, ne v přírodních fázích), Erin Brockovich Nikl 10

11 Klark: 75 ppm Nikl (Ni) min kovnatost: % Ni Pentladit Hydrosilikáty y Ni Ni-limonit Nikelín Rammelsbergit Gersdorfit (Fe,Ni) 9 S 8 (garnierit, nepouit, schuchardit) (Fe,Ni)O(OH) NiAs NiAs2 NiAsS magmatická zvětrávací (Ni-laterity) komplexní Ni-Co-As rudy hydrotermálního původu (Jáchymov) Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby magmatická sulfidická lož. 40% 60% zvětrávací (laterity) 60% 40% hydrotermální (žilná) -% -% Hlavní současné zásoby: Austrálie a Nová Kaledonie Dostupnost současných světových zásob: 130 Mt Ni (~ let) 11

12 Ostatní 21% USA 11% Těžba nikl (2012) kt Ni Brazílie 7% Filipíny 16% Indonézie 15% Rusko 13% Rusko 13% Kanada 10% Filipíny 16% Indonézie 15% Nová Kaledonie 7% Typy ložisek Ni Současné typy rud (zásoby cca 75 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 12

13 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, 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%) NiCO 3, NiCl 2, NiO, NiSO 4 NiMoO 4, Ni-V-Mo, - katalyzátory Akumulátory NiCd, NiMH největší roční nárůst elektrická hybridní vozidla 13

14 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 14

15 Klark: 30 ppm Erytrín Hydrosilikáty Co Co-limonit Linnéit Pyrhotin Skutterudit Saflorit Kobaltín Glaukodot Kobalt (Co) min kovnatost: % Co Co 3 (AsO 4 ) 2 * 8 H 2 O (asbolan, ) (Fe,Co)O(OH) ( ) Co 3 S 4 (Fe,Ni,Co) 1-x S x CoAs 3-2 CoAs2 CoAsS (Co,Fe)AsS zvětrávací (Ni-Co laterity) magmatické sulfid. komplexní Ni-Co-As rudy hydrotermálního původu (Jáchymov) Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby magmatická sulfidická lož. 40% 60% zvětrávací (laterity) 60% 40% hydrotermální (žilná) -% -% Hlavní producenti: Kongo >> Čína, Rusko, Kanada Dostupnost současných světových zásob: 15 Mt (~ let) Klark: 1-10 ppb Sulfidy, arsenidy, teluridy Intermetalické sloučeniny Příměs v běžných sulfidech (pevný roztok) Platinové kovy PGE Kovy a jejich slitiny Pt, Ir, Os-Ir, aj. Sperrylit PtAs2 Laurit (Ru,Ir,Os)S2, Froodit PdBi2 Pyrhotin Chalkopyrit Pyrit min kovnatost: ~2 g/t (ppm) magmatická či hydrotermální lož. (druhotně rozsypy) Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby magmatická sulfidická lož. 40% 60% magmatická nesulfidická lož. 60% 40% hydrotermální (žilná) -% -% Hlavní producenti: JAR, Rusko Dostupnost současných světových zásob: 100 kt (~ let) 15

16 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 % tvoří pevný roztok v sulfidech (pyrhotin, pentlandit, pyrit)» z % samostatné fáze finačně náročná technologie: zpracování velkého objemu suroviny mletí na vysokou jemnost náročné hydrometalurgické a pyrometalurgické zpracování vysoká cena finálního produktu PGE světové zásoby - % dle zemí Ostatní 1% USA 1% Kanada 0% Rusko 2% JAR 96% JAR 96% Rusko 2% 16

17 PLATINA JAR 71% Rusko 15% Zimbabw e 6% Ostatní 7% PGE těžba (2012) Rusko 15% Ostatní 6% Zimbabw e 4% PALÁDIUM Rusko 42% JAR 36% USA 6% Kanada 6% JAR 36% Rusko 42% JAR 72% Autokatalyzátory snižují atmosférické znečištění Pt, Pd, Rh Šperkařství snubní prsteny, módní šperky Pt Zubařství slitiny pro spravování zubů Pt, Pd Elektronika pevné édisky Pt vícevrstvé keramické kondenzátory 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 17

18 18

19 PGE - klenotnictví individuální obliba (USA, Japonsko, Čína) díl produkce s mizivou recyklací pro zvýšení tvrdosti se přidává cca 10 % Pd (X % Ru) 19

20 Klark: 0.57 ppm Titan (Ti) min kovnatost: % Ti Rutil Ilmenit leukoxen Titanomagnetit TiO 2 FeTiO 3 ilmenit it z něhož zvětráváním á bylo uvolněno železo (Fe,Ti) 3 O 4 magmatická lož. rozsypy Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby magmatická lož. 70% 20% rozsypy (plážové, éblack sands) d) 30% 80% Hlavní producenti: JAR, Austrálie, Kanada, Čína Těžba v cca 12 zemích! Kvalitní bohaté rozsypy se blíží vyčerpání. Dostupnost současných světových zásob: ~ 10 let (80-90 let) 20

21 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/cm 3 ) pevnost i za vysokých teplot (t T : 1678 C) odolnost vůči korozi dobrá opracovatelnost netoxický (kostní implantáty) komerčně využíván od r nejprve jako minerál (ilmenit, rutil) později jako TiO 2 -prášek (bílý pigment) letectví (cca 30 % hmotnosti letadla), raketová technika 21

22 Ti rudy - zpracování rozklad reakcí s Cl na TiCl 4 při cca 800 CC 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) Klark: 135 ppm Karnotit Roscoellit Příměs v ropě (některé) Příměs: v magnetitu v titanomagnetitu Vanad (V) V-slída (až 33 % V v popelu) (až 3 % V 2 O 5 ) (až 4.5 % V 2 O 5 ) min kovnatost: 0.01 % V epigen. lož. v sedimentech sedimentární 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: Čína, JAR, Rusko Dostupnost současných světových zásob: 63 Mt (~ 120 let) 22

23 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 V 3+ v horninách se mobilizuje vysoce rozpustný V 5+, 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 ( % V) V použití a vlastnosti hustota 6.1 g/cm3 pevnost i za vysokých teplot (t T : 1900 C) příměs v ocelích (cca 0.01 až 1%) zvyšuje pevnost, tažnost, produkt - kov (85 %) netoxická (hydro )metalurgie (je li dobře netoxická (hydro-)metalurgie (je-li dobře provozována) spalováním fosilních paliv se do ovzduší dostává o 2- řády více V než z V-metalurgie (hutí) 23

24 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 V 3+ je geochemicky podobný Fe 3+ rozsáhlé isomorfní zastupování V 5+ 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 apatit Fe-Ti magnetit, titanit, titanomagnetit REE bastnezit, parisit, monazit (Ce,La,Nd,Th)PO 4 Cu chalkopyrit (pouze - Palabora, JAR) U-Th Nb-Ta pyrochlor (Ca,Na) 2 Nb 2 O 6 (OH,F) Zr baddeleyit ZrO 2 ostatní: fluorit, baryt, stroncianit (SrCO 3 ), flogopit, kalcit 24

25 2. Li-karbonát Li-chlorid Lithium (Li) Klark: 18 ppm min kovnatost: 0.5% LiO 2 ; 0.17 ppm v mořské vodě Spodumen (pyroxen) Petalit Amblygonit Lepidolit ( cinvaldit ) Li 2 CO 3 LiCl LiAlSi 2 O 6 LiAlSi 4 O 10 (Li,Na)Al(PO 4 )(F,OH) K(Li,Al) 3 (Si,Al) 4 O 10 (F,OH) 2 solanky (poušť Atacama, Chile; podzemní solanky) pegmatity Typy ložisek: % svět těžby podzemní solanky (0.X-0.0X% Li) 30% pegmatity 70% Hlavní producenti: Austrálie, Chile Dostupnost současných světových zásob: 40 Mt (~ let) 25

26 Těžba - lithium (2012) 37 kt Li Čína 16% Ostatní 5% Argentina 7% Austrálie 36% Chile 36% Čína 16% Austrálie 36% Chile 36% MOŽNÉ BUDOUCÍ APLIKACE CO 2 -absorbce: speciální Lisloučenina schopná absorbo- vat až 10x více CO 2 než jiné látky, až do teplot 700 C hybridní elektrická vozidla baterie s dlouhodobou životností (až 12 let) SOUČASNÉ APLIKACE přísady do keramiky, skla (21%) přímé použití minerálních koncentrátů Li-baterie (19%) rostoucí trh mazadla (16%) teplotně stálá, letectví (LiOH H 2 O) farmacie (9%) vzduchotechnika (8%) absorbce vlhkosti (LiBr) výroba hliníku (5%) snižování teploty tání a viskozity ostatní (21%) 26

27 Rubidium, Cesium (Rb-Cs) Klark: Rb 78 ppm Cs 2.6 ppm Pollucit (skupina zeolitů) Lepidolit (slída) min kovnatost: % Rb % Cs 2 O (Cs,Na)[AlSi 2 O 6 ] nh 2 O (Cs + n=1) K(Li,Al) 3 (Si,Al) 4 O 10 (F,OH) 2 pegmatity Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby pegmatity?% 100 % vedlejší produkt zpracování lepidolitu, spodumenu, cinvalditu, solanek Hlavní producenti: Kanada, Zimbabwe 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 Klark: 2 ppm Beryl (4 % Be) Bertrandit (1 % Be) Bertrandit (1 % Be) Berylium (Be) Al 2 Be 3 (Si 6 O 18 ) Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2 Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2 min kovnatost: % Be pegmatity metasomatity Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby Be-metasomatity?% % pegmatity?% % Hlavní producenti: USA Dostupnost současných světových zásob: > 80 kt (~? 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) 27

28 Těžba - beryllium (2012) 230 t Be USA 88% Čína 11% Čína 11% Ostatní 1% USA 88% Klark: 2.1 ppm Cín (Sn) min kovnatost: % Sn Kasiterit Stannin Teallit SnO 2 Cu 2 FeSnS 4 PbSnS 2 hydrotermální Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby rozsypy?% 70 % hydrotermální?% 25 % subvulkanická žilná a greisenová vulkanosedimentární skarny Hlavní producenti: Čína, Indonésie Dostupnost současných světových zásob : ~ let 28

29 Peru 13% Těžba - cín (2012) 230 kt Sn Ostatní 12% Bolívie 9% Čína 43% Indonézie 18% Peru 13% Brazílie 5% Indonézie 18% Čína 43% antikorozní účinky Sn použití a vlastnosti 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) 29

30 Klark: 1.2 ppm Wolfram (W) min kovnatost: 0.2 % W Wolframit Scheelit (Mn, Fe)WO 4 CaWO 4 hydrotermální Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby hydrotermální?% 99 % skarny žilná a greisenová (plutonická) 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 Těžba - wolfram (2012) 73 kt W Čína 85% Rusko 5% ostatní 5% Rusko 5% Austrálie 1% Bolívie 1% Kanada 3% Čína 85% 30

31 Klark: 70 ppm Ryzí měď Chalkopyrit Tetraedrit Bornit Covellín Chalkozín Enargit Tenantit Malachit Azurit Měď (Cu) Cu CuFeS 2 Cu 12 Sb 4 S 13 Cu 3 FeS 4 CuS Cu 2 S Cu 3 AsS 4 Cu 3 AsS 3.25 Cu 2 (CO 3 )(OH) 2 Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 min kovnatost: % Cu hydrotermální ložiska hydrotermální ložiska (příp. supergenní) zvětrávání/supergenní Typy ložisek: %svět zásob %svět těžby porfyrová lož.?% 70% Cu v sedimentech?% 15% vulkanosedimentární?% 15% Hlavní producenti: Chile, Čína, USA, Peru Dostupnost současných světových zásob: > 2 bil. t (~ 40 let) USA 7% Těžba - měď (2012) kt Cu Chile 32% Čína 9% Ostatní 45% Chile 32% Peru 7% Čína 9% 31

32 Cu pužití a vlastnosti vysoká tepelná a elektrická vodivost kujnost a slévatelnost pyrometalurgie (oxidační pražení, kamínek, konvertory) hydrometalurgie (loužení s H 2 SO 4, NH 4 OH, 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 (CuSO 4 ) zdroj RTG záření (tomografie, atd.) Klark: 1.2 ppm Molybdenit Wulfenit Molybden (Mo) min kovnatost: 0.1 % Mo nebo vedlejší produkt MoS 2 PbMoO 4 hydrotermální Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby porfyrová Mo 40% 30% porfyrová Cu-Mo 60% 60% ostatní hydrotermální -% X% Hlavní producenti: Čína, USA, Chile Dostupnost současných světových zásob: 14 Mt (~ 70 let) 32

33 Peru 8% Mexiko 4% Ostatní 10% Těžba - molybden (2012) 250 kt Mo USA 23% Čína 41% USA 23% Chile 14% Čína 41% Chile 14% Mo použití a vlastnosti vysoký bod tání (t T : 2623 C) Metalurgie přísada do oceli (zvyšuje pevnost, žáruvzdornost a kyselinotvornost) těžce tavitelné speciální slitiny (+W, V, Cr, Co) elektrotechnika t t í ostatní teplotně odolná maziva (MoS 2 ) zemědělství Mo prášek jako hnojivo barvení plastů a keramiky oranžový wulfenit 33

34 3. Klark: 13 ppm Galenit Cerusit Anglesit Olovo (Pb) PbS PbCO 3 PbSO 4 min kovnatost: cca 3 % Pb hydrotermální zvětrávací (oxidace galenitu) Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby Mississippi Valley?% 20% vulkanosedimentární (VHMS, SEDEX) 50% hydrotermální (žilná)?% 10% Hlavní producenti: Čína, Austrálie, USA, Peru Dostupnost současných světových zásob: > 2 bil. t (~ 20 let) Použití: akumulátory, ochranný plášť elektrických a telekomunikačních kabelů, protiradiační ochrana (kontejnery, pláště), sklářství, glazury (PbO), pigmenty 34

35 Těžba - olovo (2012) kt Pb Ostatní 22% USA 7% Čína 49% Austrálie 12% USA 7% Austrálie 12% Peru 5% Mexiko 5% Čína 49% Klark: 76 ppm Sfalerit Smithsonit Hemimorfit Zinkit Franklinit Willemit Zinek (Zn) min kovnatost: cca 3-5 % Zn ZnS hydrotermální ZnCO 3 zvětrávací Zn 4 (OH) 2 Si 2 O 7 * H 2 O Hydrotermální ZnO (nízkoteplotní) ZnFe 2 O 4 skarny Zn 2 SiO 4 Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby vulkanosedimentární (VHMS, SEDEX) 70% Mississippi Valley?% 20% hd hydrotermální álí(žilná, metasomatická) ti 15% Hlavní producenti: Čína, Austrálie, Peru, Kanada, USA Dostupnost současných světových zásob : 1,9 bil. t (~ 20 let) Použití: pozinkování (60 %), slitiny (mosaz), pigmenty (ZnO běloba), Zn-prach (redukční činidlo), elektrotechnika 35

36 Těžba - zinek (2012) kt Zn Austrálie 11% Čína 35% Austrálie 11% Peru 10% Ostatní 44% Čína 35% Peru 10% Příbram Pb-Zn-Ag 36

37 Kutná Hora Pb-Zn-Ag Klark: 4 ppb Ryzí zlato, stříbro Slitina Au-Ag Teluridy Intermetalické sloučeniny Zlato (Au) min kovnatost: 2-4 ppm Au Au, Ag (Elektrum) Au 2 Bi hydrotermální lož. Calaverit AuTe 2 Sylvanit AuTe (event. rozsypy) 4 Petzit Ag 3 AuTe 2 Maldonit AuBi 2 Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby epitermální lož (Au) 40% 20% mesotermální (Au) 60% 60% kvartérní rozsypy (Au) -% -% paleorozsypy (Au) -% 15% Hlavní producenti: Čína, Austrálie, USA, JAR, Rusko Dostupnost současných světových zásob : ~ 20 let 37

38 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 Těžba - zlato (2012) 2,7 kt Au USA 9% Austrálie 10% Čína 14% Austrálie 10% USA 9% Ostatní 46% Čína 14% Peru 6% JAR 7% Rusko 8% 38

39 Au světové zásoby - % dle zemí Austrálie 14% JAR 12% Rusko 10% USA 6% Austrálie 14% Ostatní 50% Čína 4% Peru 4% Rusko 10% JAR 12% Středočeská metalogenetická zóna 39

40 Produkce zlata v Čechách panning mining Klark: 80 ppb Ryzí stříbro Elektrum Argentit (akantit) Freibergit Proustit Pyrargyrit Chlorargyrit Stříbro (Ag) Ag (Elektrum) Ag 2 S Ag-tetraedrit Ag 3 AsS 3 Ag 3 SbS 3 AgCl min kovnatost: 300 ppm Ag hydrotermální lož. 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 zvětrávání Au-Ag Prvek: záznamová média (CD, DVD); kvalitní zrcadla; katalyzátor ox. reakcí Slitiny: šperkařství; dentální slitiny; pájky v elektrotechnice 40

41 Rusko 6% Polsko 5% ostatní 17% Peru 15% USA 4% Mexiko 19% Těžba - stříbro (2012) 24 kt Ag Austrálie 8% Bolívie 5% Chile 5% Čína 16% Mexiko 19% Čína 16% Peru 15% Klark: 0.2 ppm Ryzí Sb Antimon (Sb) Sb min kovnatost: 1-3% Sb Antimonit stibnit Sb-okry (oxidy) Sb 2 S 3 Valentinit, seramontit, kermezit hydrotermální hydrotermální (žilná) hydrotermální (epitermální) epigenetická stratiformní ložiska v sedimentech (Sikuang- Shan) Hlavní producenti: Čína Dostupnost současných světových zásob : ~? let slitiny (např. nové typy akumulátorů, výroba pájek, liteřina) elektronika: polovodiče typu N (diody, tranzistory), optické disky 41

42 Těžba - antimon (2012) 180 kt Sb ostatní (Rusko, atd.) 10% JAR 3% Bolívie 2% Čína 85% JAR 3% Čína 85% Klark: 1.8 ppm Ryzí As Realgar Auripigment Arzenopyrit Enargit Tenantit Arzen (As) min kovnatost: vedlejší produkt As As 4 S 4 As 2 S 3 FeAsS Cu 3 AsS 4 Cu 3 AsS 3.25 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 42

43 Vývoj používání As-chemikálií (USA) Klark: 8 ppb Ryzí Bi Bizmut (Bi) min kovnatost: vedlejší produkt Bi Bismutin Teluridy, sulfosole Bi 2 S 3 hydrotermální hydrotermální různých typů Hlavní producenti: Čína >> Mexiko legovací prvek ve slitinách (snižuje tvrdost a zvyšuje kujnost) díky nízké toxicitě často nahrazuje olovo (instalatérské materiály, střelivo) 43

44 Rtuť (Hg) Klark: 0.2 ppm min kovnatost: 0.1 % Ryzí Hg Cinabarit (rumělka) Metacinabarit it Schwazit Hg HgS hydrotermální monometalické či polymetalické rudy (Hg+Sb, Hg+As, Hg+Au) polymetalické rudy se schwazitem Hlavní producenti: Čína dentální amalgámy fyzikální přístroje (teploměry (zákaz výroby v EU) a tlakoměry) polarografie (Heyrovský: Nobelova cena 1959) vakcíny 4. 44

45 Klark: 6.2 % Železo (Fe) min kovnatost: % Fe Magnetit Hematit Goethit Siderit Ankerit Chamosit Thuringit (Chlority) Fe 3 O 4 Fe 2 O 3 FeOOH FeCO 3 (Ca,Fe)CO 3 silikáty sedimentární (magmatická, metamorfovaná) Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby sedimentární (BIQ) ~90% ~90% magmatická, skarny Hlavní producenti: Čína, Brazílie, Austrálie, Indie, Rusko Dostupnost současných světových zásob : ~ 120 let Těžba - železo (2012) 3000 Mt Fe ostatní 14% Rusko 3% Čína 44% Austrálie 18% Brazílie 13% Indie 8% Čína 44% Indie 8% Brazílie 13% Austrálie 18% 45

46 Fe světové zásoby - % dle zemí Austrálie 21% Brazílie 20% Rusko 17% Čína 9% ostatní 27% Austrálie 21% Brazílie 20% Indie 6% Rusko 17% Modely ložisek Fe 46

47 Klark: 0.1 % Psilomelan wad Pyroluzit Manganit Rodochrozit Rhodonit Braunit Hausmanit Chamosit Thuringit (Chlority) sedimentární lož. zvětrávací (reziduální) Mangan (Mn) - MnO 2 MnOOH MnO 2 * nh 2 O MnCO 3 (Mn 2+,Fe 2+,Mg,Ca)SiO 3 Mn 2+ Mn 3+ 6 SiO 12 Mn 2+ Mn 3+ 2 O 4 silikáty min kovnatost: % Mn Hlavní producenti: Australie, Čína, Brazílie Dostupnost současných světových zásob : ~ 40 let sedimentární (magmatická, metamorfovaná) feromangan (pevnost, tvrdost, opracovatelnost slitin a ocelí) Těžba - bauxit (2012) 17 Mt Mn Ostatní Austrálie 18% 20% Austrálie 20% JAR 20% Čína 18% Indie 5% Gabon 12% Brazílie 7% Čína 18% JAR 20% 47

48 Mn světové zásoby - % dle zemí Ukrajina 38% Austrálie 26% Indie 13% Čína 12% Ukraina 38% Austrálie 26% Čína 12% JAR 4% Indie 13% Gabon 7% BAUXIT Kryolit Nefelín Hliník (Al) Klark: 8.4 % min kovnatost: cca 30 % Al 2 O 3 AlO(OH) (diaspor, boehmit) Al(OH) 3 gibbsit (hydrargyrit) Na 3 AlF 6 KNa 3 (AlSiO 4 ) 3 zvětrávací (laterity) magmatická Typy ložisek: % svět zásob % svět těžby zvětrávací (laterity) 100% 100% Hlavní producenti: Austrálie, Čína, Brazílie, Dostupnost současných světových zásob: bil. t (~ 200 let) 48

49 Těžba - bauxit (2012) 263 Mt bauxitu Guinea 7% Ostatní 15% Austrálie 28% Čína 18% Brazílie 13% Austrálie 28% Indie 8% Indonézie 11% Brazílie 13% Čína 18% 49