Введение к работе
Актуальность темы исследования. Для развития теории гидротермального рудообраэования наряду с детализацией и совершенствованием исследований геологического профиля все большей значение приобретают исследования, направленные на установление физико-химических параметров гидротермальных процессов и выяснение особенностей геохимического поведения в этих условиях рудных и пегрогенных элементов. Одна из важных задач рассматриваемого комплекса исследований - определение состава и термодинамических свойств простых ионоз и комплексных -соединений элементов при температурах и давлениях, характеризующих их перенос гидротермальными растворами от места мобилизации к зонам отложения. Молибден в этом отношении относится к числу слабо изученных элементов. Несмотря на то, что исследовании поведения молибдена в водных растворах посвящена обширная литература, большая часть работ по этому вопросу не может быть использозана для объяснения процессов гидротермального молибденового рудообраэования в связи с тем, что исследования выполнялись с другими целями, преимущественно при низких температурах, либо в сложных системах с неполным контролем физико-химических параметров, строгая интерпретация равновесий в которых как правило невозможна.
Существующие гипотезы о роли различных растворимых форм в переносе молибдена опираются в основном на результаты полуколичественных моделирующих экспериментов и данные низкотемпературных исследований, которые тем или иным способом экстраполируются на область температур рудоотложения. Используемые методы температурной экстраполяции термодинамических свойств растворенных веществ еще не вполне совершенны, а исходные данные не всегда надежны, и это приводит к значительной неопределенности полученных таким путем результатов. Кроме того, при таком подходе не учитывается возможность' появления в растворах каких-то иных соединений, устойчивых при повышенных температурах. Все это не позволяет пока сделать достаточно обоснованные выводы относительно того, какие формы контролируют гидротермальную миграцию молибдена и обусловливает необходимость проведения экспериментальных работ с целью определения состава и термодинамических характеристик его комплексных соединений при параметрах гидротермального процесса.
Основные задачи исследований - экспериментальное изучение процессов комплексообразования молибдена в воде (гидролиз) и водных растворах хлоридов натрия и калия различной кислотности в широком диапазоне окислительно-восстановительного потенциала при температурах ЗСО - 45СС; определение состава и устойчивости образующихся в этих условиях растворенных форм и степени окисления в них молибдена; оценка их возможной роли э переносе молибдена высокотемпературными растворами и выделение факторов, способствующих его осаждению в рудных телах.
Методы исследований. Для получения экспериментальных данных в работе применялся метод растворимости. 3 качестве растворяемой фазы в основной части опытов использовались синтетические кристалль МоОр.В нескольких сериях экспериментов была определена растворимость природного молибденита MoS. Анализ содержаний компонентов в растворах выполнялся методами колориметрии, химического титрования, потенциометрии, атомной абсорбции. Твердые фазы исследовались оптическим, рентгенофазовым и спектральным методами. Обработка экспериментальных результатов по растворимости, расчет термодинамических характеристик установленных комплексных соединений и их согласование с опубликованными данными выполнены методами химической термодинамики.
Научная новизна и практическое значение работы. В результате проведенных исследований в растворах с низкой минерализацией при температурах 300 - 450С определены константы равновесия реакций растворения МоОр с образованием гидроксокомплексов шестивалентного молибдена НМоО^ и HgMoO^. С привлечением литературных данных рассчитаны температурные зависимости констант равновесия этих реакций для 25 - 450С, Р- 0,5 кбар. Показано, что в высокотемпературных условиях {% 300С) при отсутствии иных комплексообразователей названные соединения являются ведущими в геологически допустимых интервалах кислотности растворов и летучести кислорода.
В щелочно-хлоридных растворах (Т - ЗС0т-450С, 0,1-І,От KlaCKK рН от слабокислых до слабощелочных) установлено преобладание комплексных соединений шестивалентного молибдена вида NaHMoO^ - КНМоО^ Определен константы равновесия реакций образования щелочномолибдат-ных комплексов при 300, 350 и 450С, Р- 0,5 кбар.
Показано, что для формирования хлоридных комплексов молибдена необходимы ультракислые среды.
При измерении растворимости молибденита з сульфидных растворах получены дополнительные подтверждения снижения прочности тиокомплек-сов молибдена с ростом температуры.
На основе экспериментальных данных и с .учетом вероятного состава гидротермальных растворов рассмотрены вопросы гидротермального транспорта молибдена и возможные факторы его осаждения.
Результаты выполненных работ могут быть использованы в последующих экспериментальных и теоретических исследованиях процессов переноса и отложения молибдена гидротермальными растворами, для решения вопросов зональности его месторождений, при разработке физико-химических моделей образования гидротермальных молибденовых месторождений различных типоэ. Возможно применение полученных экспериментальных данных при решении технологических задач, в таких областях как гидрометаллургия, коррозионная технология, гидротермальный синтез.
Основные защищаемые положения
-
3 высокотемпературных растворах (ЗСС - 45СС) с низкой минерализацией в широких диапазонах кислотности (C,Im HCI + 0,С01м K(Na)0H ) и летучести кислорода (выше 1С" f09 Ре^О^-Ре^Оо) домини рующими формами нахождения молибдена являются гидроксокомплексы Мо(У1) - нейтральная молекула HgMoO^ и однозарядный анион H.'.foCTj. Катионные формы гидроксокомплексов Мо(У1), молибдат-ион МоО^- и гидроксокомплексы молибдена более низких валентностей в этих условиях находятся в растворах в резко подчиненном количестве.
-
Поведение молибдена в слабокислых-слабощелочных растворах хлоридов натрия и калі.я с концентрацией Ка(К)С1 до Im при температурах 300 - 450С ( f02 ?I0~8 j-02 Ре304- Ре203) контролируется образованием щелочномолибдатных комплексов шестивалентного молибдена вида NaHMoO^ - КНМоО^.
-
Ведущими формами нахождения молибдена в гидротермальных растворах на стадиях рудоотложения являлись щелочномолибдатные комплексы. Хлоридные, сульфидные и гидроксокомплексы в отот период в гидротермальной миграции молибдена реального участия не принимали .
Важнейшим фактором кристаллизации молибденита было охлаждение гидротермальных растворов. Дополнительно осаждению молибдена на отдельных этапах рудообразования должно было способствовать возрастание кислотности растворов и снижение активности щелочных металлов. Изменения активности сульфидной серы и окислительно-восстановительных условий как факторы осаждения имели второстепенное значение.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Всесоюзной конференции молодых .ученых "Геологическое строение и генезис месторождений полезных ископаемых" (Москва, 1082 г.); годичной научной сессии ЗМО "Использование результатов экспериментальных минералогических исследований для решения геологических и технологических задач" (п.Черноголовка, 1983 г.); на 27 Международном геологическом конгрессе (Москва, 1984 г.); на III Международном симпозиуме по гидротермальным реакциям (Фрунзе, 1989 г.).
По результатам исследований опубликовано 10 работ.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения общим объемом-/тіТ страниц машинописного текста, включает список литературы (w«» наименований) ,J? таблиц, ZS иллюстраций.
Работа выполнена в лаборатории Геохимии ИГЕМ АН СССР под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора В.И.Рехарского и доктора химических наук, профессора И.Л.Ходаков-ского, которым автор выражает свою признательность за их поддержку, советы и полезные обсуждения в процессе выполнения работы. Автор также благодарен сотрудникам Института А.З.Сотову за постоянное внимание и помощь в освоении методов эксперимента и термодинамического анализа.равновесий в растворах, Л.Н.Зарьпш за всестороннее сотрудничество и содействие в работе при проведении данных исследований, Н.Д.Шикиной за консультации по методам химического анализа компонентов растворов.
Похожие диссертации на Формы переноса и факторы осаждения молибдена в гидротермальных условиях (экспериментальное исследование)
