Металлургия ртути

Мельников С.М.

Металлургия, 1971 г.

СЫРЬЕВЫЕ  РЕСУРСЫ  РТУТИ

Высокая геохимическая подвижность ртути, обусловленная не только летучестью в атомарном состоянии, но и способностью наиболее распространенных природных соединений к сублимации при умеренных температурах, а также хорошей растворимостью сульфидов ртути в щелочных гидротермальных растворах, определяет ее присутствие в земной коре главным образом в рассеянном виде. По подсчетам А. А. Саукова, в месторождениях сконцентрировано не более 0,02% всего количества ртути, находящейся в земной коре. Кларк ртути определен в 7,7-10~⁶%, что соответствует ее содержанию в среднем в 215,6 т в 1 км³ горных пород. )

Исходя из приведенных данных, можно предполагать, что на земном шаре в повышенных концентрациях заключено порядка 20 млн. т металла. Разумеется, ртути в промышленных месторождениях много меньше.

По последним представлениям (В. Э. Поярков, А. В. Кузнецов [9, 17]), источником ртути, накапливающейся в земной коре, служит верхняя мантия. Подкорковым происхождением ртути объясняется обязательность контроля размещения ртутных образований в верхних горизонтах земной коры крупными разломами и тектоническими структурами глубокого заложения. По этой же причине В. Э. Поярков считает, что проявления ртути имеют почти универсальное распространение в геотектонических областях разного рода — складчатых геосикнлинальных системах, на платформах и зонах переходного между ними типа.

А. А. Сауков [23] считает, что нет прямых доказательств генетической связи ртутных месторождений с магмой, и придает большое значение при их образовании метаморфогенным гидротермальным растворам.

Ήaибoльшee количество ртутных месторождений известно в складчатых горных областях, в которых эти месторождения имели больше возможностей быть вскрытыми на поверхности процессами эрозии. Многие выдающиеся месторождения известны в тектонических областях переходного типа. Ртутная же рудоносность платформ в активизированных участках пока изучена слабо, хотя крупные месторождения Вань-Шаня в Китае относятся именно к этому типу.

Отмеченная выше высокая геохимическая подвижность ртути, Способствующая ее рассеянию в земной коре, явилась причиной того, что крупные месторождения образуются весьма редко — только при особо благоприятных сочетаниях геологических условий. В мире известно только два ртутных месторождения, обеспечивающих ежегодное производство более 1000 т (Альмаден, Монте-Амиата); однако они выдают до 45—48% всей зарубежной продукции. Месторождений, являющихся базой предприятий, выпускающих или выпускавших от 400 до 1000 т ртути, также немного (Идрия, Хуанкавелика, Нью-Идрия, ВаньШань и др.). На них добывается порядка 20—22% металла. Остальные 30— 35% добычи ртути приходятся на долю многих десятков предприятий, разрабатывающих малые ртутные месторождения и производящих лишь десятки, а иногда и единицы тонн металла в год и очень редко — первые сотни.

Учитывая многовековой опыт и теоретические предпосылки, можно думать, что, если в будущем и будут найдены новые единичные крупные месторождения ртути (особенно в пределах мало изученных территорий Азии и Африки), все же существенные количества добываемой ртути должны будут приходиться на долю средних и главным образом небольших ртутных месторождений.

Ртутные месторождения являются геологически весьма сложными с прерывистым и крайне капризным оруденением, поэтому даже для крупных ртутных месторождений, как правило, характерен ограниченный фронт эксплуатации. По этой же причине за рубежом разведка обычно незначительно опережает эксплуатацию; фонд достоверно разведанных запасов обеспечивает добычу в большинстве случаев не более чем на несколько лет.

В связи со сказанным оценка запасов ртути в недрах представляет большие трудности. Попытки оценить мировые запасы ртути в недрах были произведены Геологической службой США в 1957 и 1962 гг., но данные этих оценок мало отличаются одни от других; разница между ними примерно соответствует погашению запасов за этот период. Данные оценки 1968 г. указаны в табл. 7. Общие запасы по капиталистическим странам составляют по этой оценке 593,3 тыс. т ртути.

Таблица 7

Запасы ртути в недрах капиталистических стран (оценка 1968 г.)

Приведенные цифры, понятно, не отражают действительных ресурсов ртути в недрах. Во-первых, они относятся только к разведанным в той или иной степени месторождениям; во-вторых, они подсчитаны, исходя из требования к качеству руд, соответствующих ценам в данный период на мировом рынке. При изменении цен изменяется величина учитываемых разведанных запасов: при повышении цен на ртуть становится целесообразной разработка более бедных ее месторождений, и наоборот. Считают, например, что при цене ртути в 14500 долл/т подсчитанные запасы ртути в 1000 месторождений и рудопроявлений ртути в США без дополнительных разведочных работ возрастут до 60—65 тыс. т.

Общие запасы, включая и перспективные, в 1963 г. только для капиталистических стран оценивались в 583 000 т, из которых 506 000 приходилось на долю Европы и около 68 000 на Америку. Эти цифры представляются заниженными.

Кроме того, необходимо учитывать перспективу выявления запасов ртути ряда стран Американского континента — Мексики, Центральной и Южной Америки, Африки (особенно Алжира, Марокко и Туниса). Практически полностью неоцененными остались перспективы ртути в Азии. Судя же по отрывочным сведениям, возможны открытия новых крупных месторождений ртути в Турции и Иране, а также в Афганистане. Известны слабо разведанные ртутные месторождения во Вьетнаме. Отдельные находки киновари в разных пунктах Индонезии и Малайзии можно рассматривать как многообещающие. В Корее ртутные месторождения, о которых не имеется сколько-нибудь подробных сведений, разрабатываются в небольших размерах уже несколько столетий.

Тем не менее ресурсы ртути в месторождениях, считающихся, по современным требованиям, промышленными, ограничены. Рост же добычи ртути за последнее время ускоряется. Добыча ртути в зарубежных странах за период с 1950 по 1965 г. возросла примерно в 1,9 раза. Можно допустить, учитывая также резкий рост цен на ртуть в последние годы, что к 1980 г. объем добычи ртути может возрасти до 15—20 тыс. т в год. Если учесть потери при добыче и переработке руд, условно определив их в 25%, а также отмеченную специфическую ограниченность фронта эксплуатации даже больших месторождений, то станет очевидным, что возможные ресурсы ртути, если даже оценить их удвоенной цифрой против названных, оказываются не столь большими, и можно ожидать, что уже в ближайшие десятилетия человечеству будет недоставать ртутного сырья. Поэтому следует думать, что уже в текущем столетии встанет проблема получения ртути из весьма убогих скоплений, содержащих первые сотые доли процента ртути.

Для отечественной же ртутной промышленности важнейшая задача ближайшего десятилетия — выявление и организация промышленного использования технически доступных месторождений ртути, разработка которых экономически обоснована.

Краткая характеристика некоторых ртутных месторождений и их запасы приведены в гл. I.

Технологические особенности переработки ртутных руд во многом определяются теми минеральными ассоциациями, которые их слагают.

По составу рудных минералов можно выделить два типа промышленных руд:

1. Собственно ртутные руды, в которых главный рудный минерал — киноварь, сопровождаемая небольшими количествами других ртутных минералов (метациннабарит, селениды ртути, самородная ртуть и др.).

2. Сложные или  комплексные  руды:

а. Ртутно-сурьмяные, в которых сурьма может присутствовать либо в виде антимонита, бертьерита и продуктов их окисления, либо в виде ливингстонита. Следует отметить, что минералы сурьмы в количествах, не представляющих практического интереса, отмечаются в составе многих ртутных месторождений; небольшие же количества ртути достаточно обычны в собственно сурьмяных месторождениях и в некоторых случаях могут попутно извлекаться.

б. Ртутно-мышьяковые руды, в которых мышьяк в основном представлен реальгаром и аурипигментом и реже - арсенопиритом.

в. Полиметаллические и оловянные руды, содержащие примеси ртути, либо изоморфно входящие в решетку сульфидных минералов, либо присутствующие в виде рассеянной вкрапленности самостоятельных ртутных минералов.

Следует добавить, что примеси ртути встречаются в рудах многих сульфидных медных месторождений, алунитовых, золоторудных и других гидротермального происхождения. Содержание ртути в них таково, что извлечение ее, как показал опыт некоторых заводов, целесообразно. Кроме того, при переработке руд этих месторождений извлекать ртуть следует в санитарных целях.

По составу нерудных и жильных минералов ртутные руды могут быть подразделены на кварцевые, карбонатные, кварцево-карбонатные, глиноземистые, флюоритсодержащие и пр. Такое подразделение их представляет интерес для оценки возможного использования огарков, остающихся после обжига при извлечении ртути. Кварцевые огарки могут найти применение в качестве дорожного покрытия, наполнителя для бетонов, кварцево-карбонатные и глиноземистые — для получения некоторых сортов вяжущих веществ и т.д. Руды, соцержащиефлюорит, требуют предварительного извлечения этого минерала.

Качество ртутных руд большинство геологов характеризуют по абсолютному содержанию ртути. В 1967 г. В. Э. Поярков [ 18 ], исходя из того, что промышленное значение руд определяется не только содержанием металла, но и размерами месторождений, горнотехническими и экономическими условиями, предложил считать убогими руды, которые по тем или иным причинам приходится добывать с убытком, рядовыми —добываемые с нулевой или низкой рентабельностью, средними — обеспечивающие рентабельность порядка 12—20% и богатыми — позволяющими вести их добычу при уровне рентабельности не менее 20—30%.

Промышленная классификация ртутных месторождений с учетом их экономической оценки может быть принята в следующем виде:

а) месторождения, которые смогут служить сырьевой базой самостоятельных предприятий с нормальными сроками амортизации;

б) месторождения, пригодные для эксплуатации самостоятельными  предприятиями с сокращенными сроками амортизации;

в) месторождения, не имеющие самостоятельного значения, но могущие быть использованы только группой находящихся близко один от другого рудников с переработкой руд на одном, центрально расположенном заводе;

г) комплексные месторождения с ограниченным фронтом эксплуатации и низким содержанием металла (для решения вопроса о промышленном использовании таких месторождений требуется учет их полезных специфических особенностей);

д) месторождения, из которых ртуть может извлекаться попутно с другими металлами (комплексно), т. е. не собственно ртутные месторождения.

Ртутные месторождения относятся к разряду поверхностных, т. е. залегающих на небольших глубинах. Действующие наиболее глубокие разработки проводятся на отметках 400—500 м от поверхности. Большинство месторождений, согласно данным буровых работ, залегает в пределах этих же глубин, хотя известно залегание отдельных месторождений до 600—800 м.