Рассказ о самых стойких
Шрифт:
К северу от Бушвельдского массива, на территории Зимбабве, расположено еще одно геологическое чудо — Великая дайка, длиной почти 500 километров, шириной 5-10 километров. Почти прямая, она возвышается как стена над окружающей местностью на 50-300 метров и состоит из тех же пород, что и нижняя часть Бушвельдского массива. Кое-где в этой дайке за последние годы выявлены тонкие, но богатые платиной хромитовые слои.
Все эти открытия ознаменовали новую эпоху, но сделаны они были в трудных для освоения районах, а главное, извлечение платиноидов из сульфидных руд оказалось таким твердым орешком, что надежд на быстрый успех не осталось.
Разработано было множество технологических схем, но минералы-невидимки не желали сдаваться, для каждого рудного тела и даже для отдельных его зон были характерны свои минеральные ассоциации, и эти, казалось бы, незначительные различия существенно влияли на ход процессов обогащения.
На месторождении Садбери промышленное извлечение платиноидов началось лишь в 1934 году, после тридцатилетних экспериментов, и все же при очень низком коэффициенте извлечения.
И стало ясно: только глубокое изучение минералогии и технологических свойств платиновых руд может привести к успеху.
МИР МИНЕРАЛОВ
Все выявленные в первой половине XIX века платиновые минералы как бы подсказывали вывод о том, что в природе эти металлы образуют только сплавы между собой, с железом и в малой мере с золотом. Однако дальнейшие исследования показали, что мир платиновых минералов этим не ограничен.
На о. Борнео в 1886 году Веллер обнаружил лаурит — минерал, состоящий из рутения и серы — RuS2, черный, образующий изометрические кристаллы, очень твердый, хрупкий и химически стойкий, нерастворимый в кислотах. Долго не могли поверить, что его удельный вес всего-навсего 6,2 г/см3. После этого главный отличительный признак-уникальная тяжесть платиновых минералов-перестал быть абсолютной истиной! Возникло опасение, что во многих россыпях этот единственный рутениевый минерал прозевали, и он уходит при промывке в отвалы вместе с другими, ценности не представляющими.
Вслед за лауритом на медно-никелевых месторождениях Канады обнаружили хорошо кристаллизованный минерал, названный сперрилитом (в честь известного геолога Сперра), состоящий из платины и мышьяка- PtAs2, оловянно-белый, непрозрачный, легкоплавкий, но очень стойкий, сохраняющийся в россыпях.
Позднее, в 20-х годах нынешнего века, в платиновой руде Южной Африки обнаружили куперит PtS, бреггит (Pt, Pd, Ni)S, потарит PdHg, стибиопалладинит Pd3Sb, а на Урале-купроплатину (Pt, Fe, Cu), никелистую платину (Pt, Fe, Ni), ауроосмид (Ir, Os, Au).
В дальнейшем изучению платиноидов уделялось все больше внимания, но минералогических открытий это не приносило. Все сущее в природе уже было проверено на содержание этих элементов, и надеяться на новые открытия, казалось, нет оснований.
«Мертвый» период завершился во второй половине нашего века, когда достигли блестящих результатов в усовершенствовании традиционных способов анализа и создали множество новых, таких, как спектральный, спектрохимический и особенно микрорентгеноспектральный, позволяющие определять химический состав мельчайших-доли кубического микрометра! — зерен минералов непосредственно в руде. На выбранный под микроскопом участок поверхности шлифа направляют электронный зонд — сфокусированный поток электронов, возбуждающий рентгеновское излучение. Его характеристику запечатлевают на спектрограммах и по ним безошибочно определяют элементы, содержащиеся в облучаемом веществе.
Применение микрорентгеноспектрального анализа привело за последние два десятилетия к открытию примерно вдвое большего числа минералов, чем за всю предшествующую 150-летнюю историю их изучения, Если к 1950 году было известно 30 минералов группы платины, то теперь их насчитывают свыше 90.
Число известных минералов, в которых платина главный компонент, за этот период удвоилось — с 11 до 22, а рекордистом оказался палладий: до 1951 года было известно всего 6 его минералов, а теперь-30!
Почти все открытые за последний период минералы представляют собой соединения платиновых металлов с мышьяком, висмутом, теллуром, сурьмой, свинцом, оловом. При сложном составе, характерном для новых минералов, сохранить традицию-давать им названия по главным элементам-оказалось затруднительным, и распространение получили имена, имеющие географическую или мемориальную основу. Например, мончеит (Pt, Pd) (Те, Bi)2 назван по месту находки в Мончетундре, а звягинцевит (Pd, Pt)3(Pb, Sn), высоцкит (Pd, Ni)S, котульскит Pd(Te, Bi) — в честь исследователей О. Е. Звягинцева, Н. К. Высоцкого и В. С. Котульского.
Минералов, в которых главное место занимает родий, до наших дней вовсе не было известно, теперь таких два — холлингвортит RhAsS и рутениевый холлингвортит (Rh, Ru, Pt)AsS.
К трем ранее известным минералам осмия, сплавам его с иридием и рутением, за последнее время добавилось еще два — химические соединения с мышьяком и серой — осарсит OsAsS и эрликманит OsS2.
Список иридиевых минералов, их было известно 8, пополнился лишь одним-это ирарсит IrAsS.
Рутениевый минерал лаурит RuS2, открытый в прошлом столетии на о. Борнео, оставался единственным до 1971 года, когда был открыт осрутин RuOs.
Почти все выявленные за последние десятилетия платиновые минералы представлены мельчайшими зернами, вкрапленными в другие минералы, преобладающие в составе руды, такие, как поликсен, ферроплатина, невьянскит, хромит, магнетит и различные сульфиды. Это очень затрудняет изучение, а для того чтобы новый минерал был признан, необходимо дать точную физико-химическую характеристику, доказать, что он имеет качественные отличия от сходных минералов. Когда же дело касается минералов ценных, а все платиновые минералы таковы, ясное представление о свойствах, размере зерен, особенностях их срастания и многом другом приобретает еще и важное практическое значение. Поэтому не только «погоня» за новыми, но и углубленное изучение уже давно известных минералов не прекращается.
Структура минерала является одной из важных его характеристик. Зерна платиновых минералов, даже наиболее распространенных в россыпях, обычно мелки и укатаны. Поэтому лишь в результате многолетнего упорного труда П. В. Еремееву в 1878 году удалось охарактеризовать формы кристаллов поликсена, осмистого иридия и иридистого осмия. В дальнейшем его выводы были подтверждены.
В наше время рентгеноструктурный анализ открыл возможность определения структуры минералов даже в мельчайших зернах. Установлено, что в кубической сингонии кристаллизованы самородная платина, поликсен, платинистый иридий, сперрилит и многие другие. Тетрагональное строение характерно для ферроплатины, куперита, высоцкита и других, а минералы иридия и осмия невьянскит, сысерскит и родственные им являются гексагональными.
Твердость платиновых минералов, даже не образующих крупных выделений, теперь определена не только по весьма схематичной шкале Мооса, но и в абсолютных величинах с помощью микротвердомера, путем вдавливания алмазной иглы под определенной нагрузкой. Самым твердым оказался самый легкий минерал лаурит-3150 кгс/мм2 (или 7,8 по шкале Мооса). Немногим ему уступает по твердости и другой рутениевый минерал-осрутин. А самый мягкий (110 кгс/мм2) — меренскит PdTe2, названный в честь Меренского. Другие природные соединения палладия с теллуром, висмутом, свинцом тоже отличаются малой твердостью. Таким образом, рутений и палладий занимают крайние позиции по этому показателю, а в промежутке расположены остальные члены семейства. Для наиболее распространенных минералов характерны такие средние значения твердости (в кгс/мм2): ферроплатина — 290, поликсен — 400, невьянскит-620 (для сравнения отметим, что твердость природного золота — известно более 20 его минералов-находится в пределах 50-140 кгс/мм2).