2.1.3 Добыча и производство

Традиционные потребители висмута - металлургическая, фармацевтическая и химическая промышленность. В последние десятилетия к ним прибавились ядерная техника и электроника. Широкому применению висмута в металлургии и электронике способствовало и то обстоятельство, что висмут - наименее токсичный из всех тяжелых металлов.

Из соединений висмута шире всего используют его трехокись Bi₂O₃. В частности, ее применяют в фармацевтической промышленности для изготовления многих лекарств от желудочно-кишечных заболеваний, а также антисептических и заживляющих средств. В производстве полимеров трехокись висмута служит катализатором; ее применяют, в частности, при получении акриловых полимеров. Bi₂O₃ употребляют также в производстве эмалей, фарфора и стекла - главным образом в качестве флюса, понижающего температуру плавления смеси неорганических веществ, из которой образуются эмаль, фарфор или стекло. Соли висмута находят применение в областях, весьма далеких друг от друга. Это, к примеру, производство перламутровой губной помады и производство красок для дорожных знаков. Далеко в прошлое ушло то время, когда висмут считался малоценным металлом с ограниченной сферой применения. Сейчас он нужен всем странам с высокоразвитой промышленностью. Поэтому и спрос на него продолжает расти.

Собственно висмутовые месторождения имеют ограниченное распространение и обычно этот металл образует комплексные руды с другими металлами в ряде рудных формаций гидротермальных месторождений. Среди них выделяются следующие:

1. Вольфрам-медно-висмутовые

2. Месторождения пятиэлементной формации (Co-Ni-Bi-Ag-U)

3. Золото-висмутовые

4. Мышьяк-висмутовые

5. Медно-висмутовые

6. Кварц-висмутовые

Трудно назвать рудное месторождение, в котором не было бы висмута, но еще сложнее назвать такое месторождение, в котором концентрация его была бы столь высокой, что оно могло бы с выгодой разрабатываться только ради висмута. Как же быть? Поступают просто: висмут берут отовсюду, где извлечение его экономически (или технологически) оправдано. Вот перечень сырьевых источников висмута, обеспечивающих около 3/4 мирового (без СССР) спроса: медные, свинцовые и серебряные рудники Перу, свинцовые месторождения Мексики, медные и свинцово-цинковые руды Японии, медные, свинцовые и серебряно-кобальтовые месторождения Канады, вольфрамово-оловянные и оловянно-серебряные руды Боливии.

За исключением боливийских, все перечисленные руды висмутом бедны. Основной производитель висмута - свинцовая промышленность - извлекает его из концентратов, в которых не больше сотых, реже десятых процента висмута, а в исходных рудах полиметаллических месторождений от 0,0001 до 0,01% Bi. Та же примерно картина наблюдается и в медной промышленности. Обычно висмут здесь извлекают из анодных шламов, образующихся при электролитическом рафинировании меди. Источником висмута может быть и вторичное сырье. Например, в ФРГ значительное количество висмута извлекают при переработке пиритных огарков и из металлического лома. Сколько же висмута получают ежегодно во всем мире? Известно, что в 1968 г. мировое производство висмута (без СССР) составило 3800 т. Предполагают, что мировая потребность в висмуте в 2000 г. составит 5...6 тыс. т.

Эндогенные месторождения висмута формировались на средней и поздней стадиях геосинклинального этапа, а также в процессе тектономагматической активизации консолидированных участков складчатых областей и платформ. Собственно висмутовые месторождения не имеют широкого распространения и обычно этот металл образует комплексные руды с другими металлами в ряде рудных формаций. Месторождения висмута и висмутсодержащих руд формировались в различные эпохи рудообразования. В докем-брийскую эпоху образовались месторождения висмутсодержащих руд в Канаде (Большое Медвежье озеро, Эльдорадо и др.), в позднепалеозойскую (герцинскую) -- месторождения в Рудных горах (Яхимов в Чехии), Средней Азии (Адрасман в Таджикистане, Брич-Мулла и Устарасай в Узбекистане), в мезозойскую эпоху -- месторождения в Южной Корее (Санг-Донг и др.). Значительное количество месторождений висмутсодержащих руд принадлежит альпийской металлогенической эпохе (Таена в Боливии, Сан-Грегори в Перу).

Минерально-сырьевая база висмутодобывающей промышленности представлена как собственно висмутовыми, так и комплексными висмутсодержащими месторождениями. Общие запасы висмута в мире (без учета стран СНГ) составляют около 130 тыс. т. Ведущими странами-держателями запасов висмута являются: Япония (более 40 тыс. т), США (30 тыс. т) и Австралия (20 тыс. т). Значительные запасы этого металла сосредоточены в Боливии, Мексике, Перу, Канаде, Китае, России и других странах. Уникальные месторождения висмута встречаются редко (месторождение Теннант-Крик в Австралии). Богатые руды содержат Bi более 1 %, рядовые -- 1--0,2 %, бедные -- менее 0,2 % (в комплексных рудах).

В мировой практике висмут в основном добывается в качестве попутного компонента из комплексных руд: Со-Ni--Bi--Ag--U, As--Bi, Cu--Bi, а также из висмутсодержащих свинцовых и медных руд. Общая добыча и производство висмута составляла: в 1937 г. -- 600--700 т, в 1960 г. -2600 т, в 1975 г. - 5380 т и в 2000 г. - более 10000 т. Главными производителями висмута в настоящее время являются Боливия, Перу, Мексика, Австралия и США.

Известны следующие типы месторождений висмутовых и висмутсодержащих руд:

1) грейзеновые,

2) скарновые,

3) плутоногенные гидротермальные,

4) вулканогенные гидротермальные.

Грейзеновые месторождения представлены комплексными W-- Sn--Bi рудами. Формирование их связано с аляски-товыми гранитами. Рудные тела имеют форму штокверков, труб и жил, приуроченных к трещинам скола. Наиболее характерным и хорошо изученным представителем этого типа является месторождение Альтенберг в Германии. В рудах месторождения помимо олова и вольфрама содержится висмут в виде висмутина и самородного висмута.

Скарновые месторождения пространственно связаны с гранат-пироксеновыми и другими известковистыми скарнами. Они формируются на контакте гранитоидов с карбонатными породами или на некотором удалении от этого контакта и реже в гранитоидах. Это, как правило, комплексные W--Mo--Bi месторождения. Главными рудными минералами являются шеелит, молибденит, висмутин, второстепенными -- касситерит, магнетит, пирротин, пирит, арсенопирит, вольфрамит, халькопирит, сфалерит и галенит. Месторождения этого типа выявлены в России (Восток-П в Приморье, Тырныаузское на Северном Кавказе), Южной Корее (Санг-Донг), Канаде (Эмеральд-Фини) и других странах.

Плутоногенные гидротермальные месторождения известны в Узбекистане (Брич-Мулла, Устарасай), Германии (Нейбулак, Шнееберг), Перу (Сан-Грегори), США (Монте-Кристо), Канаде (Эльдорадо). Оруденение связано с гранитоидными интрузиями. Рудные тела представлены в основном жилами и линзами. Среди месторождений этого типа выделяются две формации -- арсенопирит-висмутовая и пятиэлементная (Со--Ni--Ag--Bi--U). В качестве примера месторождений арсенопирит-висмутовой формации охарактеризуем месторождение Устарасай. Оно расположено в Узбекистане в пределах Брич-Муллинского рудного поля (Чаткальский хребет). Участок месторождения сложен кварцитами, песчаниками, известняками и доломитами верхнего девона.

Интрузивные породы представлены штоком монцонитов, дайками сиенит-аплитов, а также гранодиоритами и дайками диабазов и диабазовых порфиритов. Верхнедевонские отложения слагают юго-восточное крыло Коксуйской антиклинали, осложненной продольными разломами, надвигами и крутыми сбросами. Оруденение развито в известняках в виде секущих кварц-висмутовых жил, пластообразных рудных залежей и столбообразных мышьяк-висмутовых метасоматических тел.

Формирование месторождения протекало в течение трех стадий: мышьяковую, свинцово-висмутовую и свинцово-сурьмяную.

Первая стадия проявлена слабо и представлена метасоматическими пластообразными телами, сложенными арсенопиритом (70-80 %) и кварцем (20-30 %).

Вторая стадия характеризовалась образованием разнообразных рудных минералов -- пирита, пирротина, висмутина, самородного висмута, висмутовых сульфосолей и жильных минералов (кварц, доломит, кальцит).

Третья стадия минерализации развита незначительно в виде маломощных (до 2--7 см) крутопадающих жил. На этой стадии выделялись кварц и ассоциирующие с ним сфалерит, галенит, буланжерит, бурнонит, арсенопирит.

Вулканогенные гидротермальные месторождения висмута встречаются относительно редко. Они известны в Таджикистане (Адрасман), Швейцарии (Аннивере), Германии (Шварцвальд), Италии (Бочегиано), Боливии (Таена). Генетически тесно связаны с вулканогенными комплексами дацит-риолитовой формации, а пространственно -- с субвулканическими дайками, жерловинами и некками и локализуются в вулканических структурах, синвулканических разломах и трещинах. Рудные тела представлены ветвящимися жилами, линзами, штокверками, реже трубами. Глубина формирования месторождений 0,5--1,0 км. Среди них выделяются халькопирит-висмутовая и касситерит-вольфрамит-висмутовая рудные формации. Типичным представителем халькопирит-висмутовой рудной формации является месторождение Адрасман. Оно расположено в Восточном Карамазаре (Таджикистан). Участок сложен верхнепалеозойской эффузивной толщей. Собственно месторождение приурочено к некку кварцевых порфиров и контролируется пересечением разломов субширотного и субмеридионального направлений. Главное рудное тело имеет трубообразную форму и прослеживается на глубину более 200 м от земной поверхности. Другие рудные тела представлены линзами, штокверками и жилами. Разрывные нарушения, определяющие положение Главной зоны и Свинцового разлома, являются наиболее древними. В последующее время движения по Свинцовому разлому возобновлялись. Они фиксируются приуроченностью к нему на отдельных участках даек кварцевого сиенит-порфира и диабазового порфирита, более молодых, чем туфолавы, слагающие некк. Дальнейшее развитие месторождения связано с проявлением гидротермальной деятельности. Наиболее ранние гидротермальные образования представлены кварц-сульфидно-висмутовыми метасоматическими телами и рудными жилами, сложенными кварцем, халькопиритом, висмутом и другими медно-висмутовыми минералами. Вторая стадия характеризовалась развитием кварцевых жил и метасоматических тел тонкозернистого халцедоновидного кварца с галенитом и халькопиритом. Главная рудоносная зона представляет собой минерализованный тектонический разрыв, в висячем боку которого развиты многочисленные рудоносные жилы северовосточного простирания. Главные рудные минералы: пирит, гематит, арсенопирит, висмутин, самородный висмут, борнит, сфалерит.