Единственными крупными производителями бокситов являются Соединенные Штаты и Франция, которые в нормальное время до войны поставляли более 95 процентов мирового общего объема. Небольшие количества производятся в Ирландии, Италии, Индии и Британской Гвиане. Во время войны в Австро-Венгрии и, возможно, в Германии добывалось большое количество низкосортных бокситов; но из-за больших запасов высокосортного материала в других частях мира сомнительно, будут ли эти месторождения использоваться в будущем. Бокситы хорошего качества были обнаружены в Африке, Австралии и многих местах Индии. С геологической точки зрения практически несомненно, что в некоторых из этих регионов имеются очень большие количества, доступные для будущего.
Международные перемещения и потребление бокситов в значительной степени определяются производством алюминия и, в меньшей степени, производством абразивов и химикатов. Основными иностранными производителями алюминия являются Франция, Швейцария (заводы частично принадлежат Германии), Норвегия (заводы контролируются английским и французским капиталом), Англия, Канада, Италия, Германия и Австрия. Французские бокситы обычно удовлетворяли весь европейский спрос — за исключением того, что Италия получает часть своих потребностей внутри страны, а ирландские месторождения обеспечивают небольшую долю английского спроса.
Месторождения на юге Франции, контролируемые в значительной степени французским, но частично и британским капиталом, имеют большие запасы и, вероятно, будут продолжать покрывать основную часть европейских потребностей. Франция также имеет важные запасы бокситов во Французской Гвиане.
Соединенные Штаты производят около половины мирового алюминия и являются крупнейшим производителем искусственных абразивов и, вероятно, алюминиевых химикатов. Большинство из них производится из отечественных бокситов. До войны Соединенные Штаты импортировали около 10 процентов потребляемых бокситов, но этот импорт состоял в основном из высокосортных французских бокситов, которые некоторые производители химикатов предпочитали отечественному материалу. Небольшая добыча в Гвиане также импортируется в Соединенные Штаты. Бокситы экспортируются канадским производителям алюминия и абразивов. В период войны отечественные месторождения были полностью способны удовлетворить весь внутренний, а также канадский спрос на бокситы, хотя этот спрос увеличился в два с половиной раза по сравнению с предыдущим показателем. В то же время значительные количества готовых алюминиевых изделий экспортировались в Европу, тогда как ранее алюминий импортировался из нескольких европейских стран.
Добыча бокситов в Соединенных Штатах ведется главным образом в Арканзасе, с меньшими количествами в Теннесси, Алабаме и Джорджии. Запасы велики, но не неисчерпаемы. Большинство важных месторождений контролируется крупными потребителями бокситов, главным образом Aluminum Company of America и ее дочерними компаниями, хотя некоторые химические и абразивные компании владеют некоторыми месторождениями. Aluminum Company of America также контролирует огромные месторождения высокосортных бокситов в Голландской и Британской Гвиане, и продолжается дальнейшая разведка американскими интересами.
С возвращением к нормальным условиям после войны некоторые отечественные месторождения бокситов, вероятно, не могут разрабатываться с прибылью, что, скорее всего, потребует освоения тропических американских месторождений.
Геологические особенности
Алюминий является третьим по распространенности элементом в обычных породах и важным компонентом большинства породообразующих минералов; но в своем обычном залегании он настолько тесно связан в химических соединениях, что металл не может быть извлечен в коммерческом масштабе. В кристаллической форме оксид алюминия составляет некоторые из самых ценных драгоценных камней. Многие обычные глины и сланцы содержат от 25 до 35 процентов глинозема (Al2O3), и совершенствование процесса их использования сделало бы доступными практически неограниченные запасы алюминия. Основными минералами, из которых сегодня извлекается алюминий, являются водные оксиды алюминия, наиболее известными из которых являются боксит, гиббсит и диаспор — совокупность всех этих минералов коммерчески проходит под названием боксит.
До открытия бокситовых руд криолит, фторид натрия-алюминия, получаемый из пегматитов в Гренландии, был основным источником алюминия. Только за последние тридцать пять лет бокситы стали использоваться и алюминий стал важным материалом современной промышленности. Криолит сегодня используется для образования расплавленной ванны, в которой боксит электролитически восстанавливается до алюминия.
Месторождения бокситов в целом образуются в результате обычных катаморфических процессов поверхностного выветривания при воздействии на породы правильного типа и доведении их до крайности. При выветривании обычных пород основания выщелачиваются и уносятся, оставляя пористую массу глины (водные силикаты алюминия), кварца и оксида железа. При выветривании пород, богатых глиноземом и бедных железистыми минералами и кварцем, образуются месторождения остаточной глины или каолина, почти свободные от оксида железа и кварца. В обычных условиях выветривания каолин устойчив; но при благоприятных условиях, таких как те, что существуют в зонах выветривания тропического климата, он разрушается, кремнезем переходит в раствор и уносится, а водные оксиды алюминия остаются в виде бокситовых руд. Этот крайний тип выветривания иногда называют латеритным изменением (см. стр. 172-173). Примесями бокситовых руд являются небольшие количества железа и титана, присутствующие в исходных породах, вместе с каолином, который не был разрушен. Месторождения обычно образуют неглубокие плащи на значительных площадях с неровными нижними поверхностями, определяемыми действием поверхностных вод, которые работают наиболее эффективно там, где трещины или другие условия способствуют максимальной циркуляции и изменению. Известно также, что определенная степень пористости исходной породы способствует изменению. Часто очевиден полный переход от неизмененной породы через глину к высокосортному бокситу с прогрессирующим уменьшением оснований и кремнезема, концентрацией глинозема и оксида железа и увеличением влажности и порового пространства (см. рис. 13). Боксит землистый и обычно имеет конкреционную или пизолитовую структуру, подобную той, что наблюдается в остаточных железных рудах (стр. 172). Вблизи поверхности может наблюдаться увеличение содержания кремнезема — вероятно, из-за обращения обычных условий путем незначительного выщелачивания глинозема, тем самым концентрируя более плотные массы каолина, которые не были разложены.
Бокситовые месторождения Арканзаса, наиболее важные в Соединенных Штатах, являются поверхностными месторождениями, перекрывающими нефелиновый сиенит, изверженную породу с высоким отношением глинозема к содержанию железа. Наиболее ценные месторождения являются остаточными, и в некоторых частях сохранилась текстура исходной породы, хотя и с большим увеличением порового пространства; однако большая часть руды имеет типичную пизолитовую структуру. Вблизи поверхности пизолиты иногда разрыхляются в результате выветривания, образуя гравийную руду, а часть материала была перенесена на небольшое расстояние, образуя детритовые руды, переслаивающиеся с песками и гравием. Был показан полный переход от сиенита к бокситу.
Рис. 13. Диаграмма, показывающая переход от сиенита к бокситу в терминах объема. Столбцы представляют серию образцов из одного месторождения в Арканзасе. По Миду.
В Аппалачском регионе штатов Теннесси, Алабама и Джорджия боксит встречается в виде карманов в остаточных глинах над осадочными породами, главным образом над сланцами и доломитами. Его происхождение, вероятно, было аналогично описанному.
Бокситовые месторождения южной Франции встречаются в смятых в складки известняках и приписывались французскими авторами работе восходящих горячих вод, несущих сульфат алюминия. Они представляют некоторые необычные особенности, и доказательства их происхождения не являются окончательными.
В настоящее время бокситы, несомненно, образуются в тропическом климате, где условия благоприятны для глубокого и экстремального выветривания латеритного типа. Разрушение каолина, сопровождающееся удалением кремнезема, не характерно для умеренного климата, хотя многие глины в этих климатических условиях показывают некоторое содержание боксита. Возможно, что в то время, когда формировались бокситовые месторождения Арканзаса и других регионов с умеренным климатом, климат в этих местах был теплее, чем сегодня.
При изучении происхождения бокситов не следует упускать из виду, что они имеют много общего с глинами, некоторыми железными рудами и многими другими месторождениями, образованными в результате выветривания.
РУДЫ СУРЬМЫ
Экономические особенности
Сурьма используется главным образом для легирования с другими металлами. Более одной трети сурьмы, потребляемой в Соединенных Штатах, сплавляется с оловом и медью при производстве баббита или антифрикционного сплава. Другие важные сплавы включают типографский металл (свинец, сурьма и олово), который обладает свойством расширяться при затвердевании; «твердый свинец», свинцово-сурьмянистый сплав, используемый при изготовлении кислотоупорных клапанов; британский или белый металл (сурьма, олово, медь, цинк), используемый для дешевой бытовой посуды; а также некоторые латуни и бронзы, припои, алюминиевые сплавы, модельные металлы и материалы для пластин аккумуляторов и оболочек кабелей. Сурьма находит очень широкое применение в военное время при изготовлении пуль для шрапнели из сурьмянистого свинца. Оксиды сурьмы используются в белой эмалировке металлических поверхностей, в качестве красящих агентов при производстве стекла и в качестве пигментов для красок; красные сульфиды используются при вулканизации и окраске резины, в качестве пигментов для красок, в капсюлях и в безопасных спичках; другие соли находят широкое разнообразие второстепенных применений в химической промышленности и в медицине.
Сурьмяные руды сильно различаются по сортности, китайские руды содержат от 20 до 64 процентов металла. Присутствие мышьяка и меди в рудах нежелательно. Несколько наиболее важных сурьмяных районов обязаны своей экономически выгодной добычей этого металла присутствию извлекаемых ценностей в виде золота. Некоторые свинцово-серебряные руды содержат небольшие количества сурьмы, и «сурьмянистый свинец», содержащий от 12 до 18 процентов сурьмы, извлекается при их плавке.
Китай является, безусловно, самой важной страной по добыче сурьмы в мире и обычно поставляет более половины мирового общего объема. Китайская сурьма экспортируется частично в виде сурьмяного сырца (куски игольчатого сульфида сурьмы), а частично в виде сурьмяного регулюса, который представляет собой металл чистотой около 99 процентов. Франция была единственным другим важным источником сурьмы до войны (от 25 до 30 процентов мировой добычи), а Мексика и Венгрия производили небольшие количества. Большой спрос на сурьму, вызванный войной, помимо стимулирования добычи в этих странах, привел к появлению важных количеств сурьмяной руды из Алжира (под французским контролем), а также из Боливии и Австралии (под британским контролем), наряду с меньшими количествами из нескольких других стран. Из источников, развитых во время войны, ожидается, что только Алжир и, возможно, Австралия продолжат добычу в нормальных условиях.
До войны сурьма плавилась главным образом в Китае, Англии и Франции, и в меньшей степени в Германии. Британские и французские коммерческие и плавильные интересы в значительной степени доминировали в мировой ситуации, а Лондон был главным рынком сурьмы в мире.
Во время войны китайские интересы в области сурьмы значительно укрепились, и мощности по переработке руды в этой стране были увеличены. Япония также стала важным плавильщиком и продавцом китайской руды, и все возрастающие количества сурьмы экспортировались из Китая и Японии непосредственно в Соединенные Штаты. Английский экспорт полностью прекратился и был заменен в этой стране китайскими и японскими марками.
Соединенные Штаты обычно потребляют около одной трети мировой сурьмы. До войны весь объем обеспечивался импортом, две трети — из Великобритании, а остальное — из стран Востока, Франции и других европейских стран. Отечественная добыча руды и плавка иностранных руд были незначительными. (Эти утверждения относятся только к более чистым формам сурьмы; Соединенные Штаты обычно производят значительные количества сурьмянистого свинца, эквивалентного несколько менее чем 5 процентам от общего производства свинца в стране, но этот материал не может быть заменен на сурьмяный регулюс в большинстве его применений.)
Во время войны, под стимулом роста цен, в Соединенных Штатах была предпринята добыча сурьмы, и было произведено несколько тысяч тонн металла — главным образом в Неваде, с меньшими количествами на Аляске, в Калифорнии и других западных штатах. Однако огромный спрос на сурьму удовлетворялся главным образом за счет увеличения импорта. Импорт состоял в основном из регулюса с китайских и японских заводов, перерабатывающих китайскую сурьму; но около трети содержалось в рудах, включая большую часть добычи Мексики, которая ранее шла в Англию, и около 15 процентов добычи в Боливии. В Соединенных Штатах были созданы сурьмяные заводы для переработки этих руд.
К концу военных действий в Соединенных Штатах накопились большие излишки запасов сурьмы и сурьмянистых материалов. Из-за очень вялого рынка и низких цен отечественные рудники и заводы были вынуждены закрыться. Зависимость Соединенных Штатов от иностранных источников сурьмы и важность этого металла для военных целей привели к некоторой агитации за протекционистский тариф — в дополнение к существующей импортной пошлине в 10 процентов на сурьмяный металл — с целью поощрения отечественного производства (см. стр. 365-366, 393-394).
Вкратце, Соединенные Штаты почти полностью зависят от внешних источников в отношении своей сурьмы, хотя в этой стране существуют недостаточно изученные запасы, которые могли бы эксплуатироваться, если бы цены поддерживались на высоком уровне. Будущее заводов Соединенных Штатов проблематично. Китай, главный мировой источник сурьмы, в настоящее время доминирует на рынке в этой стране, главным образом благодаря низкой стоимости производства и выгодным японским фрахтовым ставкам.
Геологические особенности
Сульфид сурьмы, антимонит, является источником большей части мировой добычи этого металла. Оксиды сурьмы, включая сенармонтит, сервантит и другие, образуются вблизи поверхности, и в некоторых месторождениях Мексики и Алжира они обеспечивают значительную часть извлекаемых ценностей. Джемсонит, бурмонит и тетраэдрит (сульфантимониды свинца и меди), когда они встречаются в свинцово-серебряных месторождениях, в некоторой степени являются источником сурьмы в виде сурьмянистого свинца.
Антимонит встречается в различных ассоциациях и присутствует в небольших количествах во многих типах месторождений. В коммерческих сурьмяных месторождениях он в большинстве случаев сопровождается незначительными количествами других металлических сульфидов — пирита, киновари, сфалерита, галенита, арсенопирита и т. д. — в жильной породе из кварца и иногда кальцита. Многие из месторождений содержат извлекаемые количества золота и серебра.
Месторождения провинции Хунань на юге Китая встречаются в виде пластов, карманов и скоплений антимонитовой руды в пологих волнистых пластах дислоцированного разломами и трещиноватого доломитового известняка. Вблизи наиболее важных рудников не было обнаружено никаких изверженных пород, и происхождение руд не было выяснено.
На Центральном плато Франции многочисленные сурьмяные месторождения представляют собой антимонитовые жилы, прорезающие граниты и окружающие сланцы и осадочные породы. Вероятно происхождение, каким-то образом связанное с горячими восходящими растворами.
Месторождения района Нэшнл на западе Невады, наиболее важные сурьмяные месторождения Соединенных Штатов, развитые во время войны, состоят из антимонитовых жил с жильной породой из мелкозернистого друзового кварца, прорезающих излияния риолита и базальта. Они тесно связаны с некоторыми золото- и серебросодержащими жилами, и все они тесно ассоциируют с дайками риолита, которые были подводящими каналами для последнего излияния в районе. Вмещающие породы претерпели изменение пропилитического типа. Эти отношения, а также присутствие сульфида ртути, киновари, в некоторых рудах (см. стр. 258-259), предполагают происхождение в результате работы восходящих горячих вод или горячих источников. Эти воды, вероятно, получили свое растворенное вещество из магматического источника и поднимались вдоль каналов вблизи риолитовых даек вскоре после извержения этой породы.
При выветривании сурьмяных месторождений антимонит обычно изменяется с образованием нерастворимых белых или желтоватых оксидов, которые иногда называют «сурьмяной охрой». Они имеют тенденцию накапливаться в зоне окисления за счет удаления более растворимых сопутствующих минералов. Вторичное сульфидное обогащение сурьмяных месторождений, если оно вообще происходит, ничтожно.
РУДЫ МЫШЬЯКА
Экономические особенности
Около двух третей мышьяка, потребляемого в последние годы, использовалось в сельском хозяйстве, где различные соединения мышьяка — триоксид мышьяка, или «белый мышьяк», парижская зелень, арсенат свинца и т. д. — используются в качестве инсектицидов и средств для борьбы с сорняками. Соединения мышьяка также используются в «ваннах для скота» для уничтожения паразитов. Единственное другое крупное использование мышьяка — в стекольной промышленности, где триоксид мышьяка добавляется в расплавленное стекло для очистки и обесцвечивания продукта. Небольшие количества соединений мышьяка используются при приготовлении лекарств и красящих материалов, а металлический мышьяк используется для упрочнения свинца при изготовлении дроби.
Основными странами-производителями мышьяка являются Соединенные Штаты, Германия, Франция, Великобритания, Канада и Мексика. Испания, Португалия, Япония и Китай также являются производителями, а недавние проблемы с вредителем «колючая груша» в Квинсленде, Австралия, привели к местному развитию добычи мышьяка в этой стране. По большей части европейская продукция использовалась в Европе, а американская — в Соединенных Штатах.