O D B O R N É R ECEN ZOVA N É ČL Á N K Y
Z. Kaňová – Z. Zugárková Charakteristiky přírodních andalusitů a jejich vliv na průmyslové využití – použití Kerphalitu KF ve slévárenství
1100. Primárně byla studována a identifikována zrna andalusitu, vedlejší horninotvorné minerály, akcesorické fáze a alterační produkty. Část výbrusů byla naskenována na skenovacím zařízení NIKON Coolscan V, a to jak v procházejícím nepolarizovaném světle, tak s použitím polarizačních fólií. Metoda elektronové mikroskopie a mikroanalýzy byla stěžejní pro studium minerálních asociací studovaných vzorků, identifikaci minerálů a studium chemizmu fází. Studované preparáty byly po napaření uhlíkem fotograficky dokumentovány (BSE fotografie) a analyzovány na elektronové mikrosondě Cameca SX 100, na pracovišti ÚGV PřF MU a ČGS v Brně. Urychlovací napětí – 15 kV a proud svazku 10 nA, průměr svazku 4 µm. Pro popis BSE analýz byly použity zkratky minerálů dle [18]. Původ použitých vzorků Část vzorků byla nashromážděna autorkou na lokalitě Lipno (A1–A6; A10–A11). Vzorek A7 byl odebrán ve štole na lokalitě Dolní Bory, zatímco A8–A9 přímo z haldy. Kolekci vzorků z Ramzové (A12–A13), lokalita Obří skály, poskytl doc. RNDr. Zdeněk Losos, CSc. Vzorky A30 Rožmitál pod Třemšínem a Černé Voděrady A28 byly zapůjčeny ze sbírek ÚGV PřF MU. Zahraniční vzorky hornin z francouzského ložiska Glomel (A16) a jihoafrického Thabazimbi (A26–A27) poskytla francouzská firma Imerys. Francouzské produkty (z ložiska Glomel, Francie) Kerphalite KF 100 (A14) a Kerphalite KF 200 (A15) byly dodány firmou Sand Team. Randalusite (A17–A18, A29), Durandal (A20–A22), Purusite (A23–A24), Krugerite (A25) (ložisko Thabazimbi, JAR) byly odebrány na provozu firmy P-D Refractories CZ a. s., Velké Opatovice. Výsledky studia Ve studovaných andalusitech ze všech lokalit byly naměřeny obsahy Al (62,20–63,56 hm. % Al2O3) a Si (36,60–37,52 hm. % SiO2), odpovídající krystalochemickému vzorci. V minoritním množství byly detekovány Fe (0,19–1,09 hm. % Fe2O3), F (0,05–0,09 hm. %), ojediněle Mg (do 0,11 hm. % MgO) a Ti (do 0,16 hm. % TiO2). Ostatní analyzované prvky (Ba, Zn, Mn, Ni, V) byly vždy pod mezí detekce. Nejnižší obsah Al (62,20 hm. % Al2O3) byl zjištěn v andalusitu z jihoafrického ložiska Thabazimbi (obr. 5), zatímco nejvyšších hodnot dosahují andalusity z Dolních Borů s obsahem 63,56 hm. % Al2O3, které nejsou průmyslově těženy. Minimálních rozdílů odpovídající krystalochemickému vzorci dosahují průmyslově využívané andalusity z francouzského ložiska Glomel (obr. 6) (rozptyl ± 0,16 hm. % SiO2). Mikrosondou bylo detekováno pouze Fe2O3 u Kephalitu z Francie (obr. 7) kolísající v rozmezí 0,21–0,31 hm. % (0,09–0,014 apfu Fe3+). Primární andalusity v kontaktních rohovcích (obr. 6), ze kterých je koncentrát získáván, vykazují Fe2O3 0,20–0,27 hm. % (0,09–0,012 apfu Fe3+). Obsah Fe2O3 u andalusitů z jihoafrických metamorfních břidlic (obr. 5) se pohybuje mezi 0,23–0,32 hm. % (0,10 – 0,014 apfu Fe3+). Byla sledována korelace mezi obsahy Fe a Al (obr. 8 a 9), která zejména u andalusitů z pegmatitů v Dolních Borech (obr. 8) odpovídá substituci trojmocného Fe za Al. Neméně podstatnou nežádoucí příměsí je MgO detekovaný pouze u francouzských andalusitů z horniny 0,04 % MgO (0,02 apfu Mg) i koncentrátu 0,05 hm. % MgO (0,02 apfu Mg). U jihoafrických andalusitů se MgO pohyboval pod mezí detekce. Stabilní hodnoty vykazuje obsah F, a to v případě francouzských andalusitů z horniny 0,07–0,09 hm. %, u Kerphalitu byl
424
S l é vá re ns t v í . L X I V . li s to p a d – p ro s in e c 2016 . 11–12
F pod limitem detekce. Andalusit z jihoafrických metamorfních břidlic obsahuje 0,06–0,08 hm. % F. Hodnoty F u andalusitů z českých lokalit se pohybují v rozmezí 0,05–0,08 hm. %. Diskuze Diskuzní část se zabývá vyhodnocením studovaných andalusitů s přihlédnutím k jejich genetickému původu, posouzením chemického složení andalusitů a jejich minoritních prvků. Obsahy nežádoucích vrostlic jiných fází a jejich chemizmus byly sledovány s ohledem na průmyslové využití, popř. na vznik pigmentových skvrn žárovzdorných tvarovek. Vliv genetických podmínek na těžbu a průmyslové využití andalusitů Praktická část výzkumu byla zaměřena na studium andalusitů z tuzemských lokalit, které byly v minulosti označeny jako prospekčně nadějné. Prospekční zprávy z let 1985–1987 vznikly jako odezva na zvyšující se poptávku v oblasti žárovzdorných produktů. Autoři vytipovali prospekčně nadějné lokality v oblasti Jeseníků a zábřežského krystalinika (Ramzová), kaplické jednotce (Lipno) a ostrovní zóně středočeského plutonu (Černé Voděrady a Rožmitál pod Třemšínem). Překvapivě mezi doporučenými lokalitami nebyly dolnoborské pegmatity. Prognózní nadějnost těžby andalusitů v Dolních Borech negativně ovlivňuje jejich přítomnost v řídce se vyskytujících a náhodně vytěžených akumulacích a značně poddolované území. Naopak bylo doporučeno zaměřit další výzkum směrem na andalusity středočeského ostrovního plutonu (Černé Voděrady a Rožmitál pod Třemšínem), které jsou geneticky podobné francouzskému ložisku Glomel. Dalším úkolem bylo stanovení genetického typu ložiska průmyslových koncentrátů. Obě zahraniční průmyslová ložiska andalusitu lze na základě laboratorního výzkumu vzorků a dostupné literatury klasifikovat jako produkty kontaktní metamorfózy. V případě francouzského Glomelu se jedná o kontaktní rohovce, zatímco u jihoafrického Thabazimbi jde o ložisko zformované metamorfózou hlinitých sedimentů v Pretorijské skupině, jako výsledek regionální a kontaktní metamorfózy. Na základě rešeršních poznatků lze konstatovat, že tento genetický typ andalusitů má celosvětově vyšší prognózní nadějnost těžby než např. andalusity z pegmatitů. Aspekty ovlivňující výslednou cenu produktu Jedním z úkolů, které se objevily až v průběhu výzkumu, bylo zjistit důvod vyšší ceny francouzských andalusitů (obr. 7 a 10) ve srovnání s jihoafrickými (obr. 11 a 12). Přesná cena není záměrně uvedena s ohledem na obě zúčastněné strany (odběratele i dodavatele). Cenu andalusitových produktů importovaných do České republiky ovlivňují následující aspekty: Balení – nižší je cena volně loženého koncentrátu a balení big bag ve srovnání s balením v papírových pytlích, které bývá zpravidla nejdražší. Spotřeba – andalusitových koncentrátů pro výrobu žárovzdorných tvarovek je mnohonásobně vyšší než pro použití ve slévárenství, kde andalusitové koncentráty poslední desetiletí teprve hledají své uplatnění. Tvrdost okolní horniny – v praktické části výzkumu bylo studiem makrovzorků (obr. 5 a 6) zjištěno, že andalusity se v jižní Africe vyskytují v silně zvětralých horninách, což značně redukuje cenu těžby a usnadňuje následné technologické zpracování ve srovnání s francouzským Glomelem, kde se jedná o pevnou soudržnou horninu.