Минералогические критерии прогнозной оценки технологических свойств руд черных металлов на примере месторождений железа и хрома Полярного Урала

Азарнова, Людмила Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Минералогические критерии прогнозной оценки технологических свойств руд черных металлов на примере месторождений железа и хрома Полярного Урала
ВАК РФ 25.00.05, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогические критерии прогнозной оценки технологических свойств руд черных металлов на примере месторождений железа и хрома Полярного Урала"

0034Б0055

Азарнова Людмила Александровна

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПРОГНОЗНОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РУД ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

НА ПРИМЕРЕ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЖЕЛЕЗА И ХРОМА ПОЛЯРНОГО УРАЛА

Специальность 25.00.05 - минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва, 2008

003460055

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС»)

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук

Ожогина Елена Германовна

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Пирогов Борис Иванович

доктор геолого-минералогических наук, профессор Коровушкин Владимир Васильевич

Ведущая организация: Институт геологии Коми НЦ УрО РАН

Защита состоится 12 декабря 2008 г. в 11.00 на заседании диссертационного совета Д.216.005.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС») по адресу: 119017 Москва, Старомонетный пер., д. 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВИМС».

Автореферат разослан "(2. ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

•а Т.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Укреплению и восполнению существующей в России минерально-сырьевой базы черных металлов должны способствовать проводимые на Полярном Урале поисковые работы на железные и хромовые руды в рамках проекта «Урал промышленный - Урал Полярный» [Машковцев, Кустов, 2007]. Особый интерес к этим объектам обусловлен как возрастающей потребностью уральских металлургических комбинатов в местном железорудном сырье, так и существующим общероссийским дефицитом хромовых руд. Среди минерально-сырьевых объектов Полярного Урала особое место принадлежит Юнь-Ягинскому месторождению железа, являющемуся типовым объектом магнетитового оруденения региона, и хромовым рудам Хойлинской поисковой площади, перспективной на выявление промышленных месторождений.

Широкомасштабное развертывание поисковых работ на руды железа и хрома требует проведения их опережающей экспрессной и малозатратной минералого-технологической оценки, основой которой являются минералогические критерии.

Определению минералогических критериев технологических свойств руд посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных исследователей. Наиболее детально разработаны вопросы взаимосвязи вещественного состава и обогатимости на примере никелевых, железных, оловянных, вольфрамовых, редкометальных и марганцевых руд [Борискин и др., 1987, Иванов и др., 1989, Изоитко, 1997, Ожогина, 2002, Пирогов и др., 1988, Сидоренко и др., 1992]. Однако проблема обоснованности применения минералогических критериев для технологической оценки руд при проведении геологоразведочных работ (ГРР) остается недостаточно изученной. До настоящего момента не выявлены критерии, позволяющие достоверно оценивать технологические свойства железных и хромовых руд на раннем этапе их геологического изучения.

Цель исследований - выявление минералогических критериев, характеризующих поведение в процессах обогащения железной магнетитовой руды Юнь-Ягинского месторождения и высокохромистых хромовых руд Хойлинской поисковой площади и обоснование их применения как основы прогнозной технологической оценки руд на ранних стадиях ГРР. Для достижения поставленной цели решались следующие главные задачи:

1. Изучить особенности состава и строения железных руд Юнь-Ягинского месторождения и хромовых руд Хойлинской пощади и их влияние на эффективность применяемых технологических методов.

2. Дать прогноз показателей обогащения руд минералогическими методами и сравнить их с полученными экспериментально при проведении технологических испытаний.

3. Разработать на основании проведенных исследований минералогические критерии оценки технологических свойств магнетитовых и высокохромистых хромовых руд.

4. Обосновать, возможность оценки технологических свойств руд комплексом современных методов технологической минералогии.

Фактический материал. Объектом диссертационного исследования являлись руды разведанного Юнь-Ягинского месторождения на этапе его современной

технологической и геолого-экономической переоценки и проявлений Хойлинской площади, находящихся на поисковой стадии ГРР. Непосредственный предмет исследования - керн технологических скважин и технологическая проба железной руды Юнь-Ягинского месторождения, минералого-технологические пробы высокохромистых хромовых руд Хойлинской площади, а также продукты их обогащения.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС»). Материал для исследований отобран соискателем при полевых работах на рудопроявлениях Хойлинской площади и при документации керна скважин Юнь-Ягинского месторождения, а также получен от обогатителей ФГУП «ВИМС» в виде минералогических проб и продуктов технологических испытаний. В работе использованы результаты нескольких сотен оптико-минералогических, петрографических и минераграфических анализов, более 200 рентгенографических (к.г-м.н. Г .К. Кривоконева, И.С. Наумова) и микрорентгеноспектральных анализов (к.г-м.н. Н.И. Чистякова, к.г-м.н. JI.O. Магазина, ИГЕМ РАН), более 200 химических анализов (аналитический отдел ФГУП «ВИМС»). При проведении исследований определены физические свойства минералов руд: плотность, микротвердость и микрохрупкость. Значения удельной магнитной восприимчивости минералов получены д.г-м.н. Л.Т. Раковым. Гранулометрический состав рудных минералов определен H.H. Кривощековым методом оптико-геометрического анализа с помощью систем анализа изображения на материале более 50 прозрачных и полированных шлифов, в подсчете использованы сотни тысяч зерен. Электронно-микроскопические исследования 8-ми препаратов со сколов сульфидов выполнены д.г.м-н. В.Т. Дубинчуком. Мессбауэровские спектры трех образцов магнетитовой руды и магнетита получены в МИСиСе.

Методы исследований. Основной объем минералогических исследований выполнен в ФГУП «ВИМС» в соответствии с нормативно-методическими документами Научного Совета по методам минералогических исследований (НСОММИ).

Использованы следующие методы исследований:

> оптической микроскопии для изучения структурных особенностей и минерального состава руд и продуктов их обогащения (оптические микроскопы Nikon Optiphot-Pol и Leica DM RX, стереоскопический микроскоп МБС-10; оптико-геометрический анализ минералов проводился с помощью систем анализа изображения Leica QWin Standard и TomAnalysis);

> рентгенографического фазового анализа (РФА), в том числе количественного, для определения минерального состава пород и руд, а также продуктов технологических испытаний (рентгеновский дифрактометр X'Pert PRO MPD);

> рентгеноспектрального микроанализа для изучения элементного состава минералов с помощью сканирующего электронного микроскопа, совмещенного с энергодисперсионной приставкой (JXA-8100, JSM-5610LV);

растровой электронной микроскопии для выявления форм нахождения золота в сульфидных минералах (электронный микроскоп TeslaBS 310);

> мёссбауэровской спектроскопии для установления распределение железа в виде двух- и трехвалентной форм в магнетитовой руде, а также для изучения особенностей конституции магнетита (спектрометр электродинамического типа с источником Со57 в матрице хрома);

> определения физических свойств минералов -

- объемометрическим методом в барометрической трубке на установке М.М. Василевского определена плотность;

- каппометрическим методом на установке КарраЬпс1§е КЫ-2 с напряженностью поля 300 АУм измерена удельная магнитная восприимчивость;

- методом микровдавливания на полуавтоматическом микротвердометре ПМТ-ЗМ на полированной поверхности минералов измерены микротвердость (измерения проведены при различной нагрузке и стандартном времени экспозиции 10 с) и микрохрупкость.

Научная новизна работы.

1. Дополнены и усовершенствованы минералогические критерии оценки технологических свойств магнетитовых и хромовых руд, необходимые для решения задачи экспрессной оценки их обогатимости, в том числе опережающей.

2. Впервые для хромовых руд дано обоснование проведения прогнозной оценки гравитационных свойств на основе определения параметров раскрытия хромшпинелида.

3. Существенно дополнены данные по минералогии Юнь-Ягинского железорудного месторождения: установлена гетерогенность и близость к стехиометрии рудообразующего магнетита, выявлены две генерации минерала, проведено количественное описание структуры руды, определены формы нахождения попутных потенциально ценных компонентов - кобальта и золота.

4. Впервые получены данные по конституции хромшпинелидов высокохромистых руд Хойлинской поисковой площади и прослежено влияние на нее процессов метаморфизма.

Практическая значимость.

1. Выявленные минералогические критерии позволяют экспрессно и достаточно надежно прогнозировать технологические свойства магнетитовых и высокохромистых хромовых руд на ранних стадиях ГРР, что делает их одним из основных параметров оценки такого типа оруденения.

2. Новые данные по минеральному составу и строению руды Юнь-Ягинского железорудного месторождения и результаты минералогического изучения продуктов обогащения позволили обосновать схему ее технологического передела - выбрать способ рудоподготовки и оптимальную крупность измельчения перед глубоким обогащением, что внесло свой положительный вклад в результаты технологической и геолого-экономической переоценки месторождения.

3. Результаты исследования минералого-технологических свойств хромовых руд Хойлинской площади использованы при определении дальнейшего направления поисковых работ в районе, в том числе при выборе наиболее перспективных объектов. Методика изучения гравитационных свойств руд площади на основании определения параметров раскрытия хромшпинелида апробирована и успешно использована для расчета прогнозных показателей их глубокого обогащения.

4. Характеристика вещественного состава изученных руд и прогноз их обогатимости минералогическими методами вошли в виде самостоятельных разделов в производственные отчеты.

Личный вклад автора заключается в выборе методики и методов проведения исследований и в отборе значительной части исследовательского материала. Большой объем анализов выполнен соискателем самостоятельно с помощью методов оптической микроскопии и изучения физических свойств минералов, в выполнении и интерпретации остальных им принималось активное участие. Автор обеспечивал минералогическое сопровождение разработки технологических схем и изучения технологических свойств руд Юнь-Ягинского месторождения и Хойлинской площади в рамках работ института по реализации госзаказа: «Технологическая и геолого-экономическая переоценка месторождений металлургических видов минерального сырья с целью повышения их инвестиционной привлекательности» (2005-2006 гг., заказчик - Федеральное агентство по недропользованию), «Технологическая и геолого-экономическая переоценка Юнь-Ягинского скарново-метасоматического магнетитового месторождения (ЯНАО)» (2006-2007 гг., Управление по недропользованию по Ямало-Ненецкому АО), «Минералого-технологическая оценка хромовых руд перспективных проявлений Хойлинской площади» (2007-2008 гг., Управление по недропользованию по Республике Коми, ЗАО «МИРЕКО»),

Апробация работы и публикации. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 3-ей и 4-ой научных молодежных школах «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (Москва, 2006, 2007 гг., отмечены грамотами за лучший доклад), на VI-om Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2007 г.), на конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2007 г.), на совещании «Плаксинские чтения-2007» (Апатиты, 2007 г., доклад отмечен дипломом), на II-ом Российском семинаре по технологической минералогии (Петрозаводск, 2007 г), на 9th Biennial SGA meeting «Mineral exploration and research: digging deeper» (Ирландия, Дублин, 2007 г.), на III-ей Полярно-Уральской научно-практической конференции (Салехард, 2007 г.), на конференции «Минерально-сырьевая база черных, легирующих и цветных металлов России и стран СНГ: проблемы и пути развития» (Москва, 2007 г.), на «Неделе горняка» (Москва, 2008 г.), на школе молодых ученых «Актуальные проблемы геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых» (Москва, 2008 г.), на Уральской минералогической школе (Екатеринбург, 2008 г.).

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе одна статья в реферируемом журнале.

площади, состояние изученности вещественного состава их руд. Вторая глава посвящена подробному описанию минералогических факторов, определяющих технологические свойства скарново-магнетитовой руды Юнь-Ягинского месторождения. В третьей главе рассмотрен минеральный состав и строение хромовых руд Хойлинской площади и их влияние на обогатимость, уделяется внимание особенностям определения количественного минерального состава руд. В четвертой главе определены минералогические критерии, влияющие на эффективность технологических процессов и качество продуктов обогащения изученных руд, а также приведены данные, обосновывающие эффективность использования метода оптико-минералогического анализа для прогнозирования гравитационных свойств хромовых руд. В заключении обобщены основные научные и практические результаты работы.

За постоянное внимание, помощь в проведении исследований и решении организационных вопросов автор благодарит научного руководителя доктора геолого-минералогических наук Е.Г. Ожогину. Большую роль в развитии автора как исследователя сыграли также его учителя: кандидат геолого-минералогических наук В.И. Кузьмин, доктора геолого-минералогических наук Э.М. Спиридонов и В.Т. Дубинчук. Автор глубоко признателен сотрудникам минералогического, технологического отделов и отдела черных металлов ФГУП «ВИМС» за помощь при выполнении работы и за участие в обсуждении ее результатов: кандидату геолого-минералогических наук Г.К. Кривоконевой, И.С. Наумовой, H.H. Кривощекову, кандидату геолого-минералогических A.A. Каздыму, кандидату технических наук В.В. Звереву, доктору технических наук Ю.С. Кушпаренко, кандидату геолого-минералогических наук В.И. Николаеву. Большая помощь в полевой экспедиции на проявления Хойлинской площади оказана автору главным геологом ЗАО «МИРЕКО» В.М. Маковым и начальником Западно-Войкарской ГПП В.Г. Котельниковым. Кандидату физико-математических наук A.A. Рогожину и доктору геолого-минералогических наук И.Г. Печенкину автор благодарен за постоянное внимание и предоставленную возможность посетить ряд научных конференций в России и за рубежом. В заключение хочется с особым чувством поблагодарить кандидата геолого-минералогических наук A.B. Темнова, всемерно поддерживавшего автора на протяжении всей работы над диссертацией.

Вопросам прогнозной минералого-технологической оценки минерального сырья при проведении ГРР посвящены работы широкого круга исследователей -минералогов и технологов. На сегодня изданы монографии, подробно освещающие принципиальные подходы к такой оценке, а также многочисленные труды, раскрывающие на конкретных объектах установленные общие закономерности. Так, уже в 1950-х годах В.А. Глазковским были предложены геолого-минералогические критерии оценки технологических свойств руд железа различных reo лого-промышленных типов, усовершенствованные в 1980-х годах Б.И. Пироговым с соавторами. Однако использование предложенных этими авторами критериев предполагает детальное и всестороннее изучение вещественного состава, что далеко не всегда в полной мере осуществимо на ранних стадиях ГРР.

Технологическая минералогия хромовых руд не является таким же сложившимся самостоятельным направлением исследований, как железных, поэтому геолого-минералогические критерии оценки их технологических свойств до сих пор не были разработаны. В работе Г.В. Остроумова с соавторами, 2000 г. предложена принципиальная методика прогноза обогатимости этого вида минерального сырья, однако изложенные в ней рекомендации общего характера требуют проведения дальнейших исследований на конкретных геолого-промышленных типах хромовых руд.

КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЮНЬ-ЯГИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ХОЙЛИНСКОЙ ПОИСКОВОЙ ПЛОЩАДИ.

Юнь-Ягинское месторождение - наиболее крупный и единственный на сегодня разведанный железорудный объект Полярного Урала с учтенными Госбалансом забалансовыми запасами руд в количестве 66 млн.т по категориям С1+С2 при среднем содержании Ее в руде 30,17 %. Оно находится на восточном склоне Полярного Урала на территории Ямало-Ненецкого автономного округа в непосредственной близости от ж/д Обская-Бованенково и относится к нераспределенному фонду недр.

В геологическом отношении месторождение расположено на южной границе Щучьинской структурно-формационной зоны, приуроченной к северному замыканию Тагило-Магнитогорской мегазоны, и расположено вблизи контакта эффузивно-осадочных пород с интрузиями Юнь-Ягинского среднепалеозойского габбро-тоналит-гранодиоритового комплекса. Оно сложено довольно мощной и сложной зоной скарнов, скарнированных пород и руд.

Для Юнь-Ягинского месторождения, как и для большинства контактово-метасоматических месторождений, характерна невыдержанность основных параметров рудной зоны, в первую очередь, таких как мощность по падению и простиранию и содержание магнетита. В целом, по условиям образования, характеру распределения рудной минерализации, составу руд, морфологии рудной залежи и другим признакам оно относится к тагильскому геолого-промышленному типу, месторождения которого широко проявлены и издавна эксплуатируются на Урале (Гороблагодатское, Лебяжинское, Песчанское и др.).

Хойлинская поисковая площадь находится на западном склоне Полярного Урала на территории Республики Коми. Западнее района (в 50-60 км) проходит Северная ж/д, севернее - ж/д ветка Сейда-Лабытнанги; в непосредственной близости отрабатывается Хойлинское месторождение баритовых руд.

В геологическом отношении характеризуемый район представляет северную часть Войкаро-Сыньинского гипербазитового массива и находится в пределах развития пород дунит-гарцбургитового комплекса, весьма перспективного на выявление промышленных объектов хромовых руд [Перевозчиков, 2000]. В настоящее время на площади силами ЗАО «МИРЕКО» проводятся поисковые работы, результатом которых должна стать оценка прогнозных ресурсов хромовых руд по категориям Р[ -5 млн. т. и Р2 - 20 млн. т.

На Хойлинской площади известны проявления как глиноземистых, так и высокохромистых хромовых руд. Наибольший практический интерес

представляют высокохромистые руды, локализованные в кровле крупных дунитовых тел (>300-400 м). Среди проявлений руд этого типа в качестве объектов исследований выбраны наиболее перспективные на выявление промышленно значимых объектов: Юнь-Ягинское 2 и 4, Кечпельское II и Хойлинское (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика перспективных проявлений высокохромистых руд Хойлинской поисковой

площади (составлено по данным В.Г. Котельникова, 2000)

Проявление Морфология рудных тел Размер рудного тела, м Тип руды Сг203 в руде, % от-до Сг203 в Сер, %

т 1 среднее

Юнь-Ягинское 2 1,49,0 >90 Редковкрапленная мелкозернистая 9-24 17 64

4 Рудный горизонт. Тела уплощенно-линзовидной формы. >4,0 >20 Нодулярная в подошве, средневкрапленная мелкозернистая до среднезернистой, убоговкрапленная в кровле 12-37 63-65

Кечпельское II 3,0 >2000 Полосчатая убого-, редковкрапленная мелкозернистая, средне-, густовкрапленная среднезернистая 5-45 19 55-57

Хойлинское Рудная зона. Тела неправильной и уплощенно-линзовидной формы 2-15 10-43 Сплошная и густовкрапленная среднезернистая, шлиры средне-, густовкрапленной средне-, крупнозернистой 9,9-44,4 51-57

Примечания: т - мощность, 1 - простирание, Сзр - хромшпинелид.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

На скарновом месторождении Юнь-Ягинское впервые выявлены сложные строение и состав руд, обусловленные тонко-, мелкозернистой структурой и гетерогенностью магнетита, его тесной ассоциацией с твердыми алюмосиликатами и сульфидами железа - пиритом, моноклинным пирротином.

Руда Юнь-Ягинского месторождения железа представлена апоандезитобазальтовыми гранат-пироксеновыми и эпидот-гранатовыми скарнами со средним содержанием магнетита 30,8 %.

Для руд характерно сложное строение, обусловленное формированием магнетита совместно с основной массой силикатных минералов, образованием сульфидов на завершающей стадии рудообразования и интенсивным развитием пострудных тектонических процессов. В результате сформировалась катакластическая тонко-, мелкозернистая (доля фрагментов минерала размером менее 1 мм составляет 84 %, менее 0,1 мм - 32 %) структура магнетитовой руды с тесными срастаниями магнетита и пирита (рис. 1, рис. 2)

Единственный промышленный минерал железа на месторождении - магнетит, РеРе204, концентрирующий 67 % отн. металла. В состав силикатов (андрадита, эпидота, салита, ферропаргасита) входит 29 % железа и около 4 % - в состав сульфидов: пирита, пирротина и халькопирита.

Установлено, что магнетит на месторождении представлен двумя генерациями, различающимися по морфологии: более ранний магнетит (М{£ I)

образует вкрапленные руды, более поздний (М^ И) - формирует редкие секущие прожилки. По составу магнетиты двух генераций близки к стехиометрии, содержание в них изоморфных примесей составляет менее 0,1 % оксида металла. Показано, что магнетит обеих генераций обладает одинаковым составом и слабо различается по физическим свойствам (табл. 2), что не сказывается на эффективности методов глубокого обогащения.

Таблица 2

Генерация Мр1 Морфология выделений а, А р, г/см3 н, кгс/мм2 Кхр м /кг Содержание,% Ы-

Ре2+ Ре3+

I Мелкая, тонкая вкрапленность, часто в виде агрегатов 8,399± 0,003 4,72 578±35 1,4 67000 23,2 49,2 0,68

II Прожилки в виде катаклазированного средне-, крупнозернистого агрегата 8,402± 0,003 5,08 600±21 2,2 72000 23,4 49,0 0,68

Типоморфной особенностью магнетита месторождения в целом является его тесная ассоциация с силикатами скарнов: гранат и пироксен образуют постоянную примесь в магнетите в виде микронных включений (рис. 3), снижающих содержание железа в минерале до 70,4 % и обусловливающих следующий его состав (%): 68,5 Ре203, 28,9 БеО, 0,2 М§0,0,4 А1203,1,5 8Ю2,0,5 СаО.

Главный сульфидный минерал руды - пирит (содержание в руде 2,1 %), Ге0,97бСоо,00482, концентрирующий 90 отн. % серы (содержание серы в руде составляет 1,3 %). В незначительном количестве присутствует пирротин (0,3 %, концентрирует 8,5 отн. % серы руды), представленный ферримагнитной моноклинной разновидностью 4С с формулой Ре^вв, и халькопирит (0,06 %, 1,5 отн. % 8 руды). Сульфиды являются не только минералами-носителями единственной лимитируемой примеси руды - серы (содержание фосфора не превышает 0,01-п %), но и концентрируют попутные потенциально ценные компоненты - кобальт и золото.

Основным минералом-носителем кобальта в руде является пирит (0,0036 % из 0,0047 % Со в руде). Характерно, что его зерна минерала обогащены Со неравномерно, в краевых частях, в которых содержание металла достигает 0,327 %, тогда как в центральных частях оно ниже 0,02 %. Среднее содержание Со в пирите -0,17 %. Кобальт содержится также в виде изоморфной примеси в пирротине (0,02 % в минерале) и магнетите (0,003 % в минерале). Следовательно, из руды теоретически извлекаемо 77 отн. % содержащегося в ней Со в виде сульфидного концентрата при содержании Со в продукте на уровне минимального перерабатываемого промышленностью (0,13 %).

Сульфиды содержат микронные включения золота (рис. 4), чаще всего приуроченного к зернам халькопирита, что показывают и результаты химических анализов сульфидных концентратов, в которых прослеживается увеличение содержания благородного металла при возрастании содержания меди. Между тем, в руде присутствует весьма незначительное количество халькопирита, что не

., Ч.

Рис. 1. Сложная структура железной руды, ^ • ' < обусловленная катаклазом магнетита и его

,, , • ч Ру \ м тесной ассоциацией с пиритом (Ру).

Mgt .u

! i - I : Л " У

I каш м*' » V . i , » .

Ш^а:.,. •

л ^

Я W cd

У га с

2 О. s

Sbt

g 5 £

S 5 я

Е з s

3 х *

ш .д.

е-

100% 80% 60% 40% 20%

ЦУо ' -0,02+0 -0,04+0,02 -0,07+0,04 - 0,16+0,07 -0,3+0,16 - 0,5 + 0,3 -1+0,5 -2 + 1

гранулометрический состав те 2% 7% 6% 17% 16% 13% 23% 16%

—■— прогнозное раскрытие пщ 100% 98% 91% 85% 68% 52% 39% 16%

" * К раскрытия шу при СИ 93% 86% 66% 50%

о К раскрытия при ЦУД 97% 88% 82% 68%

крупность, мм

Рис. 2. Гранулометрический состав магнетита; прогнозное и экспериментальное (при дезинтеграции способами ЦУД и СИ) раскрытие магнетита.

Рис. 3. Микровключения силикатных минералов (Sil) Sil в магнетите Юнь-Ягинского месторождения; изображение в обратно рассеянных электронах.

^мг! Рис. 4. Обособление самородного золота (Аи) на сколе зерна пирита из руды Юнь-Ягинского месторождения; изображение во вторичных электронах.

-0,044+0 -0,074+0,044 -0,125+0,074 -0,25+0,125 -0,5+0,25 -1+0,5 -2+1

класс крупности, мм

Рис. 5. Гранулометрический состав хромшпинелида из руд различных текстурных типов проявлений Хойлинской площади: Кечпельское II (1 - густовкрапленная, 3 -средневкрапленная, б - убого- и бедновкрапленная), Юнь-Ягинское 4 (2 - нодулярная, 4 - убого- и бедновкрапленная), Хойлинское (5 - густвокрапленная), Юнь-Ягинское 2 (7 - средневкрапленная).

Рис. 6. Катакластическая структура агрегата хромшпинелидов (Сер) густовкрапленной руды Хойлинского проявления; проходящий свет, николи скрещены

Рис. 7. Неметаморфизованный магнезиохромит, Mg-Csp; изображение в обратно рассеянных электронах (проявление Юнь-Ягинское 2).

Рис. 8. Магнезиохромит, Mg-Csp, локально замещенный ферромагнезиохромитом, Ре-Сер; изображение в обратно рассеянных электронах (Хойлинское проявление).

■По щтС" ^ ^

о. * т.

Рис. 9. Гетерогенное строение зерна ферромагнезиохромита со структурами распада фазы состава АЬ03 (корунд?, Сгс1). По трещинам в минерале развивается хромсодержащий хлорит (Сг-СЫ). Изображение в обратно рассеянных электронах; образец из нодулярной руды проявления Юнь-Ягинское 4.

• магнезиохромит

° измененный магнезиохромит

»Оо п 8о ° ферромагнезиохромит

0 о о ® О • •«- *

. #Сг

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40%

Рис. 10. Изменение хромистости (#Сг) и железистости магнезиохромита высокохромистых хромовых руд при воздействии среднетемпературных метаморфических процессов.

Рис. 11. Зависимость значения параметра элементарной ячейки а от содержания Сг203 для хромшпинелидов руд Хойлинской площади: высокохромистых (зеленое) и глиноземистых (оранжевое). Цифрами обозначены группы точек составов: 1 -первичного магнезиоалюмохромита, 2 - метаморфогенного алюмомагнезиохромита; 3 - магнезиохромита, 4 - метаморфогенного ферромагнезиохромита.

Рис. 12. Тальк(Т1с)-тремолитовая(Тпп) ассоциация в нодулярной руде проявления Юнь-Ягинское 4; проходящий свет, николи скрещены.

Рис. 13. Антигорит (Ant) развивается по форстериту (Fo) во вкрапленной руде проявления Кечпельское 11; проходящий свет, николи скрещены.

Юн 2 Юн 4а Юн 46 Кч II Хл

рудопроявления

Рис. 14. Коэффициенты раскрытия хромшпинелидов в руде крупностью -1 мм (Юн 2 - Юнь-Ягинское 2, Юн 4а, б - Юнь-Ягинское 4, нодулярная и вкрапленная руда соответственно, Кч II - Кечпельское И, Хл - Хойлинское).

позволяет высоко оценивать потенциал месторождения на золотоносность.

Изучение технологических свойств минералов руды Юнь-Ягинского месторождения показало, что они характеризуются высокой контрастностью гравитационных свойств и низкой магнитных (табл. 3), что препятствует актуальному сегодня при обогащении магнетитовых руд комбинированию магнитных и гравитационных методов обогащения. Механические свойства силикатных минералов, отличающихся по сравнению с магнетитом высокой твердостью (Н) и низкой хрупкостью (Кхр), наряду с катаклазом рудного минерала негативно отражаются на энергозатратности и селективности процессов рудоподготовки.

Таблица 3

Технологические свойства главных рудообразующих минералов Юнь-Ягинского месторождения

Процесс Технологические свойства Минералы

Мк1 Ро Ру (Згл Ер

дезинтеграция прочностные Н, кгс/мм2 578±35 361±22 1349±236 1220±138 1077±88

Кхр 1,8 1,8 8,2 3,5 2,8

гравитационное гравитационные р, г/см 4,7 4,9» 5,2* 3,9* 3,4*

магнитная магнитные сильно- средне-* слабо-* слабо-* немаг-*

сепарация магнитный магнитный магнитный магнитный нитныи

* по литературным данным; Ро - пирротин, Ру - пирит, От - гранат, Ер - эпидот.

На Хойлинской поисковой площади впервые для высокохромистых хромовых руд установлена принадлежность хромшпинелида к ряду магнезиохромит-ферромагнезиохромит и высокая контрастность рудообразующих минералов по гравитационным и механическим свойствам.

Высокохромистые руды перспективных проявлений Хойлинской поисковой площади существенно различаются по строению и минеральному составу. Они представлены вкрапленными, реже нодулярными текстурными разновидностями. В рудах наблюдается характерная зависимость размера зерен хромшпинелида от текстуры: мелкозернистый хромшпинелид (размер зерен не превышает 1 мм, доля зерен с размером от 0,5 до 1 мм составляет 0,9-27,1 %) формирует бедновкрапленные руды, богатовкрапленные и нодулярные руды содержат значительное количество среднезернистого хромшпинелида (до 40 % зерен размером от 1 до 2 мм) (рис. 5). Для тектонизированных богатых руд (Хойлинское проявление) наблюдается интенсивный катаклаз рудного минерала, формирующий вторичную мелкозернистую структуру руды (рис. 5,6).

Хромшпинелид высокохромистых руд различается не только по размеру, но и по составу и физическим свойствам, что обусловлено преимущественно влиянием метаморфических процессов. Для выявления особенностей воздействия метаморфических процессов на состав и свойства хромшпинелида, в значительной мере определяющие качество хромовой руды, автором использована схема метаморфизма изученных руд (табл. 4), при составлении которой учитывалась как геологическая позиция рудных тел, так и выявленные в рудах минеральные ассоциации, проинтерпретированные с помощью работ Н.И. Брянчаниновой, 2004 и Б.В. Перевозчикова, 2000.

Таблица 4

Особенности метаморфизма высокохромистых руд Хойлинской площади

Рудо-проявление Геологическая позиция Тип руды по содержанию Сер Минералы-индикаторы в рудах Содержание ЕеО в Сер (%) и степень метаморфизма руд * Фация метаморфизма**

Юнь-Ягинское 2 в крупном дунитовом теле средне-вкрапленная Mg-Chl, Liz, неизмененный Csp 15,3 неметаморфизованы зеленосланцевая (t<400'C)

Кеч-пельское И убого- до средневкрап-ленной Cr-Chl, Ant, измененный Csp 21,0 средняя эпидот-роговиковая (войкаритовая, t=450-500"C)

массивная, густовкрап-ленная Cr-Chl, Hzl, слабо измененный Csp 17,1 слабая

Хой-линское зона войкари-тизации густовкрап-яенная Cr-Chl, Hzl, измененный Csp 16,1 слабая

Юнь-Ягинское 4 контакт с телом альби-титов, в зоне оталькования нодулярная вкрапленная тремолит, тальк, сильно измененный Csp 17,5,18,3-22,2 слабая до средней амфибол-роговиковая (тремолитовая, t=680-700"C)

Примечания: * классификация Б.В. Перевозчикова, 2000; ** классификация Н.И. Брянчаниновой, 2004; Mg-Chl и Cr-Chl - магнезиальный к хромсодержащий хлорит, Ant -антигорит, Hzl - хризотил, Liz - лизардит, Csp - хромшпинелид.

Первичный хромшпинелид неметаморфизованных и слабо метаморфизованных высокохромистых руд представлен магнезиохромитом (табл. 5, рис. 7), типоморфными особенностями которого являются: совершенная структура, #Сг=80-81 %, Г=17 % и отсутствие в его составе минала феррохромита. При среднетемпературном метаморфизме возрастает Г и #Сг минерала в первую очередь в краевых частях зерен (до 36 % и 88 % соответственно), содержание Сг20з возрастает до 57,7 %.

Интенсивный вынос из магнезиохромита магния, в меньшей степени алюминия, приводит к его замещению ферромагнезиохромитом: при метаморфизме войкаритовой фации в краевых частях зерен (рис. 8), тремолитовой — во всем их объеме (рис. 9), поэтому от магнезиохромита метаморфогенный ферромагнезиохромит отличается слабо несовершенной мелкоблочной структурой и присутствием структур распада, высокой железистостью и повышенной хромистостью (£=41-54 %, #Сг=83-97 %), более высоким содержанием Сг203 (до 58-67 %) (табл. 5). В целом, среднетемпературный метаморфизм обусловливает следующий тренд состава магнезиохромита: >Ре2+, Ре3+, А13+—► Сг3+ (рис. 10), при этом разрушается структура минерала и появляется неоднородность, увеличивается параметр элементарной ячейки и возрастает удельная магнитная восприимчивость (табл. 5). Увеличение параметра элементарной ячейки (а) хромшпинелидов в ряду магнезиохромит-ферромагнезиохромит, как показывает регрессионный анализ, обусловлено возрастанием содержания СГ2О3 (рис. 11) и снижением содержания АЬОз, содержания железа и магния прямо на его значение не влияют. Установленная зависимость между значением а и содержанием Сг203 (а=0,004сг20з+8,072; И*= 0,894) имеет важное диагностическое значение и позволяет экспрессно определять качество рудных хромшпинелидов Хойлинской площади. Из нашего опыта следует, что при такой оценке требуется различать 16

Таблица 5

Типоморфные особенности магнезиохромита и ферромагнезиохромита высокохромистых руд Хойлинской площади_

Элементный состав, % Физические свойства

и к I а е- э г? Содержание минала, % Петрологические

¡а § Минерал, морфология выделений Н а. А О С и О О и1 и. О й> IX, О й0 £ О О * О О с> О параметры Р-, г/см н, кгс/мм! Кхр X. 10 е

с и и О и и оо 2 и £ 2 < и £ 2 и. и и. #Сг Г м3/кг

Мягнезиохромнт

Юнь-Ягинское 2 (М^,8зРео,п)(Сг1,41А1оЛ5реод4)04 средневкрапленный 57 8,308± 0,001 55,9 9,2 11,1 5,4 18,3 3,7 7СЖ 0 16±2 0 2±2 13±1 0,80 0,17 4,414,43 1373±80 3,0 54

4 (Mgo,»oFeo,гo)(CГ|.47Aio^7FeoJ7)0^ бедно-, убоговкрапленный 21 8,312± 0,003 « Л 57,7 7,2 11,0 7,6 16,6 3,3 73±1 0 6±3 7±3 0 13±1 0,830,88 0,160,24 4,424,67 1460* 128 2,4 78

V О * у ^одаРеапКСг^А^зРео^О, густовкрапленный до сплошных агрегатов 8,300± 0,001 К и 3 о. О (С 55,4 8,9 11,9 6,4 17,6 3,2 69±1 0 14±3 3±1 0 14±1 0,81 0,17 4,414,62 1321±94 2,7 52

Р 2 (М§о.б4реолб)(Сг1,4бА1о,нРео.21)04 убого- до средневкрапленного 57 8,307± 0,001 О 56,7 8,4 8,3 13,5 13,2 3,2 64±3 9±4 0 16±1 0 10±1 0,82 0,36 1425±70 1,9

1 Я X о X ^о,8зРео.17)(СГ|,з4А1о,з<]Рео,2б)04 густовкрапленный до сплошных агрегатов 78 8,301± 0,003 слабо несовершенная 54,1 10,6 11,0 6,4 17,8 3,3 67±0 0 16±3 4±4 0 13±0 0,77 0,17 4,464,64 1490±47 2,9 58

Ферромагнезиохромит

л X 9 » о £ Е в? (Mgo,s)Feo,«XCtl,^2A!0.l8Feo,|(J)0» нодули 16 8,345± 0,005 слабо несовершенная 61-67 2-8 1-7 15-19 9-12 3,03,1 46-59 21-46 0 3-17 0 1-9 0,830,97 0,410,54 4,464,55 1390±92 2,2 126

Хойлинское (Mgo,soFeo^o)(CГ|^oAloJ|FeoJo)04 вдоль трещин, в краевых частях зерен магнезиохромита 3 8,348,35 53-58 6 10-14 18 10 1,82Л 50 21-29 0 и 0 12-20 0,88 0,51 - - - -

магнезиохромиг и метаморфогенный алюмомагнезиохромит, характеризующиеся схожим значением параметра элементарной ячейки (8,300 А), но разным содержанием ценного компонента (рис. 11). Различие между этими видами устанавливается при РФА как по ассоциации алюмомагнезиохромита с реликтами глиноземистых хромшпинелидов, так и по его несовершенной или слабо несовершенной структуре в отличие от совершенной структуры магнезиохромита.

Минеральный состав силикатной составляющей изученных руд в значительной мере определяется степенью их метаморфизма (табл. 4): для зеленосланцевой фации характерны лизардит и магнезиальный хлорит, для войкаритовой - антигорит и хромсодержащий хлорит (в массивных рудах -хризотил) (рис. 12), для тремолитовой - тремолит, тальк, антигорит (рис. 13). Во всех рудах сохраняется реликтовый форстерит, Ео 98-99 % (до 7 % в руде проявления Кечпельское II).

Как показывает изучение технологических свойств рудных и нерудных минералов высокохромистых руд, они контрастны по механическим и гравитационным свойствам (табл. 6), что положительно влияет на эффективность традиционно используемых при обогащении этих руд гравитационных методов, а также будет способствовать селективности процесса дезинтеграции. По магнитным свойствам сравнительно контрастны только хромшпинелиды и силикаты проявления Юнь-Ягинское 4, что обусловлено повышенными значениями удельной магнитной восприимчивости метаморфогенного ферромагнезиохромита (78-126-10"8 м3/кг) и позволяет предположить эффективность применения при обогащении этих руд магнитных методов. Однако главным рудным минералом проявления является магнезиохромит с низкими значениями удельной магнитной восприимчивости (около 52-54-10"8 м3/кг, содержание минерала в руде 21-48 %, ферромагнезиохромита - 14-16 %), поэтому доя наиболее эффективного обогащения руд целесообразно комплексирование гравитационных и магнитных методов.

Таблица б

Технологические свойства главных минералов высокохромистых руд Хойлинской гшощади

Процесс Технологические свойства Mnnq ралы

Csp Fo Srp Chi

дезинтеграция механические Н, кгс/мм2 1393±96 1212±85 147±10 131±35

Кхр 1,9-3,0 4,9 - -

гравитационный гравитационные р, r/CMJ 4,4-4,7 3,22 2,3-2,7 2,65-2,72

магнитная сепарация магнитные X, 10"8 м'/кг 52-126 12-33

Примечание: Fo - форстерит, Srp - серпентин, СЫ - хлорит. 3. Минералогическими критериями экспрессной прогнозной оценки технологических свойств являются: а) для магнетитовых руд - гетерогенность и гранулометрический состав магнетита, особенности пространственного распределения пирита и содержание пирротина, микротвердость рудообразующих силикатов; б) для высокохромистых хромовых руд -текстурная неоднородность, видовое разнообразие хромшпинелида, его гранулометрический состав и степень раскрытия, а также характер замещения форстерита вторичными слоистыми силикатами.

Основным методом обогащения магнетитовых руд является мокрая магнитная сепарация (ММС), необходимым условием эффективности которой является высокая степень раскрытия магнетита (не ниже 90 %, Голивкин, 1997) на этапе

рудоподготовки. При создании технологии обогащения руд Юнь-Ягинского месторождения ЦХЛ Уральского геологического управления в 50-х гг. прошлого столетия выбранная крупность обогащения -0,16 мм обусловила низкую степень раскрытия магнетита и получение низкокачественных по содержанию железа концентратов. Между тем, проведенное изучение гранулометрического состава магнетита показывает, что степень раскрытия минерала более 90 % может быть достигнута только в классе крупности -0,07+0,04 мм (91 %), тогда как в классе -0,16+0,07 мм она составит 85 % при условии высокой селективности процесса дезинтеграции (рис. 2). Таким образом, оптимальной крупностью обогащения руды месторождения является -0,07 мм.

Одним из современных способов, позволяющих повысить селективность процесса рудоподготовки, является способ центробежно-ударного дробления и измельчения (ЦУД), обеспечивающий разрушение руды по межзерновым границам. Этот способ, наряду с традиционным стержневым измельчением (СИ), был впервые исследован для железных руд при установлении оптимальных параметров дезинтеграции руды Юнь-Ягинского месторождения. Сравнение степени раскрытия магнетита в продуктах ЦУД и СИ показало более высокую селективность способа ЦУД (рис. 2). Но и его применение не позволяет повысить глубину обогащения руды с -0,07 до -0,16 мм, так как степень раскрытия магнетита в классе -0,16+0,07 мм составила всего 82 %. В классах -0,07+0,04 и -0,04+0,02 мм раскрытие магнетита при обоих способах рудоподготовки сопоставимо и достаточно для получения качественного концентрата (86-88 и 93-97 % соответственно), поэтому был выбран более экономичный способ СИ до крупности -0,07 мм. Таким образом, результаты изучения гранулометрического состава магнетита позволили надежно спрогнозировать наиболее приемлемую крупность материала для глубокого обогащения.

Изучение прогнозного раскрытия магнетита позволяет не только рекомендовать оптимальную степень измельчения обогащаемой руды, но и в комплексе с данными о неоднородности минерала и содержании в нем железа рассчитывать качество концентрата ММС (при условии полного извлечения магнетита, на практике составляющего не более 98-99 %). Пример такого расчета для руды Юнь-Ягинского месторождения и его сравнение с экспериментальными данными приводится в табл. 7.

Таблица 7

Крупность обогащаемого материала Показатели обогащения, %

наименование прогнозные экспериментальные

-0,07+0,02 мм раскрытие магнетита 91 91

содержание Ре магнетита в концентрате 64 65

содержание Э в концентрате >0,4 1,07

-0,04+0,02 мм раскрытие магнетита 98 97

содержание Ре магнетита в концентрате 68 67

содержание Б в концентрате 0,4 0,7

Сернистость концентратов можно прогнозировать с помощью критерия пространственного распределения пирита и содержания моноклинного пирротина в магнетитовой руде. Пирит в руде находится в тесном срастании с магнетитом, при этом значительная доля (12 %) зерен минерала имеет размер менее 0,07 мм, поэтому концентраты ММС будут засоряться серой сростков сульфида с магнетитом. Результаты минералогического анализа концентратов крупностью -0,07 и -0,04 мм показали, что снижение в них содержания серы с 1,07 до 0,7 % обусловлено более полным раскрытием сростков магнетита с пиритом, содержание которых снизилось в продуктах с 1,5 до 0,2 % соответственно. Также сера будет поступать с ферримагнитным моноклинным пирротином, который, по данным минералогических исследований, полностью извлекается в магнитную фракцию ММС. Учитывая, что содержание пирротина в руде месторождения составляет 0,3 %, то в концентрате его содержание составит около 1 % (пропорционально выходу концентрата), что соответствует содержанию серы 0,4 % (содержание серы в пирротине месторождения составляет 39,7 %).

Минералогические критерии оценки технологических свойств магнетитовой руды обобщены в табл. 8.

Таблица 8

Минералогические критерии оценки технологических свойств _зуды Юнь-Ягинского месторождения_

Минералогический критерий Операция Оценка эффективности операции

механические свойства рудных и нерудных минералов дезинтеграция весьма твердые слабохрупкие нерудные минералы (1077-1220 кгс/мм2, Кхр 2,8-3,5) в ассоциации с твердым слабохрупким магнетитом (578 кгс/мм2, Кхр 1,4) влияют негативно на энергозатратность и селективность

гранулометрический состав магнетита выбор оптимальной крупности обогащения доля магнетита с размером зерен менее 0,07 мм составляет 15 %, то есть степень его раскрытия не ниже 90 % будет достигнута только в классе -0,07+0,04 мм

содержание моноклинного пирротина, взаимоотношения пирита и магнетита ММС содержание серы в концентрате

содержание магнетита выход концентрата

раскрытие магнетита содержание железа в концентрате

неоднородность магнетита

В отличие от магнетитовых, хромовые руды обогащаются преимущественно гравитационными методами, поэтому при их ранней технологической оценке необходимо уделять особое внимание изучению гравитационных свойств. Традиционно эти свойства изучаются с помощью гравитационного анализа, включающего расслаивание в тяжелых жидкостях дробленого и классифицированного материала и последующий оптико-минералогический и химический анализ полученных фракций. Альтернативой этому сравнительно затратному и трудоемкому способу может послужить использование параметров

раскрытия рудного минерала - хромшпинелида, определяемых оптико-минералогическим методом. Следует отметить, что Ю.Г. Гершойгом (1968 г.) подобный способ был использован для прогноза обогатимости магнетитовых руд железистых кварцитов. В случае хромовых руд обоснованность применения параметров раскрытия хромшпинелида для оценки гравитационных свойств основана на следующих предпосылках:

1) концентрат хромовой руды представляет смесь раскрытого хромшпинелида (доля хромшпинелида составляет более 95 %) и богатых сростков (доля минерала более 70 % соответственно), что позволяет рассчитать его теоретический выход;

2) хромшпинелид концентрирует как правило не менее 99 % Сг203 руды и является легко диагностируемым оптическими методами минералом, что позволяет с высокой степенью достоверности переходить от содержания в продукте минерала к содержанию Сг203 (при условии, что известно содержание Сг203 в хромшпинелиде);

3) теоретические выходы продуктов и содержание в них ценного компонента используются для расчета извлечения Сг203.

Сравнение показателей разделения руды (выходы концентратов, содержание в них Сг203) проводилось по результатам гравитационного анализа и расчета параметров раскрытия в измельченном до крупности -1 мм1 материале хромовых руд Хойлинской площади (проявления Юнь-Ягинское 2, 4, Кечпельское II, Хойлинское). Показано, что расхождение показателей не превышает 2,3±1,7 и 3,6±2,8 отн.% (по выходам концентратов и содержанию в них Сг203 соответственно).

Важным минералогическим критерием оценки технологических свойств, кроме традиционной плотности минералов в руде, является также видовой состав хромшпинелида, которым определяется содержание в минерале, а следовательно и в концентрате обогащения, ценного компонента. От видового состава хромшпинелида зависит и его удельная магнитная восприимчивость (табл. 5), обусловливающая целесообразность использования магнитных методов обогащения.

Определение природного гранулометрического состава хромшпинелида и его раскрытия в комплексе с выявлением текстурных особенностей хромовой руды позволяет прогнозировать оптимальную конечную крупность ее обогащения. Этот критерий особенно важен для бедных руд, требующих обеспечения высокой эффективности применения методов глубокого обогащения.

Природный гранулометрический состав хромшпинелида проявлений Хойлинской площади показывает (рис. 5), что обогащение бедных мелкозернистых руд проявлений Юнь-Ягинское 2, 4 будет эффективно проходить в крупности -0,5 мм, а при дезинтеграции остальных руд высокая степень раскрытия рудного минерала будет достигнута при крупности -1 мм, что было подтверждено на измельченном материале. Из данных рис. 14 следует, что наиболее полное раскрытие хромшпинелида достигнуто при дезинтеграции нодулярной руды проявления Юнь-Ягинское 4 (коэффициент раскрытия, К=90 %), отличающейся

1 В сравнении не участвовал материал крупностью -0,074+0 мм, так как с одной стороны, эффективность гравитационных процессов в такой крупности снижается, а с другой стороны, проведение его оптико-минералогического анализа представляет определенные трудности.

наибольшей долей зерен среднезернистого хромшпинелида (более 40 %, рис. 5), а самым низким (68 %) оно оказалось в наиболее мелкозернистой вкрапленной руде проявления Юнь-Ягинское 2.

Степень раскрытия хромшпинелида 80-90 % позволяет сочетать высокое извлечение минерала (более 90 %) с удовлетворительным содержанием хрома в концентрате (не менее 45 % Сг203), поэтому для руд проявлений Хойлинское, Кечпельское II и нодулярных руд Юнь-Ягинского 4 снижение крупности обогащения менее I мм нецелесообразно.

Коэффициент раскрытия хромшпинелида 68-75% во вкрапленных рудах проявлений Юнь-Ягинское 2, 4 при близком к полному извлечении минерала обусловит получение концентрата некондиционного по содержанию хрома, поэтому для них, как и прогнозировалось, оптимальной будет крупность обогащения -0,5 мм.

Таблица 9

Минералогические критерии оценки технологических свойств руд Хойлинской площади

Минералогический критерий Операция Оценка эффективности операции

неоднородная текстура с содержанием хромшпинелида от 1-п до90% предварительное обогащение выделение кускового концентрата и удаление хвостов

механические свойства рудных и нерудных минералов, характер границ срастания дезинтеграция весьма твердый слабохрупкий хромшпинелид (Н=1321-1490 кгс/мм2, Кхр =1,9-3,0) образует срастания по ровным прямолинейным границам с мягкими вторичными силикатами (Н=131-147 кгс/мм2), обусловливая селективность

гранулометрический состав хромшпинелида выбор оптимальной крупности обогащения более 99 % зерен хромшпинелида бедной руды проявления Юнь-Ягинское 2 имеет размер менее 0,5 мм, поэтому крупность ее глубокого обогащения не должна превышать 0,5 мм

степень раскрытия хромшпинелида гравитационное обогащение содержание и извлечение хрома в концентрат, выход концентрата

видовой состав хромшпинелида

магнитное обогащение целесообразность применения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований установлено, что руды Юнь-Ягинского месторождения сложные по составу и строению. При их обогащении наибольшую трудность представляют такие природные особенности, как катаклаз магнетита на тонко-, мелкозернистые фрагменты, его неоднородность и

ассоциация с более твердыми и слабохрупкими рудообразующими силикатами, тесные срастания с пиритом, присутствие в рудах ферримагнитного моноклинного пирротина. Изучение вещественного состава магнетитовой руды современными методами технологической минералогии позволило с высокой степенью достоверности прогнозировать показатели ее глубокого обогащения, что подтверждено при проведении технологических испытаний. Показана высокая эффективность опережающей экспрессной оценки обогатимости магнетитовых руд комплексом современных минералогических методов оптико-геометрического анализа, мессбауэровской спектроскопии и микрорентгеноспектрального анализа.

Изучение хромшпинелидов высокохромистых хромовых руд перспективных проявлений Хойлинской поисковой площади позволило проследить влияние метаморфических процессов на его состав и свойства, в значительной степени определяющие обогатимость руд. Установлено, что при среднетемпературном метаморфизме происходит существенное возрастание содержания в минерале хрома и увеличивается его удельная магнитная восприимчивость. Показано, что достоверное определение видового состава рудообразующих хромшпинелидов и выявление их количественных соотношений требует применения комплекса методов оптической микроскопии, рентгенографического и микрорентгеноспектрального анализов. Предложена альтернатива традиционному дорогостоящему исследованию гравитационных свойств хромовых руд методом гравитационного анализа в виде метода оптико-минералогического анализа, с помощью которого определяются параметры раскрытия хромшпинелида и на этой основе в дальнейшем рассчитываются прогнозные показатели глубокого обогащения.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Азарнова Л.А.. Анашкина H.A. Минералогические методы в прогнозной технологической оценке руд черных металлов // Материалы 3-ей Международной научной школы молодых ученых и специалистов. М.: ИПКОН РАН. 2006. С. 195-197.

2. Азарнова Л.А.. Анашкина H.A., Чистякова Н.И. К вопросу о платинометальной минерализации хромовых руд Хойлинского месторождения (Пол. Урал) II VIII Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Доклады, т. 3. Москва. 2007. С. З-б.

3. Азарнова Л.А. К вопросу о метаморфизме хромшпинелидов Хойлинского рудопроявления // Современные методы комплексной переработки руд и нетрадиционного минерального сырья (Плаксинские чтения), ч. 1. Апатиты: изд-во КНЦ РАН. 2007. С. 180-182.

4. Азарнова Л.А. Микростроение хромшпинелидов Хойлинского рудопроявления Полярного Урала // VI Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том II. М.: Альтекс. 2007. С. 87-89.

5. Азарнова Л.А. Некоторые аспекты технологической минералогии скарновых железных руд Юнь-Ягинского месторождения // Значение исследований технологической минералогии в решении задач комплексного освоения минерального сырья. Петрозаводск: КНЦРАН. 2007. С. 73-75.

6. Азарнова Л.А.. Ожогина Е.Г. Прогнозная минералого-технологическая оценка железных скарновых руд // Проблемы освоения минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых на Полярном Урале. Труды Ш Полярно-Уральской научно-практической конференции. Салехард. 2007. С. 244-247.

7. Азарнова Л.А. Строение магнетита Юнь-Ягинского месторождения и его влияние на обогатимость. Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых // Материалы 4 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. М: ИПКОН РАН. 2007. С. 303-306.

8. Азарнова JI.A. Особенности химического состава хромшпинелидов некоторых хромитовых проявлений северо-запада Войкаро-Сыньинского массива (Полярный Урал) // Актуальные проблемы геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых (тезисы докладов научно-практической конференции молодых ученых и специалистов). М.: ВИМС. 2008. С. 16-17.

9. Прогнозная оценка раскрытия магнетита на ранних этапах изучения вещественного состава скарново-магнетитовых руд / Азарнова JI.A.. Темнов A.B., Ожогина Е.Г. и др. // Разведка и охрана недр. № 3.2008. С. 54-58.

10. Азарнова JI.A.. Кривоконева Г.К., Магазина JI.O. Типоморфизм хромшпинелидов хромовых руд металлургического типа северо-западной части Войкаро-Сыньинского массива (Полярный Урал) // Уральская минералогическая школа - 2008. Минералогия ультрабазитовых комплексов. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН. 2008. С. 3-5.

11. Азарнова Л.А.. Темнов A.B., Ожогина Е.Г. Типоморфные особенности магнетита железных руд известковоскарновой формации и их значение для оценки качества сырья на примере Юнь-Ягинского месторождения (Полярный Урал) // Типоморфные минералы и минеральные ассоциации - индикаторы масштабности природных и техногенных месторождений и качества руд. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН. 2008. С. 3-6.

Заказ №50 Тираж 100 РИС (ВИМС)

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Азарнова, Людмила Александровна

Перечень условных сокращений.

Введение.

1 Технологическая минералогия железных и хромовых руд. Геологическое строение и изученность района Юнь-Ягинского месторождения и Хойлинской поисковой площади.

1.1 Технологическая минералогия железных и хромовых руд.

1.1.1 История и предмет технологической минералогии.

1.1.2 Прогнозная минералого-технологическая оценка — современное направление технологической минералогии.

1.1.3 Технологическая минералогия железных руд.

1.1.4 Технологическая минералогия хромовых руд.

1.2 Геологическое строение и изученность Юнь-Ягинского скарново-магнетитового месторождения.

1.2.1 Положение месторождения в структуре Урала.

1.2.2 Характеристика рудоносности Щучьипского железорудного района.

1.2.3 Геологическое строение Юнь-Ягинского месторождения.

1.2.4 Характеристика изученности вещественного состава и технологических свойств руды Юнь-Ягинского месторождения.

1.3 Геологическое строение и хромовое оруденение Хойлинской поисковой площади.

1.3.1 Общая характеристика Войкаро-Сыньинского массива.

1.3.2 Хромовое оруденение Хойлинской площади.

1.3.3 Характеристика рудных полей, перспективных участков и участков отбора минералого-технологических проб.

2 Минералогические факторы, определяющие технологические свойства скарново-магнетитовой руды Юнь-Ягинского месторождения.

2.1 Текстурно-структурные особенности руды.

2.1.1 Разновидности рудовмещающих пород и руд месторождения.

2.1.2 Структура руды.

2.2 Содержание полезных и лимитируемых компонентов в руде.

2.3 Минеральный состав руды.

2.3.1 Магнетит.

2.3.2 Сульфидная минерализация.

2.3.3 Нерудные минералы.

2.3.4 Технологические свойства рудообразующих минералов.

2.3.5 Поминеральный баланс руды.

3 Минералогические факторы, определяющие технологические свойства высокохромистых хромовых руд Хойлинской поисковой площади.

3.1 Особенности изучения минерального состава хромовых руд.

3.2 Метаморфизм руд.

3.3 Текстурно-сгруктурные особенности руд.

3.4 Минеральный состав руд.

3.4.1 Хромшпинелиды.

3.4.2 Нерудные минералы.

4 Минералогические критерии оценки технологических свойств железных и хромовых руд и их применение в практике геологоразведочных работ и технологических исследований.

4.1 Минералогические критерии оценки технологических свойств скарново-магнетитовой руды Юнь-Ягинского месторождения.

4.2 Прогнозная минералого-технологическая оценка высокохромистых хромовых руд Хойлинской поисковой площади.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Минералогические критерии прогнозной оценки технологических свойств руд черных металлов на примере месторождений железа и хрома Полярного Урала"

Актуальность работы. Укреплению и восполнению существующей в России минерально-сырьевой базы черных металлов должны способствовать проводимые на Полярном Урале поисковые работы на железные и хромовые руды в рамках проекта «Урал промышленный — Урал Полярный» [47, 48]. Особый интерес к этим объектам обусловлен как возрастающей потребностью уральских металлургических комбинатов в местном железорудном сырье, так и существующим общероссийским дефицитом хромовых руд. Среди минерально-сырьевых объектов Полярного Урала особое место принадлежит Юнь-Ягинскому месторождению железа, являющемуся типовым объектом магнетитового оруденения региона, и хромовым рудам Хойлипской поисковой площади, перспективной на выявление промышленных месторождений.

Определению минералогических критериев технологических свойств руд посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных исследователей. Наиболее детально разработаны вопросы взаимосвязи вещественного состава и обогатимости на примере никелевых, железных, оловянных, вольфрамовых, редкометальных и марганцевых руд [9, 32, 35, 36, 57, 74, 77]. Однако проблема обоснованности применения минералогических критериев для технологической оценки руд при проведении ГРР остается недостаточно изученной. До настоящего момента не выявлены критерии, позволяющие достоверно оценивать технологические свойства железных и хромовых руд на раннем этапе их геологического изучения.

4. Обосновать возможность оценки технологических свойств руд комплексом современных методов технологической минералогии.

Фактический материал. Объектом диссертационного исследования являлись руды разведанного Юнь-Ягинского месторождения на этапе его современной технологической и геолого-экономической переоценки и проявлений Хойлинской площади, находящихся на поисковой стадии ГРР. Непосредственный предмет исследования — керн технологических скважин и технологическая проба железной руды Юнь-Ягинского месторождения, минералого-технологические пробы высокохромистых хромовых руд Хойлинской площади, а также продукты их обогащения.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС»). Материал для исследований отобран соискателем при полевых работах на рудопроявлениях Хойлинской площади и при документации керна скважин Юнь-Ягинского месторождения, а также получен от обогатителей ФГУП «ВИМС» в виде минералогических проб и продуктов технологических испытаний. В работе использованы результаты нескольких сотен оптико-минералогических, петрографических и минераграфических анализов, более 200 рентгенографических (к.г-м.н. Г.К. Кривоконева, И.С. Наумова) и микрорентгеноспектральпых анализов (к.г-м.н. Н.И. Чистякова, к.г-м.н. J1.0. Магазина, ИГЕМ РАН), более 200 химических анализов (аналитический отдел ФГУП «ВИМС»). При проведении исследований определены физические свойства минералов руд: плотность, микротвердость и микрохрупкость. Значения удельной магнитной восприимчивости минералов получены д.г-м.н. JI.T. Раковым. Гранулометрический состав рудных минералов определен Н.Н. Кривощековым методом оптико-геометрического анализа с помощью систем анализа изображения на материале более 50 прозрачных и полированных шлифов, в подсчете использованы сотни тысяч зерен. Электронно-микроскопические исследования 8-ми препаратов со сколов сульфидов выполнены д.г.м-н. В.Т. Дубинчуком. Мессбауэровские спектры трех образцов магнетитовой руды и магнетита получены в МИСиСе.

Методы исследований. Основной объем минералогических исследований выполнен в ФГУП «ВИМС» в соответствии с нормативно-методическими документами Научного

Совета по методам минералогических исследований (НСОММИ). Использованы следующие методы исследований.

1. Методы оптической микроскопии для изучения структурных особенностей и минерального состава руд и продуктов их обогащения (оптические микроскопы Nikon Optiphot-Pol и Leica DM RX, стереоскопический микроскоп МБС-10; ОГА минералов проводился с помощью САИ Leica QWin Standard и TomAnalysis). При работе использованы справочники, рекомендации, указания и инструкции [8, 12, 25, 27, 28, 40, 50-53].

2. Метод рентгенографического фазового анализа, в том числе количественного, для определения минерального состава пород и руд, а также продуктов технологических испытаний (рентгеновский дифрактометр XTert PRO MPD). Идентификация минеральных фаз производилась на основе базы данных PDF-2 ICDD и дополнительной справочной литературы. Для количественных измерений использован метод внутреннего стандарта РКФА.

3. Метод рентгепоспектрального микроанализа для изучения элементного состава минералов с помощью сканирующего электронного микроскопа, совмещенного с энерго дисперсионной приставкой (JXA-8100, JSM-5610LV). Приборы позволяют проводить энергодисперсионным методом количественный анализ с полированных образцов, полуколичественный и качественный с рельефных образцов для определения всех элементов тяжелее Li в точке с локальностью от 7 мкм для легкой матрицы и до 1 мкм для матрицы с большим средним атомным номером. Для среднего номера элемента предел обнаружения метода составляет около 0,1 %, для цветных металлов — 0,2 %, для золота - 0,6 %. Для проведения прецизионных измерений использован кристаллодифракционный метод, позволяющий достоверно определять содержания золота не ниже 0,05 %, цветных металлов - не ниже 0,02 %.

4. Метод растровой электронной микроскопии для выявления форм нахождения золота в сульфидных минералах (электронный микроскоп Tesla BS 310).

5. Метод мессбауэровской спектроскопии для установления распределение железа в виде двух- и трехвалентной форм в магнетитовой руде, а также для изучения особенностей конституции магнетита. Для проведения измерений использован

СП спектрометр электродинамического типа с источником Со в матрице хрома, полученные спектры обрабатывались с помощью программы «Univem MS». Изомерный сдвиг определялся относительно a-Fe.

6. Методы определения физических свойств минералов:

- объемометрическим методом в барометрической трубке на установке М.М. Василевского определена плотность [59];

- каппометрическим методом на установке Kappabridge KLI-2 с напряженностью поля 300 А/м измерена удельная магнитная восприимчивость;

Научная новизна работы.

Практическая значимость.

2. Новые данные по минеральному составу и строению руды Юнь-Ягинского железорудного месторождения и результаты минералогического изучения продуктов обогащения позволили обосновать схему ее технологического передела — выбрать способ рудоподготовки и оптимальную крупность измельчения перед глубоким обогащением, что внесло свой положительный вклад в результаты технологической и геолого-экономической переоценки месторождения.

Основные защищаемые положения.

1. На скарновом месторождении Юнь-Ягинское впервые выявлены сложные строение и состав руд, обусловленные тонко-, мелкозернистой структурой и гетерогенностью магнетита, его тесной ассоциацией с твердыми алюмосиликатами и сульфидами железа - пиритом, моноклинным пирротином.

2. На Хойлинской поисковой площади впервые для высокохромистых хромовых руд установлена принадлежность хромшпинелида к ряду магнезиохромит-ферромагнезиохромит и высокая контрастность рудообразующих минералов по гравитационным и механическим свойствам.

3. Минералогическими критериями экспрессной прогнозной оценки технологических свойств являются: а) для магнетитовых руд - гетерогенность и гранулометрический состав магнетита, особенности пространственного распределения пирита и содержание пирротина, микротвердость рудообразующих силикатов; б) для высокохромистых хромовых руд — текстурная неоднородность, видовое разнообразие хромшпинелида, его гранулометрический состав и степень раскрытия, а также характер замещения форстерита вторичными слоистыми силикатами.

2007 гг., Управление по недропользованию по Ямало-Ненецкому АО), «Минералого-технологическая оценка хромовых руд перспективных проявлений Хойлинской площади» (2007-2008 гг., Управление по недропользованию по Республике Коми, ЗАО «МИРЕКО»).

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на 3-ей и 4-ой научных молодежных школах «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (Москва, 2006, 2007 гг., отмечены грамотами за лучший доклад), на VI-ом Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2007 г.), на конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2007 г.), на совещании «Плаксинские чтения-2007» (Апатиты, 2007 г., доклад отмечен дипломом), на П-ом Российском семинаре по технологической минералогии (Петрозаводск, 2007 г), на 9th Biennial SGA meeting «Mineral exploration and research: digging deeper» (Ирландия, Дублин,

2007 г.), на III-сй Полярно-Уральской научно-практической конференции (Салехард, 2007 г.), на конференции «Минерально-сырьевая база черных, легирующих и цветных металлов России и стран СНГ: проблемы и пути развития» (Москва, 2007 г.), на «Неделе горняка» (Москва, 2008 г.), на школе молодых ученых «Актуальные проблемы геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых» (Москва, 2008 г.), на Уральской минералогической школе (Екатеринбург,

2008 г.).

Список публикаций по теме диссертации:

1. Азарнова JI.A., Анашкина Н.А. Минералогические методы в прогнозной технологической оценке руд черных металлов // Материалы 3-ей Международной научной школы молодых ученых и специалистов. М.: ИПКОН РАН. 2006. С. 195-197.

2. Азарнова JI.A., Анашкина Н.А., Чистякова Н.И. К вопросу о платиномегальной минерализации хромовых руд Хойлинского месторождения (Пол. Урал) // VIII Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Доклады, т. 3. Москва. 2007. С. 3-6.

3. Азарнова JI.A. К вопросу о метаморфизме хромшпинелидов Хойлинского рудопроявления // Современные методы комплексной переработки руд и нетрадиционного минерального сырья (Плаксинские чтения), ч. 1. Апатиты: изд-во КНЦ РАН. 2007. С. 180182.

4. Азарнова JI.A. Микростроение хромшпинелидов Хойлинского рудопроявления Полярного Урала // VI Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том II. М.: Альтекс. 2007. С. 87-89.

5. Азарнова JI.A. Некоторые аспекты технологической минералогии скарновых железных руд Юнь-Ягинского месторождения // Значение исследований технологической минералогии в решении задач комплексного освоения минерального сырья. Петрозаводск: КНЦ РАН. 2007. С. 73-75.

6. Азарнова JI.A., Ожогина Е.Г. Прогнозная минералого-технологическая оценка железных скарновых руд // Проблемы освоения минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых на Полярном Урале. Труды III Полярно-Уральской научно-практической конференции. Салехард. 2007. С. 244-247.

7. Азарнова JI.A. Строение магнетита Юнь-Ягинского месторождения и его влияние на обогатимость. Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых // Материалы 4 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. М: ИПКОН РАН. 2007. С. 303-306.

9. Прогнозная оценка раскрытия магнетита на ранних этапах изучения вещественного состава скарново-магнетитовых руд / Азарнова JI.A., Темнов А.В., Ожогина Е.Г. и др. // Разведка и охрана недр. № 3. 2008. С. 54-58.

10. Азарнова JI.A., Кривоконева Г.К., Магазина JI.O. Типоморфизм хромшпинелидов хромовых руд металлургического типа северо-западной части Войкаро-Сыньинского массива (Полярный Урал) // Уральская минералогическая школа - 2008. Минералогия ультрабазитовых комплексов. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН. 2008. С. 3-5.

11. Азарнова JI.A., Темнов А.В., Ожогина Е.Г. Типоморфные особенности магнетита железных руд известковоскарновой формации и их значение для оценки качества сырья на примере Юнь-Ягинского месторождения (Полярный Урал) // Типоморфные минералы и минеральные ассоциации - индикаторы масштабности природных и техногенных месторождений и качества руд. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН. 2008. С. 3-6.

Структура, объем и содержание работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы (101 наименование). Общий объем работы составляет 139 страниц, в том числе 36 рисунков и 38 таблиц. Во введении обоснована актуальность работы, определены цели, задачи, а также показана практическая значимость исследований, сформулированы защищаемые положения. В первой главе проведен анализ исследований в области технологической минералогии хромовых и железных руд и достижений в области их прогнозной минералого-технологической оценки, а также охарактеризовано геологическое строение Юнь-Ягинского месторождения и Хойлинской поисковой площади, состояние изученности вещественного состава их руд. Вторая глава посвящена подробному описанию минералогических факторов, определяющих технологические свойства скарново-магнетитовой руды Юнь-Ягинского месторождения. В третьей главе рассмотрен минеральный состав и строение хромовых руд Хойлинской площади и их влияние на обогатимость, уделяется внимание особенностям определения количественного минерального состава руд. В четвертой главе определены минералогические критерии, влияющие на эффективность технологических процессов и качество продуктов обогащения изученных руд, а также приведены данные, обосновывающие эффективность использования метода оптико-минералогического анализа для прогнозирования гравитационных свойств хромовых руд. В заключении обобщены основные научные и практические результаты работы.

За постоянное внимание, помощь в проведении исследований и решении организационных вопросов автор благодарит научного руководителя доктора геолого-минералогических паук Е.Г. Ожогину. Большую роль в развитии автора как исследователя сыграли также его учителя: кандидат геолого-минералогических наук В.И. Кузьмин, доктора геолого-минералогических наук Э.М. Спиридонов и В.Т. Дубинчук. Автор глубоко признателен сотрудникам минералогического, технологического отделов и отдела черных металлов ФГУП «ВИМС» за помощь при выполнении работы и за участие в обсуждении ее результатов: кандидату геолого-минералогических наук Г.К. Кривоконевой, И.С. Наумовой, Н.Н. Кривощекову, кандидату геолого-минералогических А. А. Каздыму, кандидату технических наук В.В. Звереву, доктору технических наук Ю.С. Кушпаренко, кандидату геолого-минералогических наук В.И. Николаеву. Большая помощь в полевой экспедиции на проявления Хойлинской площади оказана автору главным геологом ЗАО «МИРЕКО» В.М. Маковым и начальником Западно-Войкарской ГПП В.Г. Котельниковым. Кандидату физико-математических наук А.А. Рогожину и доктору геолого-минералогических наук И.Г. Печенкину автор благодарен за постоянное внимание и предоставленную возможность посетить ряд научных конференций в России и за рубежом. В заключение хочется с особым чувством поблагодарить кандидата геолого-минералогических наук А.В. Темнова, всемерно поддерживавшего автора на протяжении всей работы над диссертацией.

Заключение Диссертация по теме "Минералогия, кристаллография", Азарнова, Людмила Александровна

Заключение

1. Выполненное исследование представляет всестороннюю характеристику состава и строения железных и хромовых руд перспективных минерально-сырьевых объектов Полярного Урала - Юнь-Ягинского месторождения и Хойлинской поисковой площади. В работе показано влияние установленных особенностей вещественного состава изученных руд на эффективность технологических методов и на этом основании определены минералогические критерии оценки технологических свойств.

2. Изучение магнетитовых руд Юнь-Ягинского месторождения показало: руды обладают сложной катакластической тонко-, мелкозернистой (доля фрагментов магнетита размером менее 1 мм составляет 84 %, менее 0,1 мм - 32 %) структурой, осложненной процессами замещения и цементации магнетита пиритом; главный ценный компонент руды — железо, образует магнетит (67 отн.%), участвует в строении силикатов (29 отн.%) и сульфидов (4 отн.%); единственная лимитируемая примесь - сера, образует сульфиды, представленные главным образом пиритом (90 oth.%S руды), реже моноклинным пирротином (8,5 отн.% S) и халькопиритом (1,5 отп.% S); попутные потенциально ценные компоненты (Со, Аи) распределены между рудными минералами: основная масса кобальта приурочена к пириту (77 отн.%), также в виде микропримеси он входит в состав пирротина и магнетита, золото в виде микронных включений самородной фазы диагностировано в халькопирите, реже в пирротине и пирите;

У главный рудный минерал — магнетит, представлен двумя генерациями, различающимися по форме выделения при одинаковом элементном составе и близких физических свойствах: по составу минерал близок к стехиометрии, но неоднороден по строению в связи с микронными включениями граната и пироксена, обусловливающими снижение содержания железа в минерале до 70,4 %; технологические свойства рудных и нерудных минералов характеризуются высокой контрастностью магнитных свойств и низкой гравитационных, что препятствует комбинированию магнитных и гравитационных методов обогащения; механические свойства силикатов, отличающихся по сравнению с магнетитом более высокой твердостью и низкой хрупкостью, наряду со сложной структурой руды, негативно отражаются на энергозатратности и селективности процессов рудоподготовки.

3. Особенности гранулометрического состава магнетита, его неоднородность, тесная ассоциация с пиритом и присутствие в руде моноклинного ферримагнитного пирротина использованы при прогнозировании оптимальной крупности измельчения материала руды

128

Юнь-Ягинского месторождения для последующего глубокого обогащения и расчета его показателей. Прогнозные показатели в целом соответствуют экспериментальным, что подтверждает высокую степень достоверности прогноза технологических свойств магнетитовых руд на основании этих минералогических критериев.

4. Минералогические критерии опережающей экспрессной оценки технологических свойств магнетитовых руд определяются комплексом современных минералогических методов ОГА, мессбауэровской спектроскопии и МРСА.

5. Исследование состава и строения высокохромистых хромовых руд Хойлинской площади показало: строение руд довольно разнообразно и отличается характерной зависимостью размера зерен хромшпинелида от типа текстуры: мелкозернистый хромшпинелид (размер зерен не превышает 1 мм, доля зерен с размером от 0,5 до 1 мм составляет 0,9-27,1 %) формирует бедновкрапленные руды, богатовкрапленные и нодулярные руды содержат значительное количество среднезернистого хромшпинелида (до 40 % зерен размером от 1 до 2 мм), при этом в тектонизированных богатых рудах наблюдается вторичная катакластическая мелкозернистая структура; вариации состава и свойств высокохромистых хромшпинелидов в значительной степени обусловлены воздействием метаморфизма: воздействие среднетемпературных метаморфических процессов войкаритовой и тремолитовой фации приводит к возрастанию #Сг и f (от £=17 %, #Сг=80-81 % до f=41-54 %, #Сг=83-97 %) первичного магнезиохромига и его переходу в ферромагнезиохромит, при этом Mg2+ замещается на Fe ; Fe , А1 - на Сг , разрушается структура минерала и появляется его неоднородность, возрастает содержание Сг2Оз (с 55 до 67 %) и пропорционально увеличивается параметр элементарной ячейки от 8,300 до 8,34-8,35 А (а(А)=0,004Сг20з(%)+8,072; достоверность линейной аппроксимации R2=0,894), что имеет типоморфное и важное диагностическое значение; минеральный состав силикатной составляющей руд определяется преимущественно степенью их метаморфизма: для зеленосланцевой фации характерны лизардит и магнезиальный хлорит, для войкаритовой — аитигорит и хромсодержащий хлорит (в массивных рудах - хризотил), для тремолитовой - тремолит, тальк, антигорит,при этмо, как правило, в рудах сохраняется реликтовый форстерит; рудные и нерудные минералы контрастны по механическим и гравитационным свойствам, что способствует селективности процесса дезинтеграции и положительно влияет на эффективность традиционно используемых при обогащении хрмовых руд гравитационных методов; по магнитным свойствам сравнительно контрастны только хромшпинелиды и силикаты руд проявления Юнь-Ягинское 4, что обусловлено повышенными значениями удельной магнитной восприимчивости метаморфогенного ферромагнезиохромита (78-126' 10"8 м3/кг) и позволяет предположить эффективность применения при обогащении этих руд комбинированных магнитных и гравитационных методов.

6. Исследование гравитационных свойств хромовых руд Хойлинской площади показало принципиальную возможность их прогнозирования на основе параметров раскрытия хромшпинелидов. Сравнение показателей разделения руд по результатам традиционного ГА и рассчитанных с помощью параметров раскрытия хромшпинелидов показало, что их расхождение не превышает 2,3±1,7 и 3,6±2,8 отн.% (по выходам концентратов и содержанию в них Сг2Оз соответственно).

7. Важным минералогическим критерием оценки технологических свойств высокохромистых хромовых руд, кроме традиционной плотности минералов, является также видовой состав хромшпинелида, которым определяется содержание в минерале, а, следовательно, и в концентрате обогащения, ценного компонента. От видового состава зависит и, удельная магнитная восприимчивость, повышенные значения которой обусловливают целесообразность применения магнитных методов обогащения. Показано, что достоверное определение видового состава рудообразующих хромшпинелидов и выявление их количественных соотношений требует применения комплекса методов оптической микроскопии, РФА и МРСА.

8. Определение природного гранулометрического состава хромшпинелида и степени его раскрытия позволяет прогнозировать оптимальную крупность обогащения хромовой руды. На основании этих данных обоснована оптимальная конечная крупность глубокого обогащения для вкрапленных руд проявлений Юнь-Ягинское 2 и 4 - -0,5 мм, и для руд проявлений Хойлинское, Кечпельское II и нодулярных руд проявления Юнь-Ягинское 4 --1 мм.

9. На основании результатов проведенных исследований рекомендуется опережающая экспрессная оценка технологических свойств магнетитовых и высокохромистых хромовых руд на раннем этапе их геологического изучения с помощью выявленных минералогических критериев, определяемых комплексом современных методов технологической минералогии.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Азарнова, Людмила Александровна, Москва

1. Азарнова Л.А., Анашкина Н.А., Чистякова Н.И. К вопросу о платинометальной минерализации хромовых руд Хойлинского месторождения (Пол. Урал) // VIII Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле", т.З. М., 2007. 3-6.

2. Азарнова Л.А. Микростроение хромшпинелидов Хойлинского рудопроявления Полярного Урала // VI Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том П. - М.: Альтекс, 2007. 87-89.

3. Азарнова Л.А. Строение магнетита Юнь-Ягинского месторождения и его влияние на обогатимость. Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых // Материалы 4 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. М: ИПКОН РАН, 2007. 303-306.

4. Атлас структур и текстур руд / Талдыкин СИ., Гончарик Н.Ф., Еникеева Г.Н. и др. М.: Госгеолтехиздат, 1954. 267 с.

5. Баданина И.Ю. Вещественный состав и технологические свойства руд скарново- грейзенового месторождения Северный Катпар. СПб, 1998. 16 с.

6. Баклаев Я.П. Металлогения скарново-магнетитовых месторождений Урала. Екатеринбург: УрО РАН. 1996. 66 с.

7. Барский Л.А., Данильченко Л.М. Обогатимость минеральных комплексов. М.: Недра. 1977. 240 с.

8. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М.: Госгеолтехиздат, 1956. 558 с.

9. Блисковский В.З. Обогатительная минералогия - самостоятельный раздел минералогической науки // Вещественный состав фосфоритовых руд. М.; 1975. 3-29.

10. Бродская Р.Л. Геометрическая и энергетическая характеристики минеральных индивидов в агрегатах (стереологическое обоснование) // Технологическая минералогия главнейших промышленных типов месторождений. Л.: Наука, 1987. 23-28.

11. Брянчанинова Н.И. Серпентины и серпентиниты Полярного Урала. Сыктывкар, 2004. 44 с.

12. Вахрушева Н.В. Метаморфизм хромитоносных гипербазитов Полярного Урала. Екатеринбург, 1996. 24 с.

13. Вещественный состав и обогатимость железных руд. М.: Недра. 1965. 203 с.

14. Виды и последовательность минералогических исследований для обеспечения технологических работ. Методические указания НСОММИ, ВИМС, М., 1990. 63 с.

15. Гершойг Ю.Г. Вещественный состав и оценка обогатимости бедных железных руд. М.: Недра, 1968.200 с.

16. Гинзбург А.И. Технологическая минералогия - важнейшее направление минералогических исследований // Технологическая минералогия главнейших промышленных типов месторождений. Л.: Наука, 1987. 3-9.

17. Гинзбург А.И., Александрова И.Т. Технологическая минералогия - новое направление минералогических исследований. Разведка и охрана недр. № 3. 1974. 36-40.

18. В.А. Глазковский. Геолого-минералогические основы технологической оценки руд месторождений железа различного генезиса. М.: Госгеолтехиздат. 1954. 182 с.

19. Глазковский В.А., Доливо-Добровольский В.В. Изучение вещественного состава руд в целях обогащения. ОБТИ ин-та Механобр, сообщение №5 (13). М.: Металлургиздат, 1946. 47 с.

20. Голивкин Н.И., Медведовский Я., Ефремов Д.М. Минеральное сырье. Железо. М.: ЗАО «Геоинформмарк». 1997. 94 с.

21. Гранулометрический анализ объектов в микрооптических препаратах на основе компьютерных технологий с использованием анализатора изображений. Инструкция НСОММИ № 49. ВИМС, М., 1999. 14 с.

22. Дир У .А., Хауи Р. А., Зусман Дж. Породообразующие минералы. Т. 1. Ортосиликаты и кольцевые силикаты. М.: «Мир». 1965. 371 с.

23. Дир У .А., Хауи Р.А., Зусман Дж. Породообразующие минералы. Т. 2. Цепочечные силикаты. М.: «Мир». 1965. 405 с.

24. Додин Д.А., Чернышов Н.М., Яцкевич Б.А. Платанометальные месторождения России. СПб.: Наука, 2000. 755 с.

25. Дубинчук В.Т. Электронная микроскопия в исследовании процессов обогащения руд // Исследование строения и фазового состава минеральных объектов комплексом физических методов для решения технологических задач. М., 1981. 84-95.

26. Железорудная база России / Л.К. Антоненко, Г.И.Архипов, И.А.Бергман и др.; гл. ред. В.П.Орлов. М.: ЗАО «Геоинформмарк». 1998. 842 с.

27. Иванов О.П., Кушпаренко Ю.С., Маршукова Н.К. Технологическая минералогия оловянных руд. Л.: Наука. 1989.

28. Изоитко В.М. Технологическая минералогия вольфрамовых руд. Л., Наука. 1989. 282 с.

29. Изоитко В.М. Технологическая минералогия и оценка руд СПб.: Наука, 1997. 582 с.

30. Изучение вещественного состава и обогатимости железных руд. М., Недра. 1976.

31. Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям железных руд. М., 1983.40 с.

32. Исследования и проблемы освоения хромитовых платиносодержащих руд месторождений Полярного Урала / Петров Г.В. Гурская Л.И. Грейвер Т.Н. и др. // Обогащение руд. №5. 2004.

33. Касаткин Н.Ф. О влиянии структурно-текстурных особенностей железных руд на технологию и экономику обогащения их. Разведка недр. 1946, №4. 5-11.

34. Количественный минералогический анализ дробленых руд. Инструкция № 19-М. ВИМС, М. 1990. 23 с.

35. Корницкий А.И. Влияние характера внутренних границ в минеральном агрегате на полноту раскрытия сростков при дезинтеграции // Обогащение руд. №6. 2002.

36. Кузьмин В.И., Ожогина Е.Г. Прикладная минералогия в решении задач совершенствования минерально-сырьевой базы России. Разведка и охрана недр. 11/2002. 9-13.

37. Лебедева СИ. Микротвердость минералов. М., «Недра», 1977. 118 с.

38. Лисицын А.Е., Остапенко П.Е. Минеральное сырье. Хром // Справочник. М.: ЗАО «Геоинформмарк». 1999. 25 с.

39. Макеев А.Б. Минералогия альпинотипных ультрабазитов Урала. СПб.: Наука. 1992. 197 с.

40. Макеев А.Б., Перевозчиков Б.В., Афанасьев А.К. Хромитоносность Полярного Урала. Сыктывкар. 1985. 152 с.

41. Машковцев Г.А., Кременецкий А.А. Минерально-сырьевая база черных и легирующих металлов России // Разведка и охрана недр. №3. 2008. 14-16.

42. Машковцев Г.А., Кустов Ю.Е. Перспективы минерально-сырьевого обеспечения проекта «Урал Промышленный - Урал Полярный» // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. №2. 2007. 14-18.

43. Мейерович А.С., Меретуков М.А. Технологическая минералогия благородных металлов. М., 1992. 45 с.

44. Методы минералогических исследований: Справочник / под ред. А.И. Гинзбурга. М.: Недра, 1985.480 с.

45. Минералогические методы поисков и оценки месторождений рудных полезных ископаемых / Кузьмин В.И., Болохонцева СВ., Ожогина Е.Г. и др. М:, ВИМС. 1999. 195 с.

46. Минералы. Справочник / под ред. Чухрова Ф.В., Смольянинова Н.Н. Т. 3. вып. 3. М.: Наука. 1981.398 с.

47. Морфострукгурный анализ руд, горных пород и техногенного сырья с применением автоматического анализатора изображений. Методические рекомендации НСОММИ №154. М.,ВИМС. 2005.

48. Ожогина Е.Г., Котова О.Б., Чантурия Е.Л. Роль технологической минералогии в прогнозной оценке качества минерального сырья и его глубокой и комплексной переработке // Горный журнал. №2. 2007.

49. Ожогина Е.Г. Технологическая минералогия труднообогатимых марганцевых руд России. М., 2002. 50 с.

50. Определение микрохрупкости минералов. Методические рекомендации НСОММИ №35.ВИМС,М., 1990. 7 с.

51. Определение плотности минералов объемометрическим методом (в барометрической трубке). Методическая инструкция № 31 НСОММИ. ВИМС. М., 1991.

52. Павлов Н.В., Кравченко Г.Г., Чупрынина И.И. Хромиты Кемпирсайского плутона. М.: Наука. 1968. 177.

53. Перевозчиков Б.В. Геолого-промышленные типы хромитовых месторождений в альпинотипных гипербазитах // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: материалы региональной научно-практической конференции. Пермь. 2000.

54. Перевозчиков Б.В. Реестр хромитопроявлений в альпинотипных ультрабазитах Урала. Пермь. 2000. 474 с.

55. Платиноиды хромитоносных массивов Полярного Урала: монография / Л.И. Гурская, Л.В. Смелова, Л.Р. Колбанцев и др. - СПб. : ВСЕГЕИ, 2004. 305 с.

56. Петрова Л.В. Исследование состава магнетита и влияние его на качество железного концентрата. Обогащение руд, 1975, № 3. 42-45.

57. Пирогов Б.И., Пирогова В.В. Минералогическое исследование железных и марганцевых руд. М.: Недра, 1973. 214 с.

58. Пирогов Б.И. Роль минералогических исследований в обогащении руд. Минералогический журнал, 1982, т. 4, №1. 81-92.

59. Пирогов Б.И. Технологическая минералогия — вчера, сегодня, завтра // Минералогические исследования и минерально-сырьевые ресурсы России (Доклады Годичного собрания РМО), 2007. 78-80.

60. Поиски, разведка и оценка хромитовьгх месторождений / под ред. Т.А. Смирновой, В.И. Сегаловича. М.: Недра. 1987. 166 с.

61. Прогнозная оценка раскрытия магнетита на ранних этапах изучения вещественного состава скарново-магнетитовых руд / Азарнова Л.А., Темнов А.В., Ожогина Е.Г. и др. // Разведка и охрана недр. №3. 2008. 54-58.

62. Прогнозная технологическая оценка минерального сырья на ранних стадиях геологоразведочных работ / Борискин В.П., Грекулова Л.А., Кушпаренко Ю.С. и др. // Разведка и охрана недр. №11. 2000. 44-50.

63. П. Рамдор. Рудные минералы и их срастания / перевод с нем. под ред. Бетехтина А.Г. М.: Изд-во Ин. Лит. 1962. 1133 с.

64. Ревнивцев В.И. Роль технологической минералогии в развитии сырьевой базы страны и основные задачи ее формирования как нового научного направления // Роль технологической минералогии в развитии сырьевой базы СССР. Л., 1983. 4-20.

65. Сидоренко Г.А. Роль технологической минералогии в развитии сырьевой базы страны // Применение технологической минералогии для повышения эффективности использования минерального сырья. Сборник трудов. М, 1987. 10-16.

66. Сидоренко Г.А., Александрова И.Т., Петрова Н.В.. Технологическая минералогия редкометалльных руд. СПб.: Наука, 1992. 236 с.

67. Станов С., Митрофанов П.В. Методы минералогического исследования золотосодержащих руд с целью выявления их технологических свойств. ГИНЗолото, 1936, вып. 3. 62 с.

68. Структурно-текстурные особенности эндогенных руд / под ред. Бетехтина А.Г. и Шадлуна Т.Н. Изд-во «Недра», Москва, 1964. 597 с.

69. Технологическая минералогия железных руд / Пирогов Б.И., Поротов Г.С., Холошин И.В. и др. Л.: Наука, 1988. 304 с.

70. Толканов О.А. Вещественный состав хромовых руд и его влияние на процесс их карботермического восстановления. Челябинск. 2001. 19 с.

71. Трубачев А.И. Технологическая минералогия. Чита: ЧитГУ. 2006. 197 с.

72. Хромиты СССР. Т. I-U. Изд-во АН СССР. 1937-1940 г.

73. Хром Казахстана / Гриненко В.И., Поляков О.И., Гасик М.И. и др. М.: Металлургия, 2001.416 с.

74. Чантурия В.А., Башлыкова Т.В. Технологическая оценка минерального сырья с помощью автоматического анализа изображения. Горный вестник. № 1. 1998. 37-52.

75. Н.Ф. Челищев. Основные направления технологической минералогии // Изв. АН СССР, сер. Геол. 1977. №11. 86-94.

76. Чернышева Л.В., Смелянская Г.А., Зайцева Г.М.. Типоморфизм магнетита и его использование при поисках и оценке рудных месторождений. М. Недра, 1981. 235 с.

77. Barbery G; Bloise R; Gateau С; Reinhart С 1С AM 81. Mineral liberation measurements and their interpretation. Proceedings of the First International Congress on Applied Mineralogy. Special Publication No.7. pp. 469-473.

78. Bentz E Combined morphological and reflectivity measurements for the description of mineral resources using image analysis. 1С AM 81. Proceedings of the First International Congress on Applied Mineralogy. Special Publication No.7. pp. 465-467.

79. King R.P., Schneider C.L.. Stereological correction of linear grade distributions for mineral liberation// Powder Technology. 1998. 98 (1). Pp. 21-37.

80. Oosthuyzen EJ . The application of automatic image analysis to mineralogy and extractive metallurgy. ICAM 81. Proceedings of the First International Congress on Applied Mineralogy. Special Publication No.7, p. 449-464.

81. Kinloch E.D. The role of mineralogy in pilot plant pre-reduction of chromite ores in South Africa. ICAM 81. Proceedings of the First International Congress on Applied Mineralogy. Special Publication No.7, p. 337-349.

82. Process mineralogy of low-grade PGM-bearing chromitites from the Vourinos ophiolite complex, northern Greece / Grammatikopoulus T.A. etc. // Geophysical research abstracts, vol. 8,2006.

83. Zhou J.Y., Cabri L.J. Gold process mineralogy: objectives, techniques, and applications. JOM, July 2004, pp. 49-52. Фондовая:

84. Минералого-технологическая оценка хромовых руд перспективных проявлений Хойлинской площади Полярного Урала / Зверев В.В., Ожогина Е.Г., Темнов А.В. и др. ФГУП «ВИМС», М. 2007.

85. Котельников В.Г. Поисковые работы на хромиты Хойлинской площади Полярного Урала. ЗАО «МИРЕКО», Проект. Сыктывкар, 2006.

86. Разработка методики исследования по определению структурных параметров минералов руд и продуктов измельчения / Кузьмин В.И., Гайдукова B.C., Смольяков А.Р. идр.ВИМС.М., 1991.

87. Технологическая и геолого-экономическая переоценка месторождений металлургических видов минерального сырья с целью повышения их инвестиционной привлекательности / Рогожин А.А., Темнов А.В., Тигунов Л.П. и др. / ФГУП «ВИМС». М., 2007.

88. Технологическая и геолого-экономическая переоценка Юнь-Ягинского скарново- метасоматического магнетитового месторождения (ЯНАО) / Темнов А. В., Кушпаренко Ю.С., Киреев Ф.Ф. и др. ФГУП «ВИМС», Москва, 2007.

Информация о работе

Азарнова, Людмила Александровна
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2008
ВАК 25.00.05

Диссертация

Минералогические критерии прогнозной оценки технологических свойств руд черных металлов на примере месторождений железа и хрома Полярного Урала - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы