Научно-методическое обоснование минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей

Левченко, Елена Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научно-методическое обоснование минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей
ВАК РФ 25.00.05, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Научно-методическое обоснование минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей"

ЛЕВЧЕНКО ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МИНЕРАЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ РОССЫПЕЙ

Специальность 25.00.05 - минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

1 5 СЕН 2011

Москва, 2011

4852870

Работа выполнена в Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ФГУП «ИМГРЭ»)

Научный доктор геолого-минералогических наук

консультант: Кременецкий Александр Александрович

Официальные доктор геолого-минералогических наук оппоненты: Котова Ольга Борисовна

доктор геолого-минералогических наук, профессор Лыгина Талия Зинуровна

доктор геолого-минералогических наук Ожогина Елена Германовна

Ведущая Учреждение Российской академии наук

организация: Геологический институт КНЦ РАН

Защита состоится 28 октября 2011 г. в 11 часов 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 <<Л9у> 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Луговская И. Г.

Постановка задач и актуальность исследовании. Титам и цирконий относятся к стратегическим видам полезных ископаемых и развитие их сырьевой базы для самообеспечения России остро необходимо. Потребности России в титановом и циркониевом сырье удовлетворяются за счет собственного производства не более чем на 2-3%. Россыпи являются наиболее дешевым источником сырья и в мире служат основным промышленным источником титановых минералов и циркона.

По количеству разведанных запасов и прогнозных ресурсов гигаиа и циркония Россия занимает одно и з ведущих мест в мире. Однако все известные рсдкомсталльно-титановыс россыпи России, но сравнению с аналогичными зарубежными месторождениями, характеризуются более сложными горно-г еологическими и гидрогеологическими условиями разработки, несколько худшими технологическими свойствами рудных песков (меньшими размерами рудных минералов, большей глинистостью) и, как следствие, низкой рентабельностью их освоения. Поэтому, при огромных выявленных ресурсах редкометалльно-титановых россыпей в России, эта сырьевая база никак не используется, а титановые минералы и циркон импортируются. Совершенствование технологии и повышение комплексности использования руд -один из главных, если не единственный способ повышения инвестиционной привлекательности российских россыпных месторождений.

Применение методов технологической минералогии при исследовании редкометалльно-титановых рудных песков позволило научно обосновать -эффективную технологию их переработки. Особенно актуальным становятся минералого-технологические исследования руд планируемых к промышленному освоению редкометалльно-титановых месторождений, направленные на выявление новых, ранее неизвестных свойств минералов, использование которых позволит существенно улучшить технологические показатели или сохранить их на достигнутом уровне при заметном снижении качества отрабатываемых руд.

Изучением особенностей состава, строения и свойств редкоме-талльного сырья занимались ведущие ученые геологической отрасли отечественной науки (А.И.Гинзбург, В.И.Ревнивцев, Н.А.Шило, Н.Г'.Патык-Кара, Б.И.Пирогов, С.И.Гурвич, Л.Б.Зубков, Л.Б.Чистов, Ю.А.Полканов, С.Н.Цимбал, Г.А.Сидоренко, Г.К.Кривоконева, В.К.Абулевич, В.А.Даргсвич, В.А.Блинов, Л.П.Рихванов, А.Н.Жсрдсва и многие другие). Зарубежные авторы, в большей степени, обосновывают постановку частных конкретных вопросов, имеющих информационно-справочный характер или описывают конкрет-

ные аппараты, используемые ирк переработки рул.

Цель работы - разработка научно-методических основ минерало-го-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей, определения их технологических свойств и прогнозирования качественных показателей переработки.

Основные задачи.

Установить минералого-технологпческие особенности редкометалльно-титановых россыпей.

Разработать методику минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей и разработки новых технологий их обогащения.

Выявить корреляционные связи главных параметров минерального состава и технологических показателей обогащения руд с целью их применения при минералого-технологичсском картировании.

Определить возможность получения дополнительной товарной продукции при переработке редкометалльно-титановых россыпей и области ее применения в народном хозяйстве.

Защищаемые положения:

1. Минералогическими факторами, позволяющими определять технологические свойства редкометалльно-титановых россыпей на ранних стадиях ГРР, являются гранулярный состав исходных песков и рудных минералов, содержание глинистых фаз, морфоструктурные характеристики рудных минералов и степень их измененное™, наличие полиминеральных агрегатов.

2. Выявлены закономерности соотношения главных рудных -ильменит, рутил, циркон и нерудных минералов, определяющие особенности их пространственного распределения, являющиеся основой минералого-технологического картирования редкометалльно-ги гановых месторождений.

3. Установлена зависимость извлечения ценных компонентов и рудных минералов рсдкомсгаллыю-ти гановых рссыпей от содержания диоксидов титана и циркония, рудных минералов и тяжелой фракции в целом. Разработана система минералогических критериев оперативной оценки технологических свойств при поисках, оценке и разведке редкометалльно-титановых месторождений.

4. Разработаны технологии комплексной переработки редкоме-талльно-титанового сырья, позволяющие, наряду с основными рудными концентратами, получать попутные товарные продукты - золото, глауконит, фосфаты, кварцевые и кварц-полевошнатовые пески, что обеспечивает повышение экономической эффективности освоения месторождений.

Фактический материал, положенный в основу работы, получен автором на протяжении более 30 лег работы в Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ФГУГ1 «ИМГРЭ») и ее производственной базе (Бронницкой ГГЭ). В процессе исследований изучены десятки тысяч проб исходных рудных песков и продуктов их переработки. Были использованы методы: фавигационно-магпитный, оптической микроскопии, включая оптико-геометрический, электронная микроскопия, микрорент! еиоспектральиый, а также результаты реп Iген<» рафнческою количественного фазового анализа (РКФЛ), полученные совместно с другими исследователями. Испытаны физико-химические и физические методы обогащения минерального сырья в лабораторных и промышленных условиях, применялись методы математической статистики. Проанализированы фондовые материалы и научные публикации по теме диссертации.

Научная новизна. Разработаны научно-методические основы определения вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей применительно к оценке технологических свойств и разработке рациональных схем их обогащения.

Установлено, что рудные пески каждой россыпной провинции имеют специфические особенности, выраженные в отличии гранулярного состава исходных песков и рудных минералов, содержании глинистых компонентов, морфоструктурных характеристиках рудных минералов и степени их измененности, наличии полиминеральных агрегатов, и определяющие выбор технологических схем их переработки,

В пределах каждой провинции определены объекты-аналоги соответствующего ранга сходного геолого-нромышлепного типа, что позволяет проводить априорную количественную оценку прогнозных ресурсов новых месторождений и их технологических свойств.

Установлены закономерные связи между -жспрессно определяемыми параметрами вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей и извлечением рудных минералов в концентраты, что позволяет эффективно использовать химико-минералогические показатели для прог нозирования технологических свойств руды.

Полученные данные о составе и свойствах сопутствующих минералов в редкометалльно-титановых россыпях (золото, глауконит, фосфориты) позволили обосновать возможности получения попутной товарной продукции и принципиально новые области ее промышленного применения.

Практическая значимость. Выполненные автором за период 1976-2010 гг. исследования вещественного состава большинства редкометалльно-титановых россыпных месторождений России послужили

материалом для научною обобщения, составившею важный вклад в решение крупной народнохозяйственной чадами но созданию, укреплению и расширению сырьевой базы редких металлов России.

Результаты исследований но технологической минералогии рсдко-металльно-титановых россыпей успешно применялись при совершенствовании технологических схем их переработки, направленном на повышение технологических показателей, качества продукции и степени комплексности использования сырья.

Разработаны и угверждены отраслевые нормативно-методические документы по технологическому опробованию и прогнозной технологической оценке редкометалльно-титановых россыпей на ранних стадиях геологоразведочных работ, которые широко применяются на ряде предприятий отрасли и геологоразведочных ■экспедиций.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации докладывались и обсуждались на 32 собраниях научной общественности: международном геологическом конгрессе (Норвегия, 2008), 15 Международных совещаниях и симпозиумах (Канада, Украина, Москва), 16 всероссийских и региональных совещаниях и семинарах.

Публикации. По теме диссертации самостоятельно и в соавторстве опубликовано 69 печатных работ, в том числе 13 в изданиях, рекомендованных ВАК, пять - в зарубежных изданиях, пять монографий, научно-методические рекомендации НСОМТИ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. В главе 1 дана краткая характеристика минерально-сырьевой базы гитана и циркония в мире и России, а также анализ проблем, связанных с промышленным освоением отечественных редкометалльно-титановых месторождений, остальные главы раскрывают защищаемые положения. Материал изложен на 272 страницах машинописного текста, включающего 105 таблиц и 127 рисунков. Список литературы содержит 214 наименований.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность за полезные советы при обсуждении аспектов и результатов работы член-корр. РАЕН Л.ГТ. Тигунову, докторам геолого-минералогических наук А.А.Кремснецкому, А.А.Головину, Л.З.Быховскому, В.Т. Дубинчуку, И.А. Чижовой, кандидатам геолого-минералогических наук И.Е.Максимюк, Г.К. Кривоконевой, А.ВЛаломову, A.B. Григорьевой. Светлая и благодарная память И.Г. Патык-Кара, с которой было проведено много работ по анализу особенностей вещественного состава россыпных редкомсталлыю-титаиовых месторождений. Автор благодарен за помощь при постановке и проведении научных исследований но теме диссертации сотрудникам отдела технологии ИМГРЭ, отдела

минералогии ВИМС, и «сем содействующим успешному решению целей и чадам работы.

Автор выражает глубокую признательность за поддержку и ценные советы научному консультанту, доктору геолого-мипсрало! ических паук А.А.Кременецкому.

Основным промышленным гином месторождений титана и циркония являются современные и древние прибрежно-морские циркон-рушл-ильменитовые россыпи, которые обеспечиваю г - 60% добычи титана и ~ 95% циркония. С ними в балансовых запасах связано лишь 6,6% диоксида гитана, 48,2% диоксида циркония. Мировые запасы циркониевого (с гафнием) сырья, при систематически проводимых в различных регионах мира поисковых и разведочных работах, постоянно увеличиваются. В мировых подтвержденных запасах гитана (без России), но данным Геологической службы США, на россыпи приходится 80%.

Цирконий практически не образует собственных крупных и богатых месторождений, а заключен в коренных рудах и россыпях вместе с титаном, железом, медью, танталом, ниобием, редкими землями, где являегся одним из основных или нонугным полезным компонентом. Добыча циркония из недр всегда тесно связана с титаном и оценивается по отношению к нему как 1:5 - 1:6. Мировое производство циркониевых концентратов составляет более 1 млн.т в год. Ежегодный рост потребления цирконовых концентратов на 4-5% в год определяется, в основном, возрастающим спросом на них в Китае, где он используется в керамике. Активно растет потребление диоксида циркония и других химических соединений, в меньшей степени - металла и сплавов. Цены на рудные концентраты в последние годы заметно выросли, особенно на рутиловые и циркоковые.

По количеству разведанных запасов и прогнозных ресурсов титана и циркония Россия занимает одно из ведущих мест в мире: общие запасы и ресурсы титана в недрах РФ оцениваются в сотни млн. тонн Ti02, циркония - в десятки млн. тонн Zr02. Балансом РФ учтено двенадцать россыпных месторождений, в т.ч. десять балансовых. Почти все отечественные россыпи - тго комплексные месторождения титана, циркония, кварцевых (кварц-глауконитовых, кварц-нолевошпатовых) песков и каолина, освоение которых даст возможность получать на ряде из них высокотитанистые (хлоридные) концентраты ильменита и рутила, которые требуются в первую очередь для металлургической подотрасли, а также циркоповые концентраты. Наиболее перспективными для освоения являются: на территории Центрально-Европейской

гигано-циркониевой россыпной провинции - [Центральное и Лукоя-повское, Северо-Кавказской - Бешпагирское, Западно-Сибирской Туганское, Георгиевское, Ордынское и Тарское месторождения.

По запасам российские россыпные месторождения относятся к средним, за исключением Центрального месторождения, запасы которого сопоставимы с разрабатываемым Малышевским месторождением на Украине и ВИМ-150 в Австралии. По содержанию «условного ильменита» российские титано-циркониевые россыпи, в целом, сопоставимы со многими, разрабатываемыми за рубежными россыпными месторождениями. Однако, при высокой ценности запасов рудных песков, их извлекаемая ценность в пересчете на концентраты низкая. По ряду причин (большая глубина залегания, невысокая мощность рудного пласта и высокая глинистость, гонкозернис гость рудных минералов) россыпные месторождения России имеют низкие показатели -экономической эффективности освоения (рис. 1).

Тарское

Туганское Ордынское Бешпагирское Лукояновское* Центральное

0 1 2 3 4 5 6

б Тарское

Лукояновское* Туганское Бешпагирское Ордынское Центральное

0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000

Рис. 1. Ценность запасов рудных песков месторождений, млн. USD (а) и извлекаемая ценность 1 т в пересчете на стоимость концентратов USD/тонн (б), * - неучтен ильменит-хромит-гематитовый продукт, сбыг которого в настоящее время проблематичен.

Ключевым направлением решения »той проблемы является со вершенсгвования технолог ических решений, а также методов и мето дик для их осуществления.

Положение 1. Минералогическими факторами, позволяющими определять технологические свойства редкометалльно-тигановых россыпей на ранних стадиях ГРР, являются гранулярный состав исходных песков и рудных минералов, содержание глинистых фаз, морфоструктурные характеристики рудных минералов и степень нх измененное™, наличие нолиминеральных агрегатов.

Комплексом минералого-аналитических методов проведено изучение особенностей вещественного состава наиболее перспективных для освоения россыпных редкометалльно-титановых месторождений: Центральное, Лукояповское, Бешиагирское, Ордынское и Тарское -химический и минеральный состав исходных песков, гранулометрические характеристики, физические, химические и морфосгруктурные свойства рудных минералов. Сопоставление данных показывает, что исходные пески мелко- и тонкозернистые. Выход классов крупности, чаще, не совпадает с распределением полезных компонентов. В песках Центрального месторождения основная доля ТЮ-. и ТхОг, приурочена к классу -0.14+0.1 мм, Лукояновского и Бешпагирского - к классам -0.1 +0.044 мм, в песках Тарского и Ордынского месторождений полезные компоненты концентрируются, в основном, в классе менее 0,074 мм (рис. 2).

К факторам, определяющим технологические свойства россыпных руд, относятся их минеральный состав и распределение рудных минералов в классифицированном материале. Установлено, что рудные минералы тонкозернистые и, в основном, сосредоточены в классах -0,1 +0,074 мм и <0,074 мм (табл. I).

Содержание глинистых мипераюв в целом отвечает распределению шламового гранулометрического класса: наиболее высокое их содержание (15-21%) характерно для Тугапского и Тарского месторождений. В Бешпагирском и Центральном месторождениях оно не превышает 1%, в Ордынском составляег 7%. Существенное значение имеет также распределение но классам крупности вредных минералов-примесей: фосфатов и хромшпинелидов.

Путем сравнительного анализа исследованы свойства главных рудных минералов россыпей и оценено нх влияние на качество концентратов и технологию переработки рудных несков. Для большинства россыпей характерен в значительной степени измененный ильменит, свойства которого сильно отличаются от ильменита неизмененного. Гипергенное преобразование ильменита связано с окислением и выщелачиванием железа. Среди продуктов изменения ильменита отмечены рутил, анатаз, брукит, гематит, промежуточные члены ряда

£ 60

5 X 50

Ч 40

7.0

80 60

С 5

5 40

1.20 е

й о

Центральное

■

■ Выход ■■ТЮ2

ОН

100

+0,56 -0,56+0,25 -0,25+0,14 -0,14+0,1 -0,1+0,074 -0,074+0,044

Лукояновское

□ □

□ Выход ■ТЮ2

□гюг

+0 56 -0 56+0.25 -0.25+0.14 -0.14+0.1 -0.1+0.074 -0.074+0.044 -0.044

Класс, мм

Бешпагирское

□ Выход ■ТЮ2

□ гю 2

+0 56 -0 56+0.25 -0.25+0.14 -0.14+0.1 -0.1+0.074 -0.074+0.044 -0.044

Класс, мм

¿40

§20

Ордынское

.□Л

□=и

О Выход

■ТЮ2

Р2Ю2

+0,56 -0,56+0,25 -0,25+0,14 -0,14+0,1 -0,1+0,074 -0,074+0,044 ^-0,044^

□ выход ■ ТЮ2

агю2

80 60

г?

240

1 и

520 о.

5 о

^ +0,56 -0,56+0,25 -0.25+0.14 -0,14+0,1 -0,1+0,074 -0,074+0,044 -0,044

Класс, мм

Тарское

■

~п И 1

Рис. 2. Распределение ТЮ2 и /Ю2 по классам крупности рудных песков

Таблица I. Распределение рудных минералов но классам крупности

рудных песков редкометалльно-титановых месторождений

Месторождение Класс, мм Выход, % Распределение, %

Ильменит Циркон Рутил

Центральное +0,25 7,86 - -

-0,25+0,14 30,63 0,1 - -

-0,14+0,1 53,18 39,18 14,16 26,12

-0,1+0,074 3,31 57,34 67,27 67,85

<0,074 5,02 3,38 18,57 6,03

Лукояновское +0,25 1,33 - - -

-0,25+0,14 7,09 0,49 0 0

-0,14+0,1 56,3 15,89 6,96 15,0

-0,1+0,074 20,88 24,45 9,5 21,0

<0,074 14,4 59,17 83,54 64,0

Бешпагирское +0,14 1,96 0,04 - -

-0,14+0,1 68,85 7,94 3,03 2,04

-0,1+0,074 20,57 60,04 33,33 56,04

<0,074 6,55 31,98 63,64 41,92

Тарское +0,14 22,85 - - -

-0,14+0,1 51,43 2,2 0,35 0,44

-0,1+0,074 4,42 60,23 44,54 47,7

<0,074 21,3 37,57 55,11 51,86

Малышеве кое +0,25 3,56 0,05 - -

-0,25+0,14 23,33 0,64 2,94 4,17

-0,14+0,1 51,64 12,71 8,82 18,75

-0,1+0,074 3,96 52,34 14,71 56,25

<0,074 17,51 34,26 73,53 20,83

ильменит-гематит, рентгеноаморфная фаза Ре20;*пТ102 * т Н20, псевдорутил Ре/П ОяО.).

Особое место в -»том ряду занимает сложное титановое образование, которое автор, согласно ранее принятой терминологии, называет лейкокссном. Одной из форм выделения ильменита являются продукты распада твердого раствора, образующие пластинчатые и решетчатые структуры в титаномагнетите и гематите. С разной степенью изменения ильменита связаны различия в его химическом составе. Более светлые участки зерна (рис. За) обогащены железом, магнием и марганцем и обеднены титаном.

Наблюдаются деидритовидпые выделения в ильмениговой матрице; микрослоистое строение зерна, в котором каждый из микрослоев

имеет собственный химический состав, отличающийся содержанием основных компонентов и микропримесей (рис. 36). На поверхности некоторых окатанных зерен отмечаются микрокристаллы минеральных фаз, которые представляют собой железо-марганцевые корки (рис. 4а) или минералы группы танталониобатов (рис. 46).

Рис. 3. Разновидности ильмени-тов: а - ильменит «дендритовид-ный», б - тонкослоистый ильменит, в - ильменит с пирофанито-вой компонентой (до 2,71 масс.% Мп), г - лейкоксенизированный ильменит. Процесс лейкоксени-зации идет от периферии к центру происходит вынос Ре и обогащение М^, А1, 81. СЭМ.

Рис. 4. Постседиментационные новообразования на поверхности титановых минералов: а - железо-марганцевые корки на поверхности ильменита, б - минералы группы танталониобатов на поверхности ильменорутила. Изображение в отраженных электронах.

Лейкоксен представлен скрытокристаллическими или аморфными образованиями желтовато-бурого цвета разной интенсивности, иногда серого или коричневого разных оттенков, в редких случаях серовато-белый (как правило, у зерен, образованных по сфену). Отмечается большое разнообразие форм: от округлых хорошо окатанных до осколочных обломков, из которых около 30% зерен представляют собой рыхлые образования, легко разрушающиеся при механическом воздействии.

Характер поверхности и внутреннее строение микроагрегатов лей-коксена отличается большим разнообразием. Встречаются зерна лей-коксена, на поверхности которых развиты более крупные радиально-лучистые агрегаты рутила (рис.5). Отмечены лейкоксеновые образования, как результат перекристаллизации ильменита по титаномагне-титу (рис.6).

Рис. 5. Поверхность лейкоксена: а - со следами растворения на гранях, б -радиально-лучистые агрегаты рутила. Изображение в отраженных электронах.

I - Р^" V.2 Ш ШёйЬ^шЩ Ш Л--|„ 1 ■ I ж' 1 ■к' ^^ 1 ЦвГ'^а

Щ 1 1 ■Рг Шг :; "Я • Щг сд^^Щ^ИИИ и <Ф л

Рис. 6. Последовательные вторичные изменения титановых минералов в ряду «титаномагнетит - лейкоксен»: а- титаномагнетит в начальной стадии выноса магнетитовой составляющей, б, в - ильменит, образованный по тита-номагнетиту с реликтовой структурой, г - лейкоксен с реликтовой структурой титаномагнетита. Изображение в отраженных электронах.

Рутил в россыпях представлен 5 морфологическими разновидностями: рутил однородного состава мало измененный; однородного состава сильно трещиноватый; со множественными включениями силикатов и алюмосиликатов; со множественными включениями нитевидных кристаллов циркона; в сростках с кварцем и хромшпинелидом (рис. 7). Кроме того, в россыпях отмечены зерна вторичного рутила, которые представляют собой агрегаты разнонаправленных кристаллов с силикатами.

Изменение химизма в ряду титановых минералов приводит к изменению физических свойств. Повышение степени измеиешюсти

ильменита характеризуется снижением удельной магнитной восприимчивости. Рутил, но сравнению с ильменитом, характеризуется существенно меньшей изменчивостью физических и химических свойств. Переменный состав титановых минералов, наличие включений и посторонних примесей существенно влияет на качество ильме-нитового и ругилового концентратов.

■к " ' 1 н ■ ^в ^ЗГ

г|Д

Рис. 7. Морфологические разновидности рутила в россыпях: а - кристаллографически правильная форма, б - обломок кристалла, в - штриховка на поверхности грани кристалла, полученная в результате транспортировки в водной среде, г, д - метаморфические рутилы, продукт изменения титановых минералов, е - минеральные фазы на поверхности зерна (силикаты и тонкодисперсные частицы ильменита). Изображение в отраженных электронах.

Для изученных россыпей характерно многообразие кристаллических форм циркона. Морфологически циркон представлен как мало-измененными разностями, сохранившими кристаллографические формы (рис. 8а), гак и обломками кристаллов со следами механической деструкции (рис. 8 в, г). В качестве микровключений в цирконе обнаружены магнетит, ильменит, апатит, рутил, кварц, турмалин, ферриторит. Цирконы, содержащие минералы-включения, в некоторых месторождениях, например, Центральном, составляют 30-40 % от общей массы. На некоторых зернах циркона имеются пленки и примазки оксидов Ре и Мп. Метамиктная разновидность, в которой отмечается более низкое содержание ХгСЬ и высокое - тория и иттрия, обычно присутствует в подчиненном количестве (1-2%). Анализ степени измененное™ циркона позволяет использовать новые технологические решения с целью повышения качества цирконового концентрата.

Рис. 8. Морфологические разновидности циркона. Изображение в отраженных электронах.

Из потенциально-промышленных минералов в россыпях изучены золото, платина, глауконит, алмазы и шпинели.

Из вредных примесей, влияющих на качество рудных концентратов, изучены хромшпинелиды, апатит и монацит.

По изученным признакам месторождения были ранжированы, что позволяет выделить среди них объекты с наиболее привлекательными технологическими параметрами.

Анализ потерь рудных минералов при переработке россыпей показал, что при первичном обогащении основные потери связаны со шламами и хвостами гравитации, что обусловлено, главным образом, тонкозернистостью и глинистостью песков, а на некоторых объектах -наличием сростков, из-за которых возможны большие потери с легкой фракцией (рис. 9). Для наиболее тонкозернистых и глинистых песков объем потерь может достигать 15-16% от исходных рудных песков.

Основные потери рудных минералов на стадии доводки и получения конечных селективных концентратов связаны со степенью измененное™ ильменита, наличием включений в рудных минералах и пленок на их поверхности. Потери в хвостах доводки наиболее характерны для циркона, тогда как потери титановых минералов связаны, в основном, с продуктами электрической и магнитной сепарации, на стадии доводки относительно небольшие (рис. 10).

30 25 20 15 10 5 0

% ШДоля ТЮ2 в классс крупности - (1,044 мм □ Потери ТЮ2 со шламами

Бсшиагирск041с1п ра.1Ы10сЛук0Я110вск"0с Ор;

У ИДоля Хг02 в классе крупности - 0.044 мм

ЬячнЛ

Ьспша гнрскос Центра.

г .Ъкояижкк Op.li

Рис. 9. Содержание ТЮ2 и 2гСЬ в классе крупности -0,044 мм и их потери со шламами

12 ю

8 б 4 2 0

Жй>"

8.09

г............ 1= 5,74 | ____Я-И____

г........... ¿С- ! )|.?4

лг 0,64 : =3 1_ |Й

Рис. 10. Потери полезных компонентов с хвостами доводки

ХгС2

□ Лукояновское

ТЮ2

ШБешпагирское МЦентральное □ Ордынское ПТарское

К факторам, влияющим на потери полезных компонентов, относится форма зерен рудных минералов, так как за счет их удлинения, которое дня большинства из них составляет 2,5-3, эти зерна могут при грохочении остаться на более крупных ситах. На рис. 11, в качестве примера, приведены морфоструктурпые характеристики рудных минералов месторождения Центральное.

С целью выявления особенности свойств основных промышленных минералов, влияющих на технологические показатели переработки руд, были проанализированы: степень измененное™, цвет, форма, размер, морфометрические характеристики, плотность, магнитная восприимчивость, химический состав рудных минералов по 7 месторождениям, включая опубликованные данные по Малышевскому и Туганскому. В исходных песках ряда месторождений выявлено наличие сростков рудных и породообразующих минералов, что особенно характерно для Центрального и Лукояновского месторождений (табл.2).

ильменит

■2*1 -1*03 -0,5* -0.25- -0,125--0.074+ -0.0+4* -002 *0 0.25 0.125 0.074 0.044 0.02

Класс, ыы

рутил

-2*1 -1*05 -0,5* -0,25* -0,125 - 0,074 - 0.044 -0.02*

0.25 0.125 * 0.074 * 0,044 *0.02 0 _Класс, мм

циркон

Рис. 11. Качественное и количественное распределение зерен рудных минералов в рудных песках месторождения Центральное: а - по удлинению, б - по крупности.

О ОТН .%

О ЮС."А

ТГ. 5

Таблица 2. Особенности вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей

Месторождение Особенности вешественного состава Влияние на технологический процесс и области применения

Центральное Относительная крупнозернистость исходных песков и рудных минералов Высокая степень измененное™ ильменита, высокое содержа ние ТЮ: Высокое содержание фосфора в ильменитовом концентрате Повышенная радиоактивность циркона Включения ильменита и магнетита в рутиле, наличие пленок гидроксидов железа на поверхности зерен Высокая доля зерен циркона с микровключениями. Пленки гидроксидов железа на поверхности зерен кварца Необходимость использования новых технологиче ских приемов с целью повышения качества рудны> концентратов Непригодность кварц-полевошпатового песка для использования в стекольной промышленности

Лукояновское Относительная тонкозернистость исходных песков и рудных минералов Включения хромита в ильмените Высокое содержание ¿гО: в рутиле Примазки фосфорита и др. минералов на зернах рутила Пленки гидроксидов железа на поверхности зерен кварца Необходимость использования новых технологиче ских приемов с целью повышения качества рудны> концентратов Невозможность получения ильменитового концентрата Непригодность кварц-полевошпатового песка для использования в стекольной промышленности

Бешнагирское Относительная крупнозернистость исходных песков и рудный минералов Значительная степень измененное™ ильменита, высокое содержание ТЮ: Относительно высокое содержание тория в цирконе Пленки гидроксидов железа на поверхности зерен кварца Необходимость использования новых технологических приемов с целью повышения качества рудных концентратов Непригодность кварц-полевошпатового песка для использования в стекольной промышленности

Ордынское Относительная тонкозернистость исходных песков и рудных минералов Незначительная степень измененное™ ильменита Высокое содержание хрома в ильмените Отсутствие пленок гидроксидов железа на поверхности зерен кварца Необходимость использования новых технологиче ских приемов с целью повышения качества рудны> концентратов Пригодность кварц-полевошпатового песка для использования в стекольной промышленности

Тарское Относительная тонкозернистость исходных песков и рудных минералов Незначительная степень измененное™ ильменита Микровключения титаномагнетита в ильмените Относительно высокое содержание тория в цирконе Отсутствие пленок гидроксидов железа на поверхности зерен кварца Необходимость использования новых технологиче ских приемов с целью повышения качества рудны> концентратов Пригодность кварц-полевошпатового песка для использования в стекольной промышленности

Обобщением данных по вещественному составу редкометаллыю-титаповых месторождений России установлено, что рудные пески каждой россыпной провинции имеют специфические особенности: « россыпях Восточно-Европейской провинции - большое количество вредных примесей в виде фосфатов и хромшнинелидов; наличие сростков рудных минералов с нерудными и микровключений минералов с другими физическими свойствами в зернах рудных минералов; в россыпях Западно-Сибирской провинции - гонкозернис гость рудных песков и рудных минералов, глинистость песков, относительно небольшое количество вредных примесей; в россыпях Северо-Кавказской провинции - относительная крупнозернистосгь исходных песков и рудных минералов, высокая степень сортированное™ песков, низкое содержание глинистой фракции и вредных примесей. В пределах каждой россыпной провинции определены объекты-аналоги соответствующего ранга сходного геолого-промышленного тина, что позволяет проводить априорную количественную оценку технологических свойств новых месторождений.

Положение 2. Выявлены закономерности соотношения главных рудных - ильменит, рутил, циркон и нерудных минералов, определяющие особенности их пространственного распределения, являющиеся основой минералого-технологического картирования редкометалльно-титановых месторождений.

Исходным материалом для исследований послужили данные оптико-минералогических анализов более I ООО геологических проб из 99 скважин, отобранных при проведении ПОР на Восточном участке Центрального месторождения, наиболее подготовленного к эксплуатации, в котором сосредоточено около 30% запасов рудных песков. Характерной особенностью рудных песков является наличие выдержанного горизонта желваковых и галечных фосфоритов мощностью до 30 см в верхней части рудного пласта.

Изучены типоморфные особенности минералов рудного пласта и распределение главных рудных минералов (ильменита, рутила, циркона, суммы титановых минералов в ильменитовом концентрате (ильменита, лейкоксена, сфена и анатаза), условного ильменита (рис. 12) и сопутствующих полезных компонентов (дистен, ставролит, гранат, глауконит - рис. 13).

Общая неоднородность минерального пространства участка выражена через парные отношения главных рудных минералов (ильменит к сумме продуктов его изменения - лейкоксену и нсевдоругилу, циркона к метамиктному циркону, рутила к псевдорутилу) и статистиче-

ский показатель структуры полиминеральных полей, рассчитанный по методу Главных Компонент(ГК) (табл.3, рис. 14).

Рис.12. Распределение условного ильменита: А - горизонт 170 м, Б - горизонт 180 м. 1 — элементы минералогической зональности 1-ого ранга, 2 - то же, 2-ого ранга.

Рис. 13. Распределение глауконита: А - на уровне 1 70 м, Б - на уровне 180 м. 1 - элемент минералогической зональности.

Качество рудных концентратов, оцениваемое по отношениям Ит/1еи+р*еис1ги, ги^сийги и гг/ггтХ соответственно, существенно меняется в пределах участка (табл. 4, 5). Значение показателей Ит/1еи+р*еи(1ги и ги/ръеийг характеризует содержание ТЮ2 в ильме-нитовом и рутиловом концентратах. В пределах площади Восточного участка, измененность и, следовательно, титанистость ильменитового концентрата варьирует значительно. На отдельных горизонтах россыпи коэффициент вариации параметра Ит/1еи+рзеш1ги меняется от 75 до 197 при среднем показателе 82% (табл.5). Повышенное содержание ТЮ2 в ильменитовом концентрате ожидается в западной части участка (рис. 15а).

Таблица 3. Значения Главных компонент, рассчитанные по чрем вариантам: для 5 и 8 признаков (рудных минералов), для 12 признаков (рудных и сопутствующих минералов).

I ГК

2 ГК

3 ГК

Нес

Значение

Псе

Значение

Вес Значение

Число признаков - 5 (Ilm Ru Zr Sph An)\

73.7

IRun44Zrii,vi Птял Sph on, An a, 76f

10.6

/Sph0„,An„.6 /Ilm.a ¡б Zr,n.2 Ru.„¡il_

7.4

/Sph„.si/

Число признаков - 8 (Ilm Ru Leu Pseudru ZrZrmSph An)

57.8

/Ruhm flnt D.mZr(KM

Zrn,ui Sph ».m An,ut Pseudru,,, 7/

13.1

/Pseudruft uLeutibil

6.3

I Pseudru a. S6 /

Число признаков — 12 (llm,em Leu, Ru, Pseudru, Zr,Zrm Sph, An, Garn, Sta, Dis, Glauk)

47.0

/RUl),9jIimieuo,i)2Zrii,79

Sta0,7.i Dis0,72 Sph „ 7An ». 6nZr„,n6 7/

11.9

/leu„6,Pseudru0M Glaukos/

9.0

/Glaukos/

*llm - ильменит, в т.ч. лейкоксенизированный, Leu - лейкоксен, Pseuru — иеевдорутил. Ru - ругил, Zr - циркон,, Spit - сфен. An - анатаз, Garn - ipa-iiar, Sta - ставролит. Dis дистен, Glauk глауконит

Таблица 4. Статистические параметры распределения показателей качества ильмснитового, рутилового и цирконового концентратов

Горизонт, M Минимальные значения, % Максимальные значения, % Среднее значение, % Среднее квадратичное отклонение Коэффициент вариации, %

Д. ильменит/нсевдорутил-Кпейкоксен (ilm/ pseudru + leu)

185 4.15 83.00 15.95 17.95 112.48

180 6.11 91.87 20.67 15.82 76.53

175 7.12 492.00 34.54 66.88 193.5')

170 5.08 1985.00 67.33 266.05 395.14

165 5.62 273.78 35.29 52.21 147.85

Ь. рутил/псевдорутил (ru/pseud ru)

185 5.00 90.00 31.08 23.52 75.66

180 10.00 466.(Ю 54.21 72.93 134.52

175 9.Ô0 652.00 72.65 115.31 158.71

170 8.53 686.00 85.65 168.36 196.57

165 2.7«) 170.00 32.18 28.65 89.03

В. циркон/циркон метамиктиый (zr/zrm»)

185 6.00 23.14 13.36 5.31 39.77

I8Ö 6.27 55.00 21.29 11.57 54.36

175 5.63 3)4.00 26.24 41.56 158.42

170 3.78 47.83 17.13 8.16 47.63

165 t .08 108.00 21.51 17.67 82.14

I Главная Компонента IRu„„ Urn,,- Zro t

А. Го 1 171 „

<\.

и л

с'

]У гА

А ь> 'X

\у м

й —

,, Spli^„ Ant :i Leualt Pseudrua l-I

Б. Го, V ISO Л,

<\, > - ~~1

¿1= — zz_ in 1

г® §5.. Г

mm к л ¡Ш Ш

—= I т ж ш т 11 т t —

Jw& vim Т_ -

ЛЩь. ш -

Щ§ I § г 1 км _1

□

2 Главная Компонента /Leu,u P\ettdru., /

Рис. 14. Распределение значений Главных Компонент на разных уровнях рудной залежи Восточного участка Центрального месторождения: А-Б -1-я ГК вида [Ru„MHm 0.87 Zr0.86 Zr„ 0.82 Spho.81 Апо.76 Leuo.46 Pseu-druo.3?l: A - горизонт 170 м, Б-180 м; В-Г - 2-я ГК вида /Pseudru0 74Leu0.6L/, В - горизонт 170 м, Г — 180 м.

Рис. 15. Распределение показателей, характеризующих качество титановых концентратов: А-Б - отношение ИтЛеи+рвеш1ги на горизонтах 170 м (А) и 180 м (Б), В-Г - отношение ги/ряеийги на горизонтах 170 м (В) и 180 м. (Г). 1 - элемент минералогической зональности 1-го ранга, 2 - элемент минералогической зональности 2-го ранга.

Качество циркоиового концентрата, оцениваемое но отношению 7.г/гг„,„ меняется в пределах участка не столь заменю. Однако, в целом, при незначительном вкладе метамиктного циркона в цирконовый концентрат (средние значения показателя гг/ггт, на разных горизонтах россыпи меняются от 13 до 26) удается выделить центральную субширотную зону с относительно повышенным содержанием метамиктного циркона относительно циркона кристаллического (рис. 16).

Рис.16. Распределение отношения гг/гг„„, характеризующего долю метамиктного циркона (7,г„„) в цирконовом концентрате: А - на уровне 170 м, Б -на уровне 1 80 м. 1 - элемент минералогической зональности.

Таблица 5. С татистические параметры распределения отношений _ основных рудных минералов но разрезам 1 и 31

1 'оризонт, м Минимальные значения, % Максимальные значения, % Среднее значение, "Л Среднее квадратичное отклонение ■Соэффи-циенг вариации, %

А. ильменит/псевдорутил+лейкоксен (Мт/рэеийги + 1еи)

185 4.15 83.00 15.95 17.95 112.48

180 6.11 91.87 20.67 15.82 76.53

175 7.12 492.00 34.54 66.88 193.59

170 5.08 1985.00 67.33 266.05 395.14

165 5.62 273.78 35.29 52.21 147.85

Б. рутил/псевдорутил (ги/р$еис1ги)

185 5.00 90.00 31.08 23.52 75.66

180 10.00 466.00 54.21 72.93 134.52

175 9.00 652.00 72.65 115.31 158.71

170 8.53 686.00 85.65 168.36 196.57

165 2.79 170.00 32.18 28.65 89.03

В. циркон/циркон метамиктный (хг/гг„„)

185 6.00 23.14 13.36 5.31 39.77

180 6.27 55.00 21.29 11.57 54.36

175 5.63 314.00 26.24 41.56 158.42

170 3.78 47.83 17.13 8.16 47.63

165 1.08 108.00 21.51 17.67 82.14

В пределах выделенной юны значения показателя zr/zrmt не превышают 20, иногда снижаясь до 10-12.5, в го время, как на северном фланге участка что значение возрастают в 2 и более раз, что говорит о меньшем вкладе метамиктного циркона в цирконовый концентрат.

Сопоставление картины распределения указанных параметров но линиям разрезов I и 31 позволяет установить распределение парных отношений рудных минералов к продуктам их изменения по 5 срезам -165м, 170м, 175м, 180м и 185м (рис. 17) и построить диаграмму, характеризующую распределение индивидуальных минералов в той или иной зоне.

Установлено, что распределение в пространстве рудной залежи Восточного участка Центрального месторождения парных отношеннй ¡Im/pseudru + leu и ru/pseudru, характеризующих, соответственно, качество ильменитового и рутилового концентратов, зависит от двух факторов: степени субаэральной переработки рудных песков (особенно заметный в западной части участка) и эпигенетических изменений ильменита in situ под влиянием вод, циркулирующих в толще рудоносных песков.

Установлена сложная внутренняя структура залежи при существенной вариации содержаний и соотношений индивидуальных рудных минералов, неоднородность их распределения в плане и в разрезе на разных гипсометрических уровнях пласта; нарастание содержаний основных рудных минералов на средних гипсометрических уровнях, а внутри них - в восточной и в юго-восточной части контура; изменение структуры пласта в его верхней части с перемещением области максимальных концентраций рудных минералов в западную-северозападную часть контура.

Рудный пласт характеризуется значительным разбросом концентраций рудных минералов, варьирующих в весьма широких пределах при наибольшей вариабельности в верхних горизонтах рудного пласта. В теле россыпи отчетливо выделяются два относительно обогащенных горизонта, состоящих из линз с наиболее высокими концентрациями рудных минералов. Наиболее мощная и выдержанная «обогащенная» линза по всем рудным минералам выделяется в верхней части пласта в западной части участка.

Сопоставление картины распределения указанных параметров по 5 гипсометрическим уровням позволило построить диаграмму смещения минералов в ту или иную зону Восточного участка и получить объемную (3-х мерную) модель минерального пространства, являющуюся основой минералого-техиологического картирования исследуемой площади (рис. 18).

Разрез по линии I Восточный участок

Разрез по линии 31 Восточный участок

Разрез по лиини 31 Восточный участок

Рис. 17. Распределение в разрезе линий I и 31 значений отношения:а-ПтЛеи+рйеиёги, б- ги/рзеис1ги, в- гт1тхт

Разрез по линнн I Восточный участок

Рис. 18. 3-0 модель (блок-диаграмма) рудного пласта Восточного участка Центрального месторождения по условному ильмениту (кг/м3)

1140 130 120 110 100 90 80 76 72 5 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 10

Положение 3. Установлена «а и не им ос и, извлечении ценных компонентов и рудных минералов редкомегалльно-титановых россыпей от содержания диоксидов гитана и цирконии, рудных минералов и тяжелой фракции в целом. Разработана система минералогических критериев оперативной оценки технологических свойств при поисках, оценке и рашедке редкомегалльно-титановых месторождений.

Выявленные особенности вещественного состава гитан-цирконнсвых россыпей, влияющие на технологическую и, в конечном счете, на жономичсскую оценку рудных песков, относятся к 4 группам факторов: факторы химического, гранулярного, минерального состава, и факторы, связанные со свойст вами рудных минералов, которые и определены в качестве критериев прогноза технологических свойств рудных песков па ранних стадиях ГРР. Проведено ранжирование критериев оценки технологических свойств но значимости и определены пределы значений каждого из них. При »том учитывается, что отрицательное влияние одного фактора может быть компенсировано совокупным влиянием других.

Апробация разработанных критериев проведена при оценке технологических свойств редкомегалльно-титановых песков прогнозно-поисковых площадей Западно-Сибирской платформы: Семеновской (Тюменская обл.). Салехардской, Мансийской и Умытипской (ХМАО-Югры). Данные гравитационно-магнит ною и оптико-минералогическою 26

анализов позволили провести априорную оценку прогнозных параметров предельно достижимых технологических показателей оцениваемых обьектов. В качестве обьск га-аналога принято Ордынское месторождение, показатели которого прошли утверждение в ФГУ ГКЗ. В результате оценки технологических свойств проб рудных песков прогнозно-поисковых площадей Западно-Сибирской платформы по разработанным критериям (табл. 6), установлено, что по совокупности всех оцениваемых технологических параметров наиболее перспективным является Умытннскнй участок ХМАО-Югры. Мансийский участок имеет несколько худшие характеристики веществен нон» состава но сравнению с Ордынским месторождением, главным образом, из-за более низкого содержания диоксидов титана и циркония в рудных песках и более высокой доли циркона в шламовом классе. Однако фактор достаточно высокого суммарного содержания рудных минералов компенсирует вышеназванную негативную характеристику вещественного состава, ч то u тоге позволяет рассматривать Мансийский участок как перспективный для дальнейшего изучения. Семеновский участок и Салехардская площадь признаны бесперспективными, поскольку при меньшей глинистости и более низком содержании вредных примесей, он характеризуется низким содержанием титановых минералов (0,73 и 0,4%) и циркона (0,053 и 0,06%).

Па стадии поисково-оценочных работ, с целью выделения и геометризации и обьеме месторождения технологических типов и сортов руд, возникает необходимость в проведении теолот-технологического картирования (ГТК). Для целей ITK содержание извлекаемых минералов может оцениваться двумя способами: количественным онти-ко-минсралогическим методом и прямым технологическим экспериментом и осуществляется на малообьемпых технолошческих пробах, когда каждая проба обогащается но полной гравнтационио-магнитпо-»лектрической схеме с получением рудных концентратов. Результаты изучения вещественного состава и определения извлекаемого количества промышленных минералов подвергаются статистической обработке с определением изменчивости каждого параметра и критерия качества состава, технологических свойств опробованных рудных песков (коэффициенты вариации); парных взаимосвязей (коэффициентов парной корреляции) всех определенных значений параметров и критериев состава и технологических свойств; графо-аналитической оценки наиболее характерных выявленных зависимостей (графики, уравнения множественной регрессии и др.); наличия на месторождении технологических типов и сортов руд. Применяемая развернутая схема гравитационно-магнитного анализа проб

Таблица 6. Критерии оперативной оценки технологических свойств редкометалльно-титановых песков прогнозно-поисковых площадей Западно-Сибирской платформы

Фактор вещественного состава Предел значений Эталонный объект Оцениваемый объект (стадия ШР)

Салехардская площадь Умытинская площадь Мансийская площадь Семеновский участок

Ордынское месторождение

Химический состав рудных песков

содержание ПО-» / /гО-> % > н/м 1,5 1.22/0,26 0,40/0,06 1,95/0,33 1,12/0,23 0,73/6.653

содержание С'Г>СХ / Р2(}< % Л 0,1/0,8 0,051 /0,05 6,639/6,01 6,1/6,62 6,64/6,61 6.641 /0,643

1 раш 'лярный состав рудных песков и РМ

продуктивный класс песков (более 80% РМ) > 0,044мм 0,1-0,044 0.28-0.02 0,14-0,02 0,14-0,02 0,06-0,02

глинистость, % 3-5 17,48 6,17 ¿¿4 3,48 30,42

степень сортированное™ (количество классов крупности, концентрирующих более 80% ПК) 3 4 4 3 3

доля ПК в крупных непродуктивных классах, % ЛхОЛхО-, 1,5/0,5 1,27/0,3 1,79/6,98 5,21/1,68 3,94/6,71 2,57/6,25

доля ПК в классе -0.Й44 мм, % ГЮу/гО-. 5,0/5,0 5,81 / 8,56 15,13/5,1 6,43 / 8,72 7,23 /16,94 43,11 / 58,92

Минеральный состав рудных песков

содержание «условного ильменита», кг/м"" 80 79,6 48,7 87,66 72,2 43,8

доля ПК, распределенных в рудные минералы, % П02/2Ю2 н/м 80/90 83,98/91,6 85,46/93,85 92,33 / 92,34 96,84/95,3 79,0/88,1

доля сростков рудных минералов с породообразующими, % - - - - -

доля хромшпинелидов, % н/б 0,1 6,004 0,025 6,646 0,058 0,009

доля фосфатов, % н/б 0,2 6,18 6,611 0,03 1,013 0,441

доля радиоактивных минералов, % монацит/циркон метам. н/б 0,1/6,1 -/6,61 0,001 / зн 0,001/0,007 0,01 / зн 0,001 / зн

Особенности свойств минералов

содержание ТЮ2 в ильмените / рутиле, % 52/94 56,14/ 97,64 49,99 / 98,35 56,2/98,7 51,86/99,04 60,77 / 98,95

содержание ZrO■> в цирконе, % ¿0 ¿5.78 65,3 65,73 66,63 65,78

степень измененное™ ильменита, % 5 $ 8 8 59.46

доля зерен РМ с микровключениями н/б ¿6 - - - - -

наличие пленок и наростов на поверхности зерен - - - - -

Извлечение в концентраты, % ПО, / /гО, н/м 86 86,0/88,13 89,61 /84,77 87,83/81,66 91,87/71,28 36,62 / -

является штатной нрн изучении состава рудных песков, по л ому результаты минералогического анализа характеризуют технологические свойства рудных песков. В случае принципиальной идентичности разработанной для данною объекта технологии обогащения и фракционирования проб перед минералогическим анализом, результаты количественного определения рудных минералов считаются тождественными оптимальным показателям обогащения.

Проведено определение изменчивости параметров вещественного состава и технологических показателей и их взаимосвязь (коэффициенты вариации и парной корреляции). При характеристике неравномерности состава и технологических свойств коэффициент вариации не учитывает расположение проб в пространстве. Изменчивость параметров вещественного состава и технологических свойств рудных песков, выраженная в процентах, оценивалась по коэффициенту вариации. Коэффициент вариации (КУ) - это процентное отношение среднего квадратического отклонения к средней величине.

Геолого-технологическое картирование месторождения Центральное на основе статистического анализа минералого-технологических показателей проведено на основе фактического материала, полученного при научно-методическом сопровождении ПОР на месторождении, по керпо-вым пробам из 99 разведочных скважин по трем рудным пересечениям.

В статистической обработке использованы данные гравитационно-магнитного и оптико-минералогического анализа исходных проб и продуктов фракционирования. В табл. 7 и 8 даны суммарные показатели статистической обработки по изменчивости и взаимосвязи прог нозируемых концентратов и содержания рудных минералов в исходных песках с дополнением данных по «условному» ильмениту.

На рис. 19 приведены графо-аналнтические зависимости содержания основных рудных минералов и выхода тяжелой фракции или прогнозируемых выходов ильменитового, рутилового и цирконового концентратов.

Таблица 7. Средние значения и изменчивость состава г равитационного концентрата титан-циркониевых песков при промышленной отработке

Выход тяжелой фракции % Содержание, вес.% Содержание, кг/куб.м

ильменит рутил циркон ильменит рутил циркон условный ильменит

Средние значения 7 77 1,02 0,26 0,21 18,82 4,81 3,96 62.67

Вариация. % 58,86 57,72 58,24 58,41 57,72 58,24 58,41 53,31

Таблица X. Зависимость продуктивности основных рудных _минералов исходных несков (940 проб) _

С I) Е Р С. Н I J

С выход тяжелой фракции, % 1,00 0,96 0,88 0,70 0,96 0,88 0,70 0,921

0 ильменит, % 0.96 1,00 0,83 0,64 1,00 0,83 0,64 0,893

Е рутил,% 0,88 0,83 1,00 0,79 0,83 1,00 0,79 0,962

Р' цирком, % 0,70 0,64 0,79 1,00 0,64 0,79 1,00 0,885

(I ильменит, кг/м' 0,96 1,00 0,83 0,64 1,00 0,83 0,64 0,893

Н рутил, кг/м3 0,88 0,83 1,00 0,79 0,83 1,00 0,79 0,962

1 циркон, кг/м1 0,70 0,64 0,79 1,00 0,64 0,79 1,00 0,885

J усл.ильменит, кг/м1 0,92 0,89 0,96 0,89 0,89 0,96 0,89 1,00

Гсолого-технологичсскос картирование Южного участ ка месторождения Беншагир проведено на основе минералого-технологических показателей в результате изучения лабораторных малых технологических проб, характеризующихся различным качеством исходного сырья. Минимальное число проб для достаточно достоверной обработки при ГТК месторождений определено равным 25. Анализ результатов первичного обогащения показал, что среднее извлечение ТЮ2 составило 83,20%, ?.г()2 - 94,65% при коэффициентах вариации (КУ) 3,4 и 2,1%, соответственно, т.е. является весьма стабильным при весьма существенном различии содержаний полезных компонентов в исходных песках: от 38,85 до 171,44 кг/м' по сумме тяжелых и от 1,45 до 6,3% по сумме рудных минералов с коэффициентом вариации, соответственно, 53,9 и 54,3%, а но рудным минералам от 48,6 до 59,9 %. Низкие стабильные коэффициенты вариации величин извлечения в коллективный гравитационный концентрат ТЮ2 (3,4%) и гю2 (2,1%) при стабильном качестве концентрата (КУ для содержания ТЮ2 - 24,7% и - 34,9%) позволяют сделать вывод, что все МТП относятся не только к одному технологическому типу, но и к одному технологическому сорту, а с учётом предыдущих исследований, все рудные пески Бешпагирекого месторождения относятся к одному (единому) технологическому тину - гравитационному с использованием в промышленных масштабах винтовых шлюзов.

Оценка взаимосвязи параметров вещественного состава и технологических свойств исследованных проб по величине коэффициентов парной корреляции (г) свидетельствует о наиболее тесной связи извлечения диоксидов гитана и циркония с их содержанием в исходных пробах.

Прямым технологическим экспериментом рассчитаны зависимости извлечения диоксидов титана и циркония в коллективный концентрат от их содержания в исходных песках (рис. 20).

Выход тяжелой фракции (чёрного шлиха). %

2 3 4 5 6

Выход тяжелой фракции (чёрного шлиха). %

Ъх = 0,0997(т.фр.) + 0,017 -2 = 0,7232-

2 3 4 5 6 7 -

Выход тяжёлой фракции (чёрного шлиха). % Рис. 19. Прогнозируемый выход рудных концентратов от выхода коллективного гравитационного концентрата при промышленной отработке месторождения: а -ильменитового, б - рутилового, в - цирконового.

Содержание .инжеила цирконии, %

Рис. 20. Взаимосвязь содержаний диоксидов гитана и циркоиия в исходных песках (а), извлечения "ПО* (б) и (в) а коллективный гравитационный концентрат от содержания их в исходных песках.

Статистическая обработка полученных результатов показала тесную связь содержаний в исходных песках диоксидов ти тана и циркония: коэффициент парной корреляции г = 0,88. Связь извлечения диоксида ти-

rana с содержанием его в исходной руде для всех проб характеризуется значением г = 0,80. Коэффициент корреляции показателей извлечения Ti Oí в гравитационный концентрат и содержания его в исходных песках высокий (г=0,89). Связь извлечения диоксидов титана и циркония от содержания суммы тяжелых минералов (черного шлиха) в рудных песках менее тесная и характеризуется значениями г=0,845 для TiCb и т=0,55 для Zrüi, Установленные линейные зависимости с высокими значениями коэффициентов парной корреляции (г=90 для ТЮ2 и г=0.77 для Zr02) позволяют математическим путем по формулам: у=4,1934х+76,107 для ТЮ2 и у=4,51х+92,797 для ZrÜ2 оценивать параметр «извлечение...» в рудах с различными качественными характеристиками. Соответствующие графо-аналитические зависимости с приведенными формулами и величинами достоверности аппроксимации, пригодны для прогнозирования параметров вещественного состава и технологических свойств.

Рассчитаны ожидаемые показатели получения кондиционных концентратов на основе результатов исследований средней пробы песков и фактических содержаний ценных компонентов в исследовавшихся пробах. Такой расчёт достаточно корректен с учётом высокой степени зависимости извлечений и содержаний ценных компонентов, выявленной в результате проведенных исследований. Полученные данные и результаты их анализа использованы для составления геолого-технологических карт и планов отработки месторождений Центральное и Бешнагирское.

Положение 4. Разработаны технологии комплексной переработки редкометаллыю-титанового сырья, позволяющие, наряду с основными рудными концентратами, получать попутные товарные продукты - золото, глауконит, фосфаты, кварцевые и кварц-полевошпатовые пески, что обеспечивает повышение экономической эффективности освоения месторозедений.

Принципиально новые технологические решения для процессов переработки минерального сырья можно группировать по главным направлениям: геотехнологичсские, новые методы переработки руд, использование высокопроизводительного и высокосслективного технологического оборудования.

Большая глубина залегания продуктивных пластов и, соответственно, огромные затраты на вскрышные работы стали причиной отнесения ряда месторождений редкометалльных несков к категории непромышленных. Результаты технологических испытаний, проведенных на россыпях Тар-ского, Ордынского, Лукояновского месторождений, показали, что в процессе СГД на 40-60% снижается содержание глинистой составляющей в песках при улучшении качества добытого сырья и конечных продуктов

технологической схемы. Внедрение метода СТД несков и повышение эффективности техтши ических схем с использованием нового оборудования (в частности винтовых шлюзов, роторных магнитных сепараторов с высокой индукцией ноля, пластинчатых электрических сепараторов) позволили повысить рентабельность переработки рудных песков. Особого внимания заслуживают ресурсы нетрадиционных элементов в редкоме галлы ю-титановых россыпях, в том числе золота, редких (НГ, ЫЬ, Та, Яп, Яс, Сг), радиоактивных (ТИ, I)) и редкоземельных элементов (Се, Га, У, УЬ и др.). Доля них компонентов в реализации товарной продукции может составить 10-15%. Анализ химического состава рудных минералов россыпей позволяет заключить, что в продуктивных песках и рудных концентратах в повышенных количествах присутствуют редкие металлы и радиоактивные элементы. При оценке запасов россыпей рассматриваемых месторождений элементы-примеси в должной мере не изучались, за исключением россыпей Туганского месторождения.

Для большинства редкометалльно-титановых россыпей характерно наличие в песках мелкого и тонкого золота от первых миллиграммов до первых граммов па кубометр, что неоднократно отмечалось при исследовании этих руд на обогатимость.

Определение морфологии золота в титан-циркониевых россыпях и возможности его попутного извлечения при переработке рудных песков. Значимое содержание золота (более 0,1 г/т) присутствует в исходных рудных песках месторождений Центральное (Тамбовская обл.) и Бешпагирское (Ставропольский край), которые были изучены детально. Исследования проводились па малообъемных технологических пробах массой 50-100 кг. Определялось содержание золота в пробах рудных песков, распределение его но классам крупности в минеральных группах, а также формы нахождения, состояние поверхности частиц и характера вкрапленности.

Месторождение Центральное. Исследование проведено на узко классифицированном материале исходных рудных несков с учетом установленною содержания и распределения основной массы золота. В крупно- и мелкогалечном материале (+056 мм) после обработки концентрированной соляной кислотой визуально свободных зерен Ли не зафиксировано. Золото установлено в гравитационных концентратах. По данным оптико-минералогического анализа коллективного гравитационною концентрата и мономинеральных фракций рудных минералов установлено, что в исследуемых песках пег минералов, в которые золото можег входить изоморфно, (арсснопирит, сульфиды меди) или удерживать коллоидное золото в адсорбированном состоянии (углеродистое вещество, глинистые минералы). Установлено, что основной формой нахождения

золота является самородная. Золото находится в свободном состоянии, не образуя сростков с другими минералами. Отмечено, что по массе преобладает золото класса 0.14-0.074 мм, частицы менее 0,044 мм в материале отсутствуют, поскольку золотины такой крупности уверенно удерживаются па винтовом шлюзе и доводочном лотке. Установлено, что выделенное из гравитационных концентратов разных гранулометрических классов самородное золото существенно различается по морфологии (рис. 21).

Рис. 21. Частицы самородного золота (Центральное месторождение) вверху: первой разновидности яйцевидной (а), сферической (б) и неправильной (в) формы, внизу: второй разновидности - скелетные кристаллы без признаков окатывания и истирания с наростами галогенидов (г), пластинчатые интерсти-циальные формы с ультрамелкими полусферическими выделениями у краев пластинок (д) и с мелкими таблитчатыми наростами апатита (е). Изображение в отраженных электронах.

В классах крупности менее 0.14 мм золото представлено изометрич-иыми зернами комковидной формы, умеренно и сильно окатанными, с корродированной мелкоямчатой поверхностью. Изредка встречаются голстотаблитчатые золотины, наиболее характерной особенностью которых является глубокая коррозия поверхности. В классе -0.5+0.14 мм превалирует золото пластинчатой формы, а степень окатанности незначительная или признаки ее вовсе отсутствуют, наблюдаются лишь загибы гонких краев зерен. Fla некоторых зернах развиты многочисленные наросты ультрамелких частиц почти сферической формы, типичных для «нового» золота в аллювиальных россыпях, которые отличаются и по элементному составу. Пленки оксидов железа, алюминия и кремния на нем отсутствуют, в незначительных количествах присутствует серебро. Проба золота 950-980 ед. Среди нарастающих на самородном золоте ми-

моральных форм встречен амат и г. Значительная часть самородного золота выходи I та пределы гранулометрическою класса, с которым оно выделяется мри классификации, и имеет меньшие размеры. Возможно, первоначально зерна золота присутствовали в виде агрегатов с другими минералами, а при классификации и обогащении произошло их разрушение. Содержание Аи в исходных песках проб по данным пробирного анализа составляет 0,085-0.14 г/г. Размер частиц свободного золота 0.14-0.05 мм, большая его часть относится к классу -0.12 мм. Ожидаемое извлечение золота из продуктивной части несков в черновой концентрат- - 80-85%, качество золотосодержащего концентрата после его доводки - 1.5-2 кг/т.

Бешпагирское месторождение. Содержание золота в пробе исходных песков по результатам пробирного анализа составило 0.083г/т. Установлено, что золото на 90,7% концентрируется в классе -0.14+0.044мм. Золото полностью раскрыто и несет ряд признаков транзита, что вполне согласуется с представлениями о генезисе месторождения (рис. 22). В связи с тем, что все золото попадает в категорию тонкого, оно характеризуется некоторыми особенностями морфологии, не свойственными "обычному" россыпному золоту, т.е. золоту из аллювиальных россыпей крупностью более 0,25мм.

Рис. 22. Частицы самородного золота (Бешиагирскос месторождение) вверху: а - слабо окатанная частица самородного золота с протравленной поверхностью и множеством коккоидных бактерий, б-частица без признаков истирания и окатывания, поверхность представляет собой отпечаток рельефа граней другого минерала, в- умеренно окатанная частица золота с заваленными краями и шрамами (черное включение - силикат Са и Не), г- плоская золотина с многочисленными шрамами на базисной поверхности (черные включения - кварц), д-микрочастица изометричной формы, обусловленной заваливанием тонких краев первоначально плоской золотины, е- умеренно окатанная частица золота с корродированной поверхностью и шрамами (черное - включения кварца, в нижней части - коккоидные бактерии). Изображение в отраженных электронах. 36

Тонкое золото, по-видимому, транспортируется преимущественно во взвешенном состоянии и оказывается несравненно слабее, чем крупное. Следы транзита выражаются в образовании шрамов и закатывании тонких краев. В то же время многие частицы сохраняют остроугольную форму, либо несут на поверхности отчетливые отпечатки микрорельефа минералов, с которыми золото срасталось в первичных рудах коренного источника. Внутреннее строение золота неоднородное. Часто в нем наблюдаются включения других минералов, преимущественно кварца а также силикатов Са и Ре. Проба золота изменяется от 650 до 1000 ед. На части золотин, кроме признаков коррозии, обнаружены нарастания гид-роксидов железа, образующие сплошную корочку. Показана возможность при переработке рудных песков попутного выделения золотосодержащего продукта качеством до 145г/т золота, г. е до 70 мг золота с каждой тонны перерабатываемых исходных песков, при извлечении 8587% золота. При обогащении редкометалльно-титановых россыпей золото может внести свой вклад в извлекаемую ценность сырья только при попутном его извлечении с основными рудными компонентами.

Минералого-технологические исследования фосфорита, как попутного товарного продукта. С целью получения фосфатной муки были исследованы две пробы первичных фосфоритовых концентратов (Восточный участок Центрального месторождения) - материал крупностью + 25 мм и - 25 -н 2,5 мм. Минеральный состав проб достаточно однороден, в основном - смесь апатита и кварца примерно в равном соотношении и незначительные примесями глинистых минералов, слюды и аморфизованного фосфатного вещества. Качество исходных продуктов по основному компоненту (12,56-14,97 % Р205) не удовлетворяют требованиям для производства фосфоритовой муки (содержание Р2Оя регламентируется значениями более 19%). Причиной невысокого качества первичных концентратов но основному компоненту является тонко вкрапленный характер выделений основного компонента и мелкозернистость кварца. Полная раскрываемость материала достигается при размерности - 0,1 мм, что представляет определенные технологические трудности, поскольку фосфориты и кварц характеризуются резким различием механической прочности и в ходе номола возможно избирательное распределение Р20, по классам крупности. В результате исследований была разработана технология получения фосфатной муки марки Б ОКП 2183100020 или марки В ОКП 21 8310 0030. Доля усвояемой формы (ли-моннорастворимой) Р20* во всех полученных продуктах выше нормируемого показателя (25 отн.%). Невысокое содержание вредных компонентов (Ре2Ол, А12Оз, MgO, С02) определяет возможность переработки

полученных продуктов на растворимые фосфорные и фосфорсодержащие удобрения

Мннералого-технологические исследования глауконита, как попутного товарного продукта многоцелевого назначения. Глауконит является одним из наиболее характерных аутигенных минералов редко-металльно-титановых россыпей. Ею содержания в рудных песках могут составлять 4-5 %. Он рассматривается в качестве важного попутного компонента комплексных россыпей и может выделяться в самостоятельный промышленный концентрат. Содержание глауконита в рудных песках Центрального месторождения варьирует в широких пределах, составляя в среднем но Восточному участку более К) %. Глауконит накапливается в основном во фракции песков плотностью < 2.7 г/см' в классе -0.1+0.074 мм и во фракции 2.7-3 г/см5 в классе крупности -0.25+0.14 мм, концентрируясь в продуктах магнитной сепарации ттих фракций, где содержится около 80 % его общего содержания в продуктивной части песков. Средний состав глауконитов в рудных песках месторождения Центральное (в %): FeiOi-18.4, ANO, 11.2, SiOr 45.2, К:0-6.55, MgQ -2.35, CaO-O.48, Na>0-0.45. Выявлено, что глауконит в рудных песках месторождения Центральное представлен несколькими морфологическими разновидностями: зернами округлой формы (возможно, унаследовавшими первичную глобулярную форму), глобулами и их гроздевидными агрегатами, зернами переходного типа «слюда - глауконит» пластинчатой формы, блоками (агрегатами) субпараллельно расположенных пластин (рис. 23). Преобладают полуокатанные «обломки» (агрегаты), имеющие тонко-пористую поверхность коррозионного тина. Около 98% зерен глауконита окрашены в фисташково-зелепый цвет различной интенсивности и незначительное количество (до 1,5%) - отчетливо проявленную синевато-зеленую («глауконитовую») окраску. Последние имеют более гладкую, блестящую поверхность и более высокую степень сохранности зерен, форму выделений которых можно назвать глобулярно-агрегатной. Глауконит представлен двумя основными типами зерен: глобулярные (неизмененные) и корродированные (измененные) неправильных форм. На поверхности зерен второго типа установлены разнообразные структуры химической коррозии. Микроконкреции могут слагаться минералами группы глауконита со структурой слюды или смешанно-слоистыми глауконит-смектитовыми образованиями. Зерна глауконита, имеющие слюдяную структуру, характеризуются гладкой ровной поверхностью, не содержащей трещин сипсрсзиса. Глауконитсодержащие микроконкреции с разбухающей фазой имеют на поверхности есть трещин синсрезиса. Чем больше процент разбухающей фазы, тем большая сеть трещин покрывает зерно.

Рис. 23. Зерна глауконитов Центрального титано-циркониевого месторождения (по данным СЭМ): а

- зерно глауконита, подвергшееся in situ значительной химической коррозии, которая сопровождается выносом железа; б, в - зерна аутогенного глауконита глобулярного строения, покрытые «сыпью» новообразованных минеральных фаз; г, д

- новобразование на поверхности глауконита с высоким содержанием мышьяка; е - микрофоссилии на поверхности окатанного зерна глауконита слоистого строения с высоким содержанием мышьяка. СЭМ.

Благодаря своим специфическим свойствам (наличию красящих оксидов, способности к катионному обмену, смешанно-слоистой структуре), глауконит представляет собой ценное промышленное сырье различного назначения, главным образом, в качестве мощного сорбента, компонента питательных сред, при производстве пигментов и минеральных удобрений. Глауконитовые продукты проанализированы на содержание основных элементов и лимитируемых примесей с учетом требований по областям применения. Полученные результаты позволили разработать систему критериев оценки качества промышленных концентратов для производства пигментов и сорбентов (табл. 9). Перспективы использования глауконита в качестве удобрений определяются его химическим составом и структурно-текстурными особенностями. Определяющим моментом является высокое содержание калия (не менее 3%) - важного питательного элемента, положение которого в структуре таково, что при склонности зерен глауконита к деструкции, калий переводится в легко усвояемую форму. Скорость разрушения зерен глауконита в естественных условиях низкая, что делает глаукониты удобрением пролонгированного действия.

Таблица 9. Критерии, определяющие технологические свойства глауконитовых продуктов

Критерии Продукты переработки, определяемые параметры и методы их анализа

Пигменты Сорбенты

Фаювые 1. Суммарное содержание глауконита, не менее 90% (РКФА) 2. Соотношение разбухающих/неразбухаюших слоев ~ 1,2 (РКФА). 3. Потеря массы при нагреве, более 9%мас (ДТА) 4. Индуктивная намагниченность Ji в постоянном магнитном поле Н=160кА/м (В=200тТ) не .менее 0,04 MA*m7norm.div (ДТМА) 1. Суммарное содержание глауконита, не менее 35% (РКФА) 2. Соотношение разбухаюших/'неразбухаюших слоев - 2 1 (РКФА) 3. Содержание цеолита (сорбент для разливов нефш на поверхности), не менее 20% (РКФА) 4. Потеря массы при нагреве менее 5%мас (ДТА) 5. Индуктивная намагниченность Л в постоянном магнитном поле Н=1б0кА/м (В=200тТ) не менее 0,02 мА*пг. попику (ДТМА)

Морфологические 1.Преобладание неизмененных глобулярных зерен (ПЭМ, РЭМ) 2. Выдержанность элементного состава глобул (СЭМ) 1. Преобладание измененных монтмориллонизнрованных зерен с поверхностью типа шагрени (ПЭМ. РЭМ)) 2.3начительная дисперсия содержаний элементов на поверхности зерен (СЭМ)

Химические 1. Повышенное содержание элементов-хромофоров FeJ~, Fe"' Ti, Со, Ni, Сг„Ми, Си, 2. Соотношение Fe5~/Fe~~ не менее 17 (хим. анализ). Преобладание Fe находящегося в транс-позщни в структуре алюмосиликата 3. Значительное искажение симметрии решетки координационных прлиэдров, наличие d-d переходов и переноса заряда О"*—» Fe 1. Соотношение Ье" < 1-е" не более 8 (химический анализ)

Технологические 1. Остаток на сите 0,050мм, % не более 0,1 2. Маслоемкость, не более 35 г/Юфг 3. Укрывистость, не более 170 г/м' 4. Цвет - оливково-зеленый 1. Фракционный состав, содержание частиц менее 1мм не менее [00% 2. Текстурные характеристики: но адсорбции а^ота : удельная поверхность (методом БЭТ) не менее 20,56 м7г, суммарный объем пор не менее 0,033 см /г. Пористость, не менее 8.1% 3. Обменные катионы, мг-экв, не менее: Са-10, >4а-2. Ма-6. К-1 4. Сорбционная емкость по нефтепродуктам, не менее 1кг на 1кг адсорбента: бензин -5,0, дизельное топливо- 4,0, машинное масло -2,7 5. Очистка питьевой воды активированным глауконитом: сорбционная ёмкость по Ре-72,4 мг/дм- 6. Очистка сточных вод, поглотительная способность, мт-экв./г: по Си-781,2, по N1 -342.4

Изучение минерального состава и особенностей глауконита рудных песков Центрального месторождения позволило, наряду с товарными рудными концентратами, получить в качестве товарной продукции высоколиквидный глауконитовый концентрат (рис. 24) и определить оптимальные области его использования.

Рис. 24. Принципиальная технологическая схема комплексной переработки рудных песков Восточного участка месторождения Центральное

При переработке редкометалльно-титановых россыпей, кроме основных рудных концентратов, можно получать в виде попутной нерудной продукции кианит, силлиманит, ставролит, эпидот, гранат, кварц-полевошпатовые пески и породы вскрыши. Доля нерудной части составляет от 20% до 50% и определяется спектром попутной продукции (табл. 10).

Таблица 10. Соотношение стоимости товарной продукции в общем

балансе для редкометалльно-титановых россыпей России

Показатели Место рождения

Центральное Бешпагирское Пукояновское Туганское Тарское Георгиевское Ордынское

Основные товарные концентраты 51,5 69,5 93,5 51,5 74,9 83,9 54,2

Попутные продукты 48,2 21,5 6,5 48,5 25,1 16,1 45,8

При использовании принципиально новых технологий переработки редкометалльно-титанового сырья с получением максимального спектра продукции, эффективность освоения россыпей повышается (табл. 11).

Таблица 11. Влияние новых технологических решений на ТЭП освоения редкометалльно-титановых

эоссыпных месторождений России

Параметры Провинция

Восточно-Европейская Западно-Сибирская Северо-Кавказская

Месторождение

Центральное Восточный участок Лукоянов-ское Итмановский Ордынское Филипповский участок Тарское Левобережный участок Бешпагирское Южный участок

Качество концентратов цирконовый (содержание ХтОг. %) ильменитовый (содержание ТЮ2,%) рутиловый (содержание ТЮ2. %) 60,0 / 65,1 57,52 / 59,0 95,0/95,1 62,7 / 65,2 94,2/95,19 63,45 / 65,2 47,3 / 49,4 84,0 / 93,75 65,0 / 65,2 52,0 / 52,2 94,0/94,1 65,0 / 65,4 52,0 / 62,2 94,0 / 94,5

Извлечение рудных минералов в концентрат, % циркон ильменит рутил 87,0 / 88,76 73,0 / 89,33 70,0/88,6 84,42/88,9 84,24 / 85,7 79,75/81,6 82,63 / 83,3 84,1 / 85,4 72,0/87,04 72,0/91,6 72,0 / 76,2 86,2 /86,6 84,72 / 86,2 78,4/79,8

Потери с глинистой фракцией, % гю2 тю2 1,2/0,65 1,8/1,45 15,14/4,96 9,32/2,84 23,65 / 13,2 11,46/9,81 12,75 / 2,3 ' 17,56/3,05 9,8 / 2,57 15,2/0,57

Содержание экв. %ТЬ в цирконовом концентрате 0,21/0,089 0,09 / 0,085 0,09/0,084 0,26/0,092 0,17/0,085

Срок возврата инвестиций в освоение, лет 7,1/4,0 11,2/5,7' 9,3 / 6,1 6,3/4,0 - 8,5 / 5,5

ВНД, % 18,5/22,4 7,6/13,2 6,9/12,4 15,1 /20,0 14,2/23,4

• В числителе - по технологиям до 2000г, в знаменателе - по новым технологиям

Заключение. С использованием рациональною комплекса методов установлены особенности вещественного состава российских редкоме-талльно-титановых россыпей, перспективных для освоения; проанализированы причины возможных потерь полезных компонентов на всех стадиях обогащения россыпей, вытекающие из особенностей их вещественного состава, установлены факторы вещественного состава, влияющие на качест во товарных концентратов. Анализ и обобщение данных по вещественному составу рудных песков редкометалльно-титаповых месторождений России позволили установить специфические особенности россыпных провинций, которые определяют выбор технологических схем их переработки и дают возможность влиять на технологические показатели переработки рудных песков. В пределах каждой провинции определены объекты-аналоги соответствующего ранга сходного геолого-промышленного тина, что позволяет проводить априорную количественную оценку прогнозных ресурсов новых месторождений и технологических свойств рудных песков.

Разработаны критерии прогноза технологических свойств рудных несков на ранних стадиях ГРР и определены пределы значений каждого из них. Апробация разработанных критериев оценки технологических свойств проб редкометаллыю-титаповых песков прогнозно-поисковых площадей Западно-Сибирской россыпной провинции показала, что они могут успешно использоваться на ранних стадиях геологоразведочных работ для обоснования целесообразности дальнейшего изучения новых объектов, определения основных направлений создания оптимальной технологии обогащения при дальнейших исследованиях.

Определены корреляционные связи главных параметров вещественного состава и технологических показателей обогащения редкомегалль-но-титановых россыпей с целью их применения при минералого-технологическом картировании.

Комплексный характер редкометалльно-титановых россыпей обуславливает специфику их изучения: применение специальных методов оценки золотоносности, изучение возможности получения всей номенклатуры возможной попутной продукции, что способствует повышению эффективности освоения месторождений.

Установлены, с учетом особенностей состава и свойств породообразующих нерудных минералов (глауконит, фосфориты), возможности получения попутной товарной продукции и перспективные области ее применения в народном хозяйстве в качестве пигмента, сорбента и минерального удобрения пролонгированного действия.

Теоретические и практические результаты диссертационной работы были использованы при совершенствовании технолог ических схем обо-

гащсния {итап-цирконисных россыпей Центрального, Ордынского, Веш-пагирскою, Лукояповекого и Тарского месторождений, в разработке технологических регламентов для проектирования ГОКов и 'ГЭО разведочных кондиций.

Публикации по теме диссертации

1. Левченко E.H.. Гондарсвская Г.Д., Бычкова М.И., Лнгелова С.М., Ма-люк Oil. Использование сверхпроводящих магнитных систем при обогащении шламов. Сб. «Методы исследования технологических свойств редкометальных минералов». М.: ИМГРЭ, 1985. С. 58-62.

2. Левченко E.H. Влияние способа добычи редкометалльных песков на их вещественный состав и технологические свойства. Сб. «Вещественный состав, добыча и обогащение рул редких металлов». М.: ['предмет, 1985. С. 56-59.

3. Левченко E.H.. Лнгелова С.М., Малюк О.П. Применение процессов магнитной сепарации в технологических схемах обогащения руд цветных и редких металлов. Сб. тезисов «Научно-практические проблемы технологического перевооружения предприятий цветной металлургии». Красноярск. НТО цветной металлургии. 1986. С. 28-34.

4. Зубков A.A., Левченко E.H. Технология обогащения тонкозернистых разновидностей циркона.//Цветные металлы. 1988. №5. С. 12-15.

5. Левченко E.H. Технологическая оценка минерального сырья. Методы исследования. М.: Недра, 1990. С. 127-130.

6. Левченко E.H.. Бесчастный A.M., Ницевич O.A. Технология комплексной переработки редкометалльных несков при добыче способом СГД. //Горный журнал. 1996. №4. С. 17-21.

7. Левченко E.H.. Башлыкова Т.В., Амосов P.A., Макавецкае А.Р. и др. Попутное извлечение золота из комплексных редкометалльных несков. М.: ВВЦ, 1998. С. 1-4.

8. Чантурия Е.Л., Левченко E.H.. Башлыкова Т.В., Амосов P.A. Использование новых методов и технологий при изучении комплексных редкометальных песков. Материалы международного совещания "Неделя Горняка", М„ 1999. С. 12-20.

9. Баби чев H.H., Либер Ю.В., Кройтор Р.В., Левченко E.H. Скважинная технология добычи титан-циркониевых несков Тарского месторождения. //Горный информационно-аналитический бюллетень. 1999. № 2. С. 32-40.

10. Левченко E.H.. Башлыкова 'Г.В., Чантурия Е.Л., Макавецкае А.Р. Использование имидж-анализа для прогноза обогатимости редкометальных руд и россыпей на ранних стадиях поисково-оценочных работ. Сб. «Благородные и редкие металлы», 3-я Международная конференция «Благородные и редкие ме-таллы-2000». Донецк, 2000. С. 202-204.

11. Тигунов Л.П., Левченко E.H. Скважинная технология добычи твердых полезных ископаемых в структуре горно-обогатительных комплексов. Сб. «Развитие идей И.Н. Плаксина в области обогащения полезных ископаемых и гидрометаллургии». М.: МИСиС, 2000. С. 89.

12. Левченко E.H.. Башлыкова Г.В., Чантурия Е.Л. Использование новых методов и технологий при изучении комплексных редкометальных песков. //Цветные металлы. 2000. № 5. С. 8-12.

13. Остроумов Г.В., Соколов Ю.Ф., Петрова II.В., Левченко E.H. и др. Повышение эффективности освоения редкометалльных месторождений путем вне-

дрепия новых технологий. Сб. материалов НИ конкуренции «Проблемы освоения резервных месторождений России». М.: ВИМС, 2000. С. 3-8.

14. Левченко E.H. Использование нового оборудования при переработке титан-циркониевых россыпей. В сб.: Геологическая служба и минерально-сырьевая база России на пороге XXI века. С-Иетербург, 2000. Кн. 4. С. 407-409. CD-версия.

15. Левченко H.H.. Максимов А.П. Новые данные по изучению вещественного состава и разработки Тарской россьпш. Сб. материалов 3-я НИ конференции «Природа, природопользование и ириродоустройство Омского Прииртышья». Омск, 2001. С. 123-125.

16. Левченко E.H.. Башлыкова Т.В., Амосов P.A. Изучение морфологии золота в титаио-цирконовых песках Центральною месторождения и технология его извлечения. В сб. «Редкие металлы Украины - взгляд в будущее». Киев: Институт геологических наук НАНУ, 2001. С.77-79.

17. Левченко E.H. Использование нового оборудования при переработке титано-циркониевых россыпей. Сб. «Редкие металлы Украины - взгляд в будущее». Киев: Институт геологических наук НАНУ, 2001. С. 80-88.

18. Левченко E.H.. Боброва О.В., Живайкина A.A. Изучение возможности получения высокосортных кварцевых концентратов из исходных песков Ега-ио не кого месторождения. Сб. тезисов III Международного конгресса обогатителей стран СНГ'. М.: МИСиС, 2001. С. 14-17.

19. Левченко E.H. Хвосты обогащения кварцевых песков - как источник попутного получения концентратов редких металлов», труды 1 Международной научно-практической конференции «Техногенные россыпи. Проблемы. Решения». Симферополь-Судак, 2002. С.65-72.

20. Мучник С., Левченко E.H.. Боброва О.В. Новый вибрационный грохот "Ultimate Screener™". Сб. тезисов IV конгресса обогатителей стран СНГ. М.: МИСиС, 2003. Т.2. С. 14-16.

21. Улубабов P.C.. Левченко E.H. Повышение эффективности обогащения титан-циркониевых россыпей. Сб. тезисов IV конгресса обогатителей стран СНГ. М.: МИСиС, 2003. Т. 1. С. 97-99.

22. Веремеева Л.И., Левченко E.H.. Линде Т.П., Пруцкий Н.И. и др. Северный Кавказ - перспективная для промышленного освоения титан-циркониевая провинция России. //Разведка и охрана недр. 2004. № 3. С. 5-15.

23. Левченко E.H.. Шадерман Ф.И. Новые подходы при извлечении сырья с трудно извлекаемыми компонентами. //Разведка и охрана недр. 2004, № 3. С. 91-94.

24. Кременецкий A.A., Левченко E.H.. Усова Т.Ю. Роль технологии переработки минеральною сырья на повышение эффективности ГРР и инвестиционной привлекательности редкометалльных объектов. //Разведка и охрана недр. 2004. № 11. С. 37-43.

25. Левченко E.H. Влияние вещественного состава на технологические свойства титан-циркониевых россыпей. //Разведка и охрана недр. 2004. № П. С. 44-48.

26. Левченко E.H. Новые прогрессивные технологии добычи и переработки титан-циркониевых россыпей России. М.: ИМГ'РЭ, 2004. 84 с.

27. Левченко E.H. Особенности вещественного состава титан-циркониевых россыпей - основа прогноза их технологических свойств на ранних стадиях ГРР. М.: ИМГРЭ, 2004. 24 с.

28. Левченко E.H. Особенности »euieeiценною состава ипан-циркомиевых россыпей, влияющие на их технологические свойства. Сб. тезисов V конгресса обогатителей стран СНГ. М: МИСиС, 2005. г. I. С. 146-149.

29. Левченко K.II. М ииералого-технологическая оценка гигано-ниркониевых россыпей с использованием особенностей их вещественного состава. Сб. тезисов XIII Международного совещания «Россыпи и месторождения кор выветривания: факты, проблемы, решения». Пермь, 2005. С. 132-134.

30. Левченко E.H. Критерии прогнозной опенки технологических свойств титан-циркониевых россыпей на ранних стадиях ГРР. Сб. тезисов Международной научно-практической конференции ИЛИ Украины. Киев, 2005. С. 189-194.

31. Левченко E.H.. Григорьева A.B. Влияние особенностей вещественною состава титан-циркониевых россыпей на их технологические свойства. Сб. тезисов Международного совещания «Современные проблемы комплексной переработки природного и lexnoi енною минерального сырья». С-Пб, 2(Х)5. С. 156-158.

32. Натык-Кара Н.Г., Чижова И.Д.. Левченко E.H.. С'техин А.И. Неоднородность минеральных ассоциаций россыпного месторождения Центральное: 3-х мерная модель. Сб. «ГНС и пространственный анализ». Канала. Торонто, 2005. г.2. С. 1083-1088.

33. Левченко E.H.. Григорьева A.B., Башлыкова Т.В., Амосов P.A. Исследование золотоносности титан-циркониевых несков России и возможности его попутного извлечения при переработке. Сб. Прикладная геохимия. Вып. 7. Кн. 1. Минералогия и геохимия. М.: ИМГР'Э, 2005. С. 101-116.

.14. Григорьева A.B., Левченко H.H.. Левченко МЛ. Минералого-гехнологические исследования на Семеновской поисково-разведочной площади. Материалы годичной сессии МО Российского геологического общества «Минералогические исследования в решении геологических проблем. М., 2005. С. 4144.

35. Натык-Кара Н.Г., Чижова H.A.. Левченко E.H.. С'техин А.И. Неоднородность минеральных ассоциаций россыпного месторождения Центральное: 3-х мерная модель. Материалы годичной сессии МО Российского геологического общества «Минералогические исследования в решении геологических проблем. М.. 2005. С. 100-104.

36. Быховский Л.З., Левченко E.H. Освоение циркониевых месторождений России - насущная потребность отечественной промышленности. Материалы совещания «Редкие металлы в атомной промышленности - сырьевая база и перспективы ее развития». М„ 2005. CD-версия.

37. Левченко E.H. Особенности вещественного состава титан-циркониевых россыпей России. //Литология и полезные ископаемые. 2006. № 2. С. 134-152,

38. Левченко E.H. Прогнозная оценка технологических свойств релкоме-талльных руд и россыпей на ранних стадиях ГРР. //Разведка и охрана недр. 2006. №9-10. С. 42-48.

39. Натык-Кара Н.Г., Левченко E.H.. Стехин А.И., Чижова И.А. 3-х мерная модель редкомегалльных россыпей: генетическая интерпретация и технологические параметры. 12-я конференция МАГРМ. М., 2006. C'D-версия.

40. Крсменецкий A.A., Пруцкий H.H., Левченко E.H. и лр. СевероКавказская тиган-циркониевая провинция: геолого-экономическая модель рационального недропользования. Материалы совещания «Титано-циркониевые месторождения России и перспективы их освоения». М.: ИГЕМ, 2006. С.'. 25-29. CD-версия.

41. Кушпареико Ю.С., Левченко E.H. Специфика геолог о-технологического картирования титапо-циркониевых россыпных месторождений. Сб. гоисов VI конгресса обогатителей стран СНГ'. М.: МИСиС, 2007. г. 2. С. 108-112.

42. Патык-Кара Н.Г.. Дубинчук В.Т., Левченко E.H. и др. Типоморфные особенности глауконитов верхнемеловых титано-ниркониевых россыпей русской плиты. Материалы годичной сессии МО Российского геологическою общества «Минералогические исследования в решении геологических проблем. М„ 2007. С.253-257.

43. Быховский Л.З., Тигунов Л.П., Калиш Е.А., Левченко E.H. Опыт экенер-ппы ГЭО разведочных кондиций и материалов подсчета запасов титаноцирко-ниевых россыпей в ГКЗ России. Сб. тезисов IV Международной научно-практической конференции «Комплексное изучение и освоение природных и техногенных россыпей». Симферополь-Судак, 2007. С. 12-15.

44. Левченко E.H.. Максимюк U.E., Шадрин АЛ., Кузнецова H.A. Определение формы нахождения попутных ценных компонентов в рудах месторождений различных генетических типов Полярного Урала. Материалы годичного собрания РМО «Минералогические исследования и минерально-сырьевые ресурсы России. М., 2007. С.54-57.

45. Тигунов Л.П., Быховский Л.З., Калиш Е.А., Левченко E.H. Высокие технологии - прогрессивный процесс в добыче и обогащении полезных ископаемых. Сб. материалов VI Международной конференции "Рееурсовоспроизводя-щие, малоотходные природоохранные технологии освоения недр". М.: РУДН,

2007. С. 357-359.

46. Тигунов Л.Н., Быховский Л.З., Калиш Е.А., Левченко E.H. и др. Влияние способов геотехнологии ira инвестиционную привлекательность месторождений твердых полезных ископаемых. Сб. материалов республиканской научно-практической конференции «Геотехнология: инновационные методы недропользования в XXI веке». Навои, 2007. С. 227-230.

47. Левченко E.H. Прогнозирование технологических свойств гитано-циркониевых россыпей России. - М.: ИМГРЭ, 2007. 199 с.

48. Быховский Л.З., Тигунов JI.ÍI., Левченко E.H. и др. Цирконий и гафний России: современное состояние, перспективы освоения и развития минерально-сырьевой базы /Минеральное сырье. Серия полого-экономическая, № 23. М.: ВИМС,2007. 127 с.

49. Патык-Кара Н.Г., Левченко E.H., Стехин А.И. и др. Минеральные ассоциации месторождения титапо-циркониевых песков «Центральное»: 3-х-мерная модель изменчивости. //Геология рудных месторождений. 2008. Т.50. №3. С. 246-270.

50. Калиш Е.А., Левченко E.H.. Веремеева Л.И. Влияние горногеологических и технологических факторов на результирующие показатели геолого-экономической оценки россыпных титан-циркониевых месторождений. Сб. тезисов Международной научно-практической конференции «Коренные и россыпные месторождения алмазов и важнейших металлов». Симферополь-Судак,

2008. С. 124-126.

51. Веремеева J1.И., Калиш Е.А., Левченко E.H. Решение проблемы импор-тозавиеимости России по титану и цирконию на основе геолого-экономического моделирования. Сб. тезисов Международной научно-практической конференции «Коренные и россыпные месторождения алмазов и важнейших металлов». Симферополь-Судак, 2008. С. 105-107.

52. Левченко Е.П. Минералого-техноло! ичеекие исследовании гитано-циркопиевых песков «Салехардской площади», (.'б. гечисои Международно!-« совещания «Современные проблемы обогащения и глубоком переработки минеральною сырья. Владивосток, 2008. 4.1. С.75-78.

53. Выховекий JI.3.. Тигунов JI.II., Калиш Е.А.. Левченко H.H. Опыг жепер-1Шы Т'Ю разведочных кондицнн и материалов подсчета запасов гитаноцирко-ниепых россыпей в ГКЗ России. Груды IV Международной научно-практической конференции «Комплексное изучение и освоение природных и техногенных россыпей». Симферополь, 2008. С.146-150.

54. Веремеева Л.И., Левченко E.H.. Калит Е.А. Титапо-циркониевые россыпи западной част ХМАО-Югры: геологические, технологические и геолого-экоиомические аспекты рационального недропользования. Труды IV Международной научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового и рудного потенциала ХМАО-Югры». Тюмень-Хангы-Мансийск, 2008. С.378-386.

55. Левченко E.H.. Михеева Е.Д. Роль комплексного использования сырья в обеспечении потребностей России редкими металлами. //Горный журнал. 2009. №3. СМ 16-120.

56. Кременецкий A.A., Усова Т.Ю., Левченко E.H. Состояние, проблемы и нуги развития MC В редких металлов. //Руды и металлы. 2009. №1. С. 38-44.

57. Калиш Е.А., Левченко E.H. Роль горно-геологических и технологических факторов при геолого-экономической оценке россыпных титано-циркониевых месторождений. Сб. тезисов XIV Международного совещания по геологии россыпей и месторождений кор выветривания (РКВ-2010) «Россыпи и месторождения кор выветривания: современные проблемы исследования и освоения». Новосибирск: изд-во ООО "Апельсин", 2010. С.300-302.

58. Левченко E.H.. Ваганов И.Н., Калиш Е.А. Про1рессивные технолог ии добычи и обогащения редкометалльных россыпей и их влияние на ieojioro-жономическуго оценку. Сб. тезисов Международного совещания «Научные основы и современные процессы комплексной переработки труднообогатимото минерального сырья» («Плаксинские чтения-2010 г.»). Казань, 2010. С. 315-319.

59. Кушпаренко Ю.С., Левченко E.H. Прогнозная технологическая оценка титано-циркониевых россыпей на ранних стадиях ГРР. Методические рекомендации НСОМТИ № 100. М.: ВИМС, 2010. 35 с.

60. Левченко E.H. Повышение инвестиционной привлекательности редкометалльных объектов за счет инновационных технологий переработки минерального сырья. Сб. тезисов всероссийской научно-практической конференции «Редкие металлы: минерально-сырьевая база, освоение, производство, потребление». М„ 2011.C. 88-89.

61. Калиш Е.А., Левченко E.H. Влияние горно-геологических и технологических факторов на показатели геолого-жономичеекой опенки россыпных тнта-но-циркониевых месторождений. Сб. тезисов всероссийской научно-практической конкуренции «Редкие металлы: минерально-сырьевая база, освоение, производство, потребление». М., 2010. С. 68-69.

62. Ваганов H.H., Левченко E.H.. Фунтиков Б.В. Возможности ФГУП «ИМ-ГР')» и Бронницкой геолого-геохимической экспедиции в области технологической минералогии и методов обогащения минерального сырья. Материалы Российского семинара по технологической минералогии. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011. С. 213-215.

63. Левченко Е.Н.. Тигунов Л.П. Г лауконит России: состояние, перспективы освоения и развития минерально-сырьевой базы. Минеральное сырье. Серия геолого-жопомичеекая, № 32. М.: ВИМС, 2011. 65 с.

64. Левченко Е.Н. Геолого-технологическое картирование титам-циркониевых россыпей (на примере Восточного участка Центрального месторождения). - М.:

ИМГРЭ, 2011. 145 с.

65. Palyk-Kara N., Chizhova 1., Levchenko Е.. Stekhin A. Heterogeneity an Unconformity of Mineral Assemblages of Tsentral'noe TiZr Placer Deposit: 3D-Model // Proceedings of IAGM'2004 GIS and Spatial Analysis. Toronto, 2005. V. 2. - Pp. 1051-1059.

66. Patyk-Kara N., Chizhova I., Levchenko E.. Stekhin A. 3-D Model of Polirni-neral space of heavy mineral placers: genctic interpretation and technological para-metrs. // Ext. Abs. I2lh Quadremennial LAGOD Symposium 2006 «Understanding the genesis of ore deposites to meet the demands of the 21st ccntury». Moscow. 2006. CD-version.

67. Levchenko E. Specific features of the mineral composition of titanium-zirconium placers in Russia. Lithology and Mineral Resourcec. MAIK Nau-ka/interperiodica distributed exclusively by Springer Science+Business Media. 2006. №2. P. 117-136.

68. Lcvchcnko E. Patyk-Kara N., Levchenko M. Glauconite deposits of Russia: Perspectives of development. Abstract for the 33rJ International Geological Congress, Oslo, Norway, 2008. CD-vcrsion.

69. Veremeeva L„ Levchenko E.. Kalish E. Geological and economic modelling of replacing import and of exporting rare-metal resources. Abstract for the 33 International Geological Congress, Oslo, Norway, 2008. CD-version.

Подписано к печати 11 июля 2011г. Формат 60x90 1/16. Уч.-изд. 3 л. Тираж 100. Заказ 4-11

Полиграфическая база ИМГРЭ

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Левченко, Елена Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ - 16 ТИТАНА И ЦИРКОНИЯ РОССИИ, КРАТКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК ИЗУЧАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ.

1.1. Состояние минерально-сырьевой базы титана и циркония России.

1.2. Современное состояние минерально-сырьевой базы циркония и титана в

России. ,

1.3. Краткий геологический очерк изучаемых объектов.

1.4. Роль технологии переработки редкометалльно-титановых россыпей в экономической эффективности их освоения. —

ГЛАВА 2i ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ РОССЫПЕЙ РОССИИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ " 50 ПЕРЕРАБОТКИ РУДНЫХ ПЕСКОВ.

2.1. Сравнительный анализ вещественного состава россыпных редкометалльно-титановых месторождений России. '

2.2: Факторы вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей, влияющие на технологические показатели переработки рудных песков.

2.3. Зависимость технологических свойств от специфики вещественного ■ состава редкометалльно-титановых россыпей.

2.3.1. Влияние особенностей вещественного состава редкометалльнотитановых россыпей на извлечение рудных минералов в концентраты.

2.3.2. Влияние особенностей вещественного состава редкометалльно- - 118 титановых россыпей на качество рудных концентратов.

Выводы к главе 2. .

ГЛАВА 3. МИНЕРАЛЬНЫЕ АССОЦИАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ ПЕСКОВ «ЦЕНТРАЛЬНОЕ».

3.1. Представления о геологическом строении и генезисе Центрального месторождения.

3.2. Характеристика материала и методика исследования.

3.3. Типоморфные особенности минералов — индикаторы среды 129 россыпеобразования.

3.4. Распределение главных рудных минералов в объеме россыпи.

3.5. Распределение нерудных минералов - сопутствующих полезных 145 компонентов рудных песков.

3.6. Минеральные ассоциации рудных песков как показатели направленности . 147 рудного процесса.

3.7. Пространственная изменчивость качества рудных концентратов, ". -158 выраженная через отношения базовых минералов.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА ОБОГАТИМОСТИ РОССЫПНЫХ РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ РОССИИ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯ , „ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ. "

4Л. Критерии прогнознойюценки>технологических;свойств:редкометалльно-' дитановых рудньк песков на ранних стадиях геоло'горазведочньк работ. •

• 4;2Г Апробация критериевшри оперативной оценке технологических свойств* . . рудных несков на ранних стадиях ГРР. - 168t

4.3: Прогнозная оценка технологических свойств редкометалльно-титановых песков на стадии поисково-оценочных работ. - 182'

4.3.1. Геолого-технологическое картирование месторождения Центральное нач • основе статистического анализа минералого-тежнологических показателей: .

4.3.2. Геолого-технологическое картирование месторождения Бешпагирское; прямым-технологическим экспериментом:

Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. РАЦИОНАЛЬНАЯ КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ РОССЫПНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ! - ОСНОВА ПОВЫШЕНИЯ? ИХ -212 ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

5.1. Перспективные направления рациональной комплексной переработки , редкометалльно-титановых россыпей.

5.2. Исследование морфологии золота в редкометалльно-титановых россыпях

И ВОЗМОЖНОСТИ его попутного и3влечения;при перераб6тке рудных: песков:

5.3. Минералого-технологические исследования фосфорита как.попутного товарного продукта.

5:4. Минералого-технологические исследования глауконита как попутного товарного продукта многоцелевого назначения:

Выводы к главе 5. ~

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научно-методическое обоснование минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей"

Постановка задач и актуальность исследований. Россия обладает значительной разведанной минерально-сырьевой базой титана и циркония, обеспеченность потребностей народного хозяйства по которым составляет десятки, нередко сотни лет. Однако, дальнейшее расширение минерально-сырьевой базы этих видов сырья и повышение ее качества - задачи по-прежнему актуальные. В- области редкометаллической промышленности важнейшей проблемой является разработка наиболее эффективных технологий переработки руд, так. как в существующих сегодня условиях резкого ухудшения качества сырья и невозможности укрепления сырьевой базы за счет экстенсивного ее развития только наиболее полная, комплексная и рентабельная технология- позволит увеличить производство остродефицитных редких металлов, от широкого применения которых зависит научно-технический прогресс многих отраслей промышленности.

Успешное выполнение этих задач в значительной мере определяется масштабами применения в исследованиях руд методов технологической минералогии, позволяющих выбрать наиболее рациональные направления-технологии'их обогащения и переработки концентратов, научно обосновать оптимальные технологические показатели процесса, выявить реальные перспективы комплексного использования сырья.

Весьма актуальным является применение методов, технологической минералогии при исследовании руд редких металлов, которые отличаются разнообразием промышленно-технологических типов, сложностью минерального состава и, соответственно, сложностью и нестандартностью г технологий, включающих в себя практически все существующие способы обогащения и металлургического вскрытия. Научное обоснование их применения и наиболее рационального' сочетания* должно определяться особенностями состава, строения'и свойств минералов, выявление которых и является главной задачей технологической минералогии [15, 123, 140, 141, 145, 157].

Руды многих месторождений, вовлеченных в промышленное использование или ожидающих его (балансовые запасы), а тем- более забалансовые руды и резервные месторождения, требуют повышения • технико-экономических показателей их добычи и переработки, в том числе и за счет рационализации технологических схем. По многим цветным, и редким металлам важнейшей задачей остаются поиски и разведка месторождений, обеспечивающих более высокие технико-экономические показатели получения товарной продукции, конкурентноспособной на мировом рынке. При выявлении новых рудных объектов необходимо обеспечить максимально возможно раннюю ■> их разбраковку, осуществить, выбор оптимальной технологии переработки и своевременно 4 наметить основные направления создания рациональной технологии комплексного использования потенциального полезного ископаемого. В общем виде тенденция опережающей минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых руд в процессе их поисков и разведки может быть сформулирована как наиболее эффективная, малозатратная и актуальная.

Особенно актуальными становятся детальные минералого-технологические исследования руд новых, планируемых к промышленному освоению редкометальных месторождений, крайне сложных по составу и строеию, и направленные на выявление новых, ранее неизвестных свойств минералов, использование которых позволит существенно улучшить технологические показатели или сохранить их на достигнутом уровне при заметном снижении качества отрабатываемых руд.

Вопросами изучения » особенностей состава, строения1 и свойств применительно к рассматриваемым видам минерального сырья занимались ведущие ученые геологической отрасли отечественной науки (Н.А.Шило, Н.Г.Патык-Кара, С.С.Ревнивцев, Л.Б.Зубков, Л.Б.Чистов, С.И.Гурвич, Ю.А.Полканов, С.Н.Цимбал, Г.А.Сидоренко, Б.И.Пирогов, В.К.Абулевич, В.А.Даргевич, В.А.Блинов, Л.П.Рихванов, А.Н.Хатькова, А.Н.Жердева, Н.Н.Иконников, А.А.Кухаренко и многие другие) [14, 19, 41, 42, 43, 48, 75, 145, 148, 157, 173, 174, 150, 180, 181]. При» переходе на новые экономические и организационные основы проведения, геологического изучения недр возникла необходимость в создании новой нормативной базы. Основой ее послужили, «Закон, о недрах РФ» и Положение о лицензионном пользовании недрами. Подготовка к промышленной отработке новых месторождений требует выявления наличия и геометризации > в объеме рудного объекта технологических типов и сортов полезного ископаемого, разработки рациональных технологических схем на. основе специфических свойств его минерального состава [112, 164].

Предпосылками промышленной реализации современных направлений совершенствования схем обогащения редкометалльных руд являются повышение качества разделения рудных компонентов. Выполненный автором за период 1976-2010 гг. большой объем исследований практически всех титан-циркониевых россыпных месторождений России послужил материалом для научного обобщения, составившего значимый вклад в решение крупной народнохозяйственной задачи по созданию, укреплению и расширению сырьевой базы редких металлов России.

Следует отметить, что с точки зрения научно-методических подходов и разработок несомненен приоритет отечественных ученых. Зарубежные публикации в большей степени обосновывают постановку частных вопросов, носят информационно-справочный характер или описывают конкретные аппараты, используемые при переработке руд.

Цель работы — разработка научно-методических основ минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей, определения их технологических свойств и прогнозирования качественных показателей переработки.

Идея работы заключается в формировании системы организации и проведения технологического изучения минерального сырья для обеспечения выбора наиболее перспективных проявлений и последующей разработки для них оптимальных технологий обогащения.

Основные задачи работы.

Установить минералого-технологические особенности редкометалльно-титановых россыпей.

Выявить корреляционные связи главных параметров минерального состава и технологических показателей обогащения руд с целью их примененю^ при минералого-технологическом картировании.

Определить возможность получения дополнительной' товарной» продукции при* переработке редкометалльно-титановых россыпей и области ее применения в* народном хозяйстве.

Защищаемые положения:

1. Минералогическими факторами, позволяющими определять технологические свойства редкометалльно-титановых россыпей на ранних стадиях ГРР, ' являются гранулярный состав исходных песков и рудных минералов, содержание глинистых фаз, морфоструктурные характеристики рудных минералов и степень их измененности, наличие полиминеральных агрегатов.

2. Выявлены закономерности соотношения главных рудных — ильменит, рутил, циркон и нерудных минералов, определяющие особенности их пространственного распределения, являющиеся основой* минералого-технологического картирования редкометалльно-титановых месторождений.

3. Установлена зависимость извлечения ценных компонентов и рудных минералов редкометалльно-титановых россыпей от содержания диоксидов титана и циркония, рудных минералов и тяжелой фракции в целом. Разработана система минералогических критериев оперативной оценки технологических свойств при поисках, оценке-и разведке редкометалльно-титановых месторождений.

4. Разработаны технологии комплексной переработки редкометалльно-титанового сырья, позволяющие, наряду с основными рудными концентратами, получать попутные товарные продукты - золото, глауконит, фосфаты, кварцевые и кварц-полевошпатовые пески, что обеспечивает повышение экономической эффективности освоения месторождений.

Фактический материал, положенный в основу работы, получен автором на протяжении более 30 лет работы в Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ФГУП «ИМГРЭ») и ее производственной базе (Бронницкой« ГГЭ). В. процессе исследований изучены десятки тысяч проб исходных рудных песков: и продуктов их переработки.

Методы исследования. Работа выполнялась методом научного анализа и обобщения нормативно-методических материалов и опыта технологического опробования при поисках и разведке месторождений. Выбор рационального комплекса аналитических методов для* получения полной и достоверной информации о химическом и минеральном разнообразии, структурных и морфологических вариациях изучаемых минералов, пород и продуктов переработки титан-циркониевых россыпей основывался на сопоставительной- оценке возможностей методов и установления связей: состав — структура - свойства.

Главные качественные характеристики рудных песков - титано-циркониевых россыпей включают: содержание ТЮг и минеральную- форму диоксида, циркона, минералов-носителей элементов, ухудшающих качество песков (в первую очередь хрома и фосфора),' физические свойства минералов, гранулярный состав песков, масса и состав глинистой фракции, содержащейся в них [162].

Был определен оптимальный комплекс, включающий в. себя следующие виды исследований: гранулометрический и химический анализы, оптическая и электронная микроскопия, рентгенографический фазовый анализ (качественный и количественный), термический анализ (ДТА-ДТГ, ТГ-ДСК), дифференциальный термомагнитный метод (ДТМА), электронный парамагнитный анализ (ЭПР), низкотемпературный метод адсорбции азота.

Распределение частиц по размерам определялось на анализаторе «Ротап», лазерных микроанализаторах «АпаН2еИе-22» (фирма РгкгзсИ, Германия), Сап^гег (Германия), НопЬа (Франция). Технология, применяемая в лазерном определителе частиц, основанная на принципе анализа дифракционной картины, позволяет определить распределение размеров частиц от 0,5 мм до 0,1 мм. Диапазон измерений корректировался для каждого образца индивидуально.

Оптическая микроскопия. Хронологически наиболее ранний и широко распространенный метод количественного фазового анализа горных пород и руд — микроскопический, вошедший в практику под названием оптико-минералогический [113, 114, 115, 117]. Проба перед минералогическим анализом подвергается гравитационно-магнитному анализу: дешламации (выделение класса -0,044мм), классификации- материала крупностью более 0,044мм на стандартном наборе сит на узкие классы крупности, фракционированию материала по плотности и магнитной восприимчивости. Последовательность и степень дробности фракционирования' определяется минеральным^ составом* пробы; Основной целью фракционирования, является концентрация рудных и основных породообразующих ~ минералов во фракции, содержащие до 70% и- более концентрируемого минерала (мономинеральные фракции). Оптико-минералогический» полуколичественный анализ выполняется весовым методом или «методом подсчета зерен» минералов во фракциях (обычно 1000 или 500 зерен), полуколичественный. анализ -«визуальной»- оценкой содержаний» зерен минералов во< фракциях под бинокулярным микроскопом или микроскопом типа Полам и иммерсионных препаратах. Большой диапазон^ возможностей; простота, быстротами дешевизна минералогических определений по сравнению с другими видами анализа' обусловили, их широкое применение. При правильной-подготовке проб и. выборе методики анализа с учетом специфики, материала точность минералогических анализов , может достигать, а иногда и-превосходить-точность химических, определений.

Оптико-геометрический метод анализа- изображения.' В основе метода лежит измерение относительных площадей; отвечающих каждому минеральному виду в шлифе или в аншлифе. Метод оптико-геометрического анализа с является экспрессным количественным методом, позволяющим исследовать, руды-, на основании оптических характеристик составляющих их минералов, а также выявленных в ходе анализа изображения морфометрических особенностей минералов и их ассоциаций [73, 97, 175, 177]. С помощью систем анализа изображений, совмещенных с оптическим микроскопом, можно определить следующие количественные характеристики-изучаемого минерального сырья: минеральный состав, распределение зерен минералов по крупности в исходной руде (вкрапленность), распределение минералов по классам, крупности в измельченном материале, распределение минералов по технологическим продуктам; морфометрические характеристики (удлинение, округлость, ориентация) зерен и частиц; распределение сростков минеральных фаз по качеству (по объемной и массовой доле минеральных фаз в сростке); степень раскрытия, руды по различным минералам; распределение содержания минеральных фаз по значениям базовых геометрических параметров и ряд других.

Сочетание количественных данных по структурным параметрам минералов с необходимым набором машинных изображений и результатами изучения фазового состава другими методами исследования позволяет провести прогнозную технологическую оценку. Важнейшие преимущества оптико-геометрического анализа изображения - высокая производительность и возможность машинной обработки» данных. Первостепенное значение для технологических исследований имеет также информация о наличии и характере срастаний минералов в их количественном выражении.

Аналитическая электронная; микроскопия: За- рубежом; многими/ фирмами используются инструментальные методы анализа - сканирование полированных брикетов" на электронном микроскопе. Оценка микро-морфологических особенностей и качественная-оценка элементного состава исходных образцов и продуктов переработки была выполнена тремя методами: растровая ; электронная микроскопиям (РЭМ), сканирующая электронная микроскопия; (СЭМ) и просвечивающая электронная« микроскопия4 (ПЭМ). Растровая электронная микроскопия; (РЭМ) выполнена* на электронном микроскопе «Теэ1а-301В» (Словакия)^ позволяющем, исследовать поверхность твердого тела методом вторичной электронной? эмиссии (увеличение 20-200000 крат). Просвечивающая; электронная микроскопия (ПЭМ) проведена: на электронном» микроскопе «ТесИпаЬ 12В» (Голландия); предназначенном для визуального и фотографического исследования фазового состава и кристаллической! структуры объектов:

Сканирующая, электронная микроскопия; (СЭМ) выполнена, на электронном* микроскопе Оео1 (Голландия): РЭМ; СЭМ! и ПЭМ1 позволяют изучить топографию и морфологию' поверхности;, особенности микрогеометрии частиц; слагающих пробу, фазового состава и кристаллической структуры объекта. Рентгенографический; количественный фазовый анализ (РКФА). Метод основан на индивидуальности дифракционного спектра каждой кристаллической фазы* и зависимости интенсивности этого спектра в смеси от содержания фазы; обеспечивает выявление, диагностику и количественную оценку, содержания всех раскристаллизованных фаз, величина кристаллитов- которых более 0,02 мкм (т.е. на два порядка мельче; чем: в оптической микроскопии), а содержание - выше 0,5-1 мас.% (в зависимости от совершенства кристаллической структуры) [141, 156; 158]. По сравнению с оптико-минералогическим анализом РКФА имеет ряд существенных, преимуществ. Будучи инструментальным методом, РКФА позволяет, использовать компьютерную обработку данных и управление прибором, что в совокупности с отсутствием необходимости в фракционировании шлиха позволяет существенно уменьшить массу аналитической навески, сократить объем геологической пробы, время на ее подготовку, избежать фактора субъективности при определении трудно диагностируемых минеральных фаз и тем самым существенно повысить достоверность и производительность аналитических работ. Рентгенографический (качественный и количественный) фазовый анализ выполнен методом порошка на дифрактометре D8 ADVANCE (фирма Bruker).

Химический фазовый анализ. Основан на избирательном растворении минералов в специально подобранных растворителях. Анализ является количественным, но ему предшествует выполнение всех трех первых этапов фазового анализа: химический фазовый анализ решает задачу определения- содержания фаз, выявленных и диагносцированных предварительно другими методами анализа. На ход химического фазового анализа на стадии селективного- растворения оказывает влияние не только общая минеральная ассоциация, но и структурно-текстурные характеристики объекта, взаимопрорастание минералов, тонкое рассеяние фазы в минеральной матрице.

Микрорентгеноспектральный (зондовый") анализ. Широко используется для элементного состава минералов, при пересчете которого можно их диагностировать. Для "попадания" пучка в заданную "точку"- фазу образец просматривается в отраженных или поглощенных электронах на экране анализатора, а для диагностики фазы используется банк данных - набор элементов и их соотношений» для каяедого минерального вида, заложенных в память ЭВМ. При проведении анализа следует учитывать широкое развитие полиморфизма и ограниченное разрешение микрозонда, не позволяющее выявлять микровростки (диаметр микрозонда составляет 6 мкм2). Кроме того, микрорентгеноспектральный .анализ используется^ для определения форм вхождения рассеянных элементов и их связи с матрицей минерала; для определения «корреляционной связи тех или- иных элементов в пробе путем оценки их содержания по заданному профилю, что позволяет с определенной степенью достоверности судить об изоморфном вхождении элемента-примеси в минерал; для количественного определения содержания элементов путем оценки концентрации в "микропробе"' одного-двух минералообразующих элементов.

Фазовый эмиссионный спектральный анализ. Анализ эффективен на этапе диагностики минеральных фаз, образуемых тем или иным элементом, особенно в случаях, недоступных оптической микроскопии, когда содержание элемента низко, а степень его рассеяния в матрице горной породы высока. Метод основан на "многоступенчатой" дискретной эмиссии одного и того же элемента в том случае, когда он входит в состав нескольких различных по составу соединений (фаз), одновременно содержащихся в анализируемой пробе горной породы, руды или концентрата, и в каждом из них ассоциирует с различными минералообразующими элементами.

Термический анализ (ДТА-ДТГ, ТГ-ДСЮ. Исследования термического поведения глауконита проводились на синхронном термоанализаторе STA 409 PC (фирма NETZSCH, Германия) ТГ-ДТГ и ДСК методами термического анализа. Образцы подвергались нагреву в корундовых тиглях в воздушной атмосфере со скоростью нагрева 10 К/мин» от 25 до 1000°С. Из одной навески одновременно регистрировались четыре кривые: температурная (Т), термогравиметрическая (ТГ), дифференциально-термо-гравиметрическая (ДТГ) и кривая дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).

На основании приведенных выше методов" была' осуществлена характеристика состава и свойств редкометалльно-титановых россыпей,« выявлены изменения структурных, текстурных и физико-механических параметров. Возможность использования того? или' иного метода при количественной оценке содержаний, минералов определяется особенностями минерального состава анализируемого объекта: содержанием, структурным состоянием минералов, размером их зерен, степенью проявления наложенных процессов и т.д. В'случае нахождения элемента в одном минерале применяются пересчеты результатов элементных определений на минеральный состав.

Основой комплексирования различных методов является оптическая микроскопия. При количественной оценке минералов с близкими'физическими свойствами измененных минералов,' анализе тонких классов1 (в том' числе шламовых), продуктов флотации и особенно химико-металлургического передела- наиболее эффективен метод РКФА. Определение минерального состава исходных рудных» песков титано-циркониевых россыпей, материала различных классов крупности- песков и технологических фракций' проводилось сочетанием традиционного оптико-минералогического метода исследования и оптико-геометрического анализа, что позволило дать достоверную количественную оценку содержания всех основных минеральных фаз.

В результате был разработан рациональный комплекс минералого-аналитических исследований вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей в двух вариантах: стационарном и оперативном (табл.1).

Таблица 1.

Рациональный комплекс минералого-аналитических методов исследования вещественного состава титан-циркониевых россыпей

Изучаемые характеристики Методы исследования

Стационарный Оперативный

1. Элементный состав песков

Содержание и распределение ценных компонентов и лимитируемых примесей в исходных песках и классах крупности Химический ПКСА

2. Гранулярный состав песков

Распределение зерен по классам крупности Гранулометрический, гравитационно-магнитный, оптико-геометрический Оптико- минералогический

Глинистость

Степень сортированное™.

3. Минеральный состав песков

Содержание и распределение рудных и нерудньк минералов в исходных песках и классах крупности Оптико- минералогический, оптико- . геометрический Рентгенографический количественный1 фазовый, оптико- минералогический

Содержание лимитируемьгс примесей и попутных полезных минералов

Содержание сростков рудных минералов с породообразующими

4. Особенности свойств минералов

Содержание титана и циркония в рудных минералах Микрорентгено-спектральный-

Степень измененности ильменита Рентгенографический1 количественный 1 фазовый,- . оптико минералогический Рентгенографический количественный^ фазовый

Наличие микровключений в рудных минералах минераграфический

Наличие пленок и наростов на поверхности зерен оптико- минералогический

Морфометрические характеристики зерен оптико-геометрически? анализ Научная новизна.

Разработаны научно-методические основы определения вещественного состава-редкометалльно-титановых россыпей применительно к оценке технологических свойств и разработке рациональных схем их обогащения.

В пределах каждой провинции определены объекты-аналоги соответствующего ранга сходного геолого-промышленного типа, что позволяет проводить априорную

12 количественную оценку прогнозных ресурсов новых месторождений и их технологических свойств.

Установлены закономерные связи между экспрессно определяемыми параметрами вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей и извлечением рудных минералов в концентраты, что позволяет эффективно использовать химико-минералогические показатели для прогнозирования технологических свойств руды.

Полученные данные о составе и свойствах сопутствующих минералов в редкометалльно-титановых россыпях (золото, глауконит, фосфориты) позволили обосновать возможности получения попутной товарной продукции^ принципиально новые области ее промышленного применения.

Практическая значимость работы. Исследования* автора по технологической минералогии» редкометалльно-титановнх руд успешно применялись при совершенствовании технологических схем переработки руд, направленном на повышение технологических показателей, качества продукции и степени комплексности использования сырья.

Разработаны и утверждены отраслевые нормативно-методические документы по технологическому опробованию и прогнозной технологической оценки титан-циркониевых россыпей на ранних стадиях геологоразведочных работ в новых условиях недропользования.

На основании детальных исследований вещественного состава новых редкометалльных объектов, разведуемых организациями РОСНЕДРА Министерства природных ресурсов и экологии РФ месторождений, выполненных по рекомендуемой автором методике, в ИМГРЭ разработаны эффективные технологические схемы их обогащения. Эти данные использованы при составлении технико-экономического обоснования временных и постоянных кондиций на руды многих отечественных месторождений, а также для проектирования горно-обогатительных предприятий (Гиредмет-1978^ 2000 г.г., Оргтехпроект - 2006, ВИМС- 2006, 2010 г), Под руководством и при личном участии автора выполнены исследования руд месторождений Бешпагирское, Тарское, Ордынское, Центральное, Лукояновское и др.

Разработанная методика оценки технологических свойств руд по данным изучения их вещественного состава в настоящее время широко применяется минералогическими службами ряда предприятий и геолого-разведочных экспедиций.

Разработана система технологического опробования (оценки) при геологическом изучении недр, позволяющая обеспечить в новых условиях недропользования рациональную организацию' работ на ранних стадиях и получение необходимой информации для лицензионного изучения и использования новых рудных объектов. Выработаны общие методические основы создания рациональных схем обогащения редкометалльных руд. Предложенные положения имеют универсальный характер и при необходимой корректировке могут быть использованы для других видов полезных ископаемых.

В целом, весь комплекс научно-исследовательских разработок, положенных в основу диссертации, позволяет создавать эффективные схемы обогащения с установлением оптимальных экономических показателей, решать проблемы оценки разведуемых t месторождений и развития МСБ дефицитных полезных ископаемых.

Реализация результатов работы. Приемы и методы прогнозной оценки новых рудных объектов на ранних стадиях геологического изучения недр вошли в Методические рекомендации №ЮО-НСОМТИ РФ. Научно-методические разработки данной диссертации, были использованы при проведении технологических исследований редкометалльных месторождений' Сибирского ФО, ХМАО-Югры, Южного ФО; Центрального ФО, Поволжского ФО (всего более 20 объектов). Результаты были использованы при обосновании проведения дальнейших геологоразведочных работ и защите разведанных запасов в ФГУ ГКЗ.

Апробация* работы. Основные результаты и положения диссертации докладывались и обсуждались на 32 собраниях научной общественности, основные из которых следующие: Стратегия использования и развития минерально-сырьевой» базы редких металлов России, в XXI веке. Международный симпозиум, г. Москва, 1998г., Конгрессы, обогатителей стран СНГ, Москва, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009 г.г., Совещание по проблемам минералого-технологического картирования на месторождениях твердых полезных ископаемых. ВНИИ химической технологии, г. Москва. 1999г., Международная научно-техническая конференция «Обогащение - 2000». г. С.-Петербург, 5-9 июня 2000 г., XII Международное совещание по геологии россыпей и месторождений кор выветривания. Москва 25-29 сентября 2000г., Международное совещание «Развитие идей И.НЛлаксина в области обогащения полезных ископаемых и гидрометаллургии»

Плаксинские чтения). Москва, 10-14 октября 2000 г., Совещание «XXI век; Проблемы освоения техногенных минеральных ресурсов», Москва, ВНИИ химической технологии, 79 декабря 2000 г., Международная конференция «Благородные и редкие металлы-2000». Донецк. 2000 г., Международная научно-практическая конференция «Техногенные россыпи. Проблемы. Решения». Симферополь-Судак, 2002 г., Международная научно-практическая конференция HAH Украины. Киев, 2005 г., XIII Международное совещание «Россыпи и месторождения кор выветривания: факты, проблемы, решения». Пермь, 2005 г.,

Международное совещание «Современные проблемы комплексной переработки природного и техногенного минерального сырья». С-Петербург, 2005 г., 12-я конференция МАГРМ. Москва, 2006 г., Международное совещаниие «Титано-циркониевые месторождения России и перспективы их освоения». Москва, ИГЕМ. 2006 г., Годичная сессия МО Российского геологического общества «Минералогические исследования в решении геологических проблем. Москва, 2007 г., 2-й Российский семинар «Значение исследований технологической минералогии в решении задач комплексного освоения' минерального сырья». Петрозаводск. 2007 г., Международная конференция «Минерально-сырьевая база черных, легирующих и цветных металлов России и стран СНГ: проблемы и пути развития». Москва, 2007 г., Международное совещание «Научные основы и современные процессы комплексной переработки труднообогатимого минерального сырья» («Плаксинские чтения - 2010 г.»), Казань. 13-18 сентября 2010 г., Всероссийская научно-практическая конференция*«Редкие металлы: минерально-сырьевая база, освоение, производство, потребление», Москва 1-2 марта 2011., Шестой российский семинар «Методы оценки технологических свойств минералов и их поведение в технологических процессах», Петрозаводск, 26 - 28 апреля 2011 г.

Публикации. По теме диссертации самостоятельно и в соавторстве опубликовано 69 печатных работ, в том числе Л 3 в изданиях, рекомендованных ВАК, пять - в зарубежных изданиях, пять монографий, научно-методические рекомендации НСОМТИ, а также статьи и тезисы в научных трудах и изданиях ИГЕМ, ВИМС, ИМГРЭ, ЦНИГРИ.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность за полезные советы при обсуждении аспектов и результатов работы член-корр. РАЕН Л.П. Тигунову, д. г-м.н. А.А.Головину, д. г-м.н. Л.З.Быховскому, д. г-м.н. В.Т. Дубинчуку, д. г-м.н. Н.Г. Патык-Кара, д. г-м.н. И.А. Чижовой, к.г-м. н. И.Е.Максимюк, к.г-м. н. Г.К. Кривоконевой, к.г-м. н. А.В.Лаломову, к.г-м. н. А.В:- Григорьевой, к.г-м.н. Т.Ю. Усовой, Автор благодарен сотрудникам отдела технологии ИМГРЭ, отдела минералогии ВИМС, лаборатории кристаллохимии ИГЕМ за помощь при постановке и проведении научных исследований по теме диссертации. Автор считает своим долгом выразить благодарность руководству и сотрудникам ОАО «АТОМРЕДМЕТЗОЛОТО», ОАО «ГМК «Норильский никель», ООО «НПЦ «МОНИТОРИНГ», ООО «Тарская горно-промышленная компания» за всестороннюю помощь при апробации и реализации результатов работы. Автор благодарит сотрудников ИМГРЭ за высказанные замечания и помощь в работе над диссертацией. Автор глубоко признателен за постоянную поддержку научному консультанту, д. г-м.н. A.A. Кременецкому.

Заключение Диссертация по теме "Минералогия, кристаллография", Левченко, Елена Николаевна

Выводы к главе 5.

Совершенствование технологии добычи и переработки редкометалльно-титанового сырья — один из главных способов повышения экономической эффективности освоения российских россыпных месторождений. При использовании принципиально новых технологий, в которых применяются нестандартные технические решения, новых схем организации производства, могут быть со значительной эффективностью освоены многие рудные объекты, в том числе и те, которые в настоящее время признаны низко рентабельными.

При» переработке редкометалльно-титановых россыпей, кроме основных рудных концентратов, можно получать в виде попутной продукции не только кварц-полевошпатовые пески, но и золотосодержащий продукт, глауконит, кианит, силлиманит, ставролит, эпидот, гранат.

Данные минералого-технологических исследований по определению морфологии золота в редкометалльно-титановых россыпях и возможности его попутного извлечения при переработке рудных песков показали, что: основной формой нахождения золота, в исследуемом материале является самородная, а золото, в основном, находится»в свободном состоянии, не образуя сростков с другими минералами; самородное золото характеризуется узким диапазоном крупности, что является благоприятной предпосылкой для,его выделения; при^ переработке редкометалльно-титановых рудных песков возможно попутное выделение золотосодержащего продукта при извлечении золота около 85-87%. Золото может внести существенный вклад в извлекаемую ценность сырья только при попутном его извлечении с основными рудными компонентами, т.е.* совместно с выделением ильменита на одном обогатительном аппарате.

Изучение минерального состава и особенностей глауконита позволило определить оптимальные области его использования в качестве пигментов, сорбентов, и удобрений пролонгированного действия.

При максимальном использовании всего спектра рудной, и нерудной составляющей, эффективность освоения титано-циркониевых россыпей повышается, что подтверждает четвертое защищаемое положение - разработаны-технологии комплексной переработки редкометалльно-титанового сырья, позволяющие, наряду с основными'рудными концентратами, получать попутные товарные продукты - золото, глауконит, фосфаты, кварцевые и кварц-полевошпатовые пески, что обеспечивает повышение экономической эффективности освоения месторождеНИII.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Редкометалльно-титановые россыпи России, по сравнению с аналогичными зарубежными месторождениями, характеризуются более сложными горно-геологическими и гидрогеологическими условиями разработки, несколько худшими технологическими свойствами рудных песков (меньшими размерами рудных минералов, большей глинистостью) и, как следствие, низкой рентабельностью их освоения. Поэтому, при огромных выявленных ресурсах редкометалльно-титановых россыпей в России, эта сырьевая база никак не используется, а титановые минералы и циркон импортируются.

Совершенствование технологии и повышение комплексности использования руд — один из главных, если не единственный, способг повышения инвестиционной привлекательности российских россыпных месторождений.

В результате проведенных исследований

Разработаны научно-методические основы определения вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей» применительно к оценке технологических свойств и разработке рациональных схем их обогащения.

Установлено, что рудные пески каждой россыпной провинции имеют специфические особенности, выраженные в отличии гранулярного состава исходных песков и рудных минералов, содержании глинистых компонентов, морфоструктурных характеристиках рудных минералов и степени их измененности, наличии- полиминеральных агрегатов, и определяющие выбор технологических схем их переработки.

В'пределах каждой провинции определены объекты-аналоги < соответствующего ранга сходного геолого-промышленного типа, что позволяет проводить априорную количественную оценку прогнозных ресурсов новых месторождений и их технологических свойств. ,

Применение приемов и методов технологической минералогии позволяет существенно повысить уровень технологической оценки потенциального рудного сырья на ранних стадиях геологического изучения недр практически без дополнительных материальных и трудовых затрат. Информация, полученная в процессе прогнозной технологической оценки, позволяет существенно сократить общий цикл геолого-минералогических, технологических и экологических исследований объектов минерального сырья. Прогноз технологических показателей обогащения уже на ранних стадиях изучения сырьевых объектов имеет большое значение для определения их промышленной значимости и принятия решения о целесообразности продолжения геологоразведочных работ.

Внедрение современных методов добычи песков и повышение эффективности технологических схем с использованием нового оборудования позволили повысить рентабельность переработки Лукояновского и Тарского месторождений:

Комплексный- характер редкометалльно-титановых россыпей обусловливает специфику их изучения: проведение геолого-технологического картирования с выделением технологических сортов и типов песков по всему комплексу минералов, применение специальных методов оценки золотоносности, отбор и испытание крупнообъемных проб с наработкой' опытных партий основных и попутных концентратов, их испытание у потребителя, согласование с ним объемов производства и цен на попутную продукцию, маркетинг всей'номенклатуры возможной продукции.

Комплексная переработка рудных песков редкометалльно-титановых месторождений, базирующаяся не только на получении концентратов основных полезных ископаемых и компонентов, но и попутных (включая вскрышные породы, ценные минералы руд, элементы-примеси рудных концентратов, отходы обогащения и передела), существенно повышает экономический потенциал разведанных запасов, способствует сокращению* потерь при добыче, обогащении^ и переделе, создаёт благоприятные предпосылки для вовлечения в хозяйственный оборот месторождений, разработка которых только на основной компонент низко рентабельна или даже убыточна.

Результаты^работ, выполненных на Восточном участке месторождения Центральное использованы при подсчете и успешной защите запасов в ФГУ ГКЗ, разработке и обосновании комплексной технологической схемы переработки редкометалльно-титановых россыпей и выборе участка первоочередной отработки, что, в свою очередь, позволило повысить технико-экономические показатели освоения месторождения и перевести его из категории забалансовых в балансовые.

Выполненные исследования внесли весомый вклад в решение крупной народнохозяйственной задачи по развитию минерально-сырьевой базы титана и циркония России и повышению востребованности редкометалльно-титановых россыпных месторождений.

Информация о работе

Левченко, Елена Николаевна
доктора геолого-минералогических наук
Москва, 2011
ВАК 25.00.05

Диссертация

Научно-методическое обоснование минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы