книги из ГПНТБ / Пирогов, Б. И. Минералогическое исследование железных и марганцевых руд

тонкая, изменяется в сторону увеличения размеров выделений от фации зеленых сланцев к амфиболитовой и гранулитовой;

9) структурные взаимоотношения магнетита с рудными и не­ рудными минералами весьма разнообразны, характерно значитель­ ное количество пойкилитовых включений кварца в магнетите, а также образование мирмекитоподобных срастаний кварца и ма­ гнетита, особенно для железистых кварцитов низкой ступени мета­

от пласта к пласту, а также по простиранию, падению и в раз­ резе пласта проявляется в четкой аутигенно-минералогической зо­ нальности: сланцы, безрудные и малорудные магнетит-карбонат- силикатные кварциты, карбонат-силикат-магнетитовые кварциты, магнетитовые кварциты, гематит-магнетитовые кварциты, магнетитовые кварциты, карбонат-силикат-магнетитовые кварциты, без­ рудные и малорудные магнетит-карбонат-силикатные кварциты

железистых кварцитов месторождений и отдельных их участков обусловлены степенью и характером метаморф-изма железисто­ кремнистых осадков. На отдельных участках месторождений при­ веденный разрез может иметь различное строение и полноту;

11) крайне неравномерное проявление наложенных процессов минералообразования (метаморфического, метасоматического, гид­ ротермального, гипергенного), обусловивших изменчивость-мине­ рального состава и текстурно-структурных признаков кварцитов: обогащение или обеднение рудными минералами, перестройку структур, изменение размеров выделений различных минералов, типов срастаний. Минеральный состав и текстурно-структурные признаки железистых кварцитов низких ступеней метаморфизма сложнее и разнообразнее, чем высоких. С повышением степени метаморфизма остается все меньше равновесных минеральных фаз и минеральный состав кварцитов упрощается. Наложенный щелочной метаморфизм (метасоматоз) несколько усложняет мине­ ральный состав железистых кварцитов (в частности, магнетит ча­ стично мартитизируется, появляется весьма тонкодисперсный маг­

частично утрачивается полосчатость). Щелочной метасоматоз ха­ рактерен для месторождений железистых кварцитов фации зеле­ ных сланцев, реже проявляется в кварцитах амфиболитовой и не встречен в гранулитовой фации.

Для железистых кварцитов фации зеленых сланцев характерны: частая перемежаемость в толще железистого пласта (горизонта) маломощных пачек кварцитов различного минерального состава; мелко- и тонкозернистое оруденение (крупность зерен магнетита

магнетита (скелетные, футлярообразные и др.), в карбонатсо­ держащих разновидностях чаще — идиоморфные выделения; тонкая рудная вкрапленность в различных нерудных минералах, указы­ вающая на недостаточное очищение зерен при метаморфизме и слабую дифференциацию рудного и нерудного материала, мелко­ зернистый кварц (0,01—0,1мм), образующий в нерудных и смешан­ ных слоях гранобластовые структуры полигональных и ксеноморфных, реже слегка вытянутых столбчатых зерен; преобладание хлорита над другими силикатами, присутствие значительного коли­ чества магнезиально-железистых и маложелезистых карбонатов; широкое распространение диабластических структур, характери­ зующихся тесным прорастанием рудных и нерудных минералов вплоть до образования типичных ситовидных структур (кварца в магнетите, гематита в кварце) ; низкая степень перекристаллиза­ ции рудных и нерудных минералов, выражающаяся в сохранности первичных субграфических структур, и размерах рудных и неруд­ ных минералов почти не превышающих 0,2 мм. Уже в самой фа­ ции зеленых сланцев заметно изменяется минеральный состав при переходе от биотито-хлоритовой к биотито-куммингтонитовой подфации и прежде всего хлорит- и карбонатсодержащих разно­ видностей кварцитов.

Хлорит замещается биотитом, а за счет железистых, магнези­ ально-железистых карбонатов (сидерита, сидероплезита, пистомезита) и кварца образуются куммингтонит и грюнерит, лучистые и сноповидные агрегаты которых часто уничтожают первоначальную микрослоистость кварцево-карбонатных слоев первого порядка,, в результате чего слоистость угрубляется.

Кварц и магнетит подвергаются собирательной перекристалли­ зации, гематит сохраняется или также подвергается перекристал­ лизации, а хлорит и серицит в различной степени замещаются биотитом. В кварцитах биотито-куммингтонитовой подфации раз­ мер зерен магнетита увеличивается от 0,03—0,06 до 0,08—0,15 мм.

в хвостах. Однако образование эгиринсодержащих метасоматических кварцитов обусловливает возникновение весьма тонкозерни­ стого вторичного магнетита, резко ухудшающего показатели обога­ щения. При щелочном метасоматозе магнетит частично мартитизируется.

В железистых кварцитах амфиболитовой фации собирательная перекристаллиз-ация выражена еще резче с образованием крупно­ зернистых шлировых выделений магнетита, неяснослоистых текс­ тур. Гематит по сравнению с магнетитом играет подчиненную роль, но характерны процессы мушкетовитизации —- образование псевдоморфоз магнетита по гематиту. Силикаты представлены обыкновенной роговой обманкой, актинолитом, геденбергитом, диоп­

сидом, гранатом. Количество разновидностей кварцитов, по срав­ нению с фацией зеленых сланцев, резко уменьшается.

Очень резко выражена собирательная перекристаллизация среди кварцитов гранулитовой фации, зерна и агрегаты магнетита довольно крупные и нередко корродированы. Гематит почти не встречается. Типичными силикатами являются ромбические пироксены типа гиперстена, иногда появляется оливин. Кварциты до­ вольно однородны по минеральному составу.

Минералого-петрографические исследования силикатсодержа­ щих кварцитов Петровского и Мариупольского месторождений по­ казали несколько различный парагенезис минералов окислов и си­ ликатов (табл. 2).

Распределение FeO и Fe2Û3 в минералах показывает, что появ­ ление в кварцитах Петровского месторождения гематита сразу же приводит к ограничению условий кристаллизации амфибола и об­ разованию маложелезистых, в отличие от амфиболов, пироксенов.

В аналогичных кварцитах Мариупольского месторождения со­ став пироксенов более железистый и при этом характерен пара­ генезис кварц-магнетит-пироксен, а не кварц-магнетит-гематит-пи- роксен, как в Петровском месторождении. Вероятно, существен­ ным фактором, определившим это различие, был прежде всего со­ став первичных осадков, за счет которых образовались пироксен- и амфиболсодержащие кварциты высокой степени метаморфизма. Характер метаморфических и метасоматических изменений пред­ определил железистость пироксенов;

12) существенны изменения железистых кварцитов в зоне ги­ пергенеза. Особенности их вещественного состава определяются комплексом процессов маршалитизации, мартитизации, лимонитизации, сидеритизации, окварцевания, окраскования, хлоритизации, каолинизации, апатитизации. С развитием этих процессов связана определенная минералогическая зональность в толщах кварцитов отдельных месторождений. Минеральные превращения в зоне ги­ пергенеза происходят стадийно, в результате чего образуются весьма сложные типы срастаний минералов. В окисленных кварци­ тах по сравнению с неокисленными вкрапленность рудных мине­ ралов существенно изменяется в первую очередь за счет развития процесса лимонитизации (возрастает количество рудных выделе­ ний размером менее 50 мкм).

Минералогический и химический состав исходных кварцитов предопределяет в известной мере минеральный состав, «набор», концентрацию и соотношение элементов, освобождающихся при выветривании;

13) железистые кварциты отличаются высокой крепостью и вязкостью, значительно затрудняющими их взрываемость, дробимость и измельчаемость. Удельная работа разрушения кварцитов уменьшается от фации зеленых сланцев (15—20 кгс-м/см3) и ам­ фиболитовой и гранулитовой (4—5 кгс-м/см3). Еще резче колеб­ лется этот параметр в различной степени окисленных кварцитах.

центрате 64,4—65,2% и извлечение железа в концентрат 70,5— 78,3%.

Рациональная технология обогащения окисленных железистых кварцитов находится в стадии разработки. Методы и схемы их обогащения по сравнению с методами обогащения неокисленных

а

Хвосты -

Рис. 1. Схемы магнитного обогащения магнетиговых кварцитов (а) и обжигмагнитного обогащения гематитовых кварцитов (б)

кварцитов определяются в зависимости от их вещественного со­ става:

рудная фаза окисленных кварцитов представлена гематитом (собственно гематитом и мартитом), магнетитом, гетитом, лепидокрокитом, характеризующимися разнообразием конституции, мор­ фологии, размеров и свойств минеральных индивидов и агрегатов.

Поэтому обогащение их может производиться гравитационным, магнитным, обжигмагнитным и флотационным методами;

развитие процессов замещения и отложения рудных минералов приводит к образованию большого количества тонкодисперсных выделений, особенно в связи с развитием процессов мартитизации и лимонитизации. Это вызывает необходимость более тонкого из­ мельчения окисленных кварцитов для обеспечения достаточной сте­ пени раскрытия рудных и нерудных минералов. Измельчение в пер­ вой стадии обогащения составляет 70—80% класса —0,074 мм;

неравномерность развития процессов мартитизации и лимони­ тизации обусловливает образование большого количества тонко­ дисперсных рудных агрегатов с реликтами магнетита, затрудняю­ щими обогащение кварцитов магнитным и обжигмагнитным мето­ дами;

весьма существенно изменяются физико-механические свойства окисленных кварцитов. В частности, развитие процессов маршалитизации приводит к природному раскрытию рудных и нерудных минералов. Это является благоприятным фактором для применения магнитного и гравитационного методов обогащения.

Слоистый характер текстуры окисленных железистых кварци­ тов, так же как и неокисленных, предопределяет возможность ста­ диального выделения концентратов и хвостов.

На ЦГОКе осуществляется обогащение окисленных желези­ стых кварцитов (рис. 1, б). В зависимости от вещественного со­ става кварцитов при обжигмагнитном обогащении можно получить концентрат, содержащий 59—63,5% железа, 17—10% кремнезема при извлечении железа в концентрат 75—80%.

В результате промышленных испытаний на ЦГОКе методом обратной флотации был получен концентрат, содержащий 62— 62,8% железа (при содержании 6% кремнезема); извлечение же­ леза в концентрат составило 77—80%. При полупромышленных испытаниях магнитным способом в сильном поле отдельных раз­ новидностей окисленных железистых кварцитов получен концент­ рат, содержащий 62—64% железа; извлечение железа в концент­ рат составило 70—72%.

Магнетитовые руды в скарнах

Скарново-магнетитовые месторождения железных руд весьма разнообразны по структурной позиции, морфологии рудных тел, ха­ рактеру минерализации. Они приурочены к осадочным и осадочно­ вулканогенным породам вблизи контактов и не связаны с кон­ тактовыми ореолами интрузивов диоритов, сиенитов, гранодиоритов, габбро, а также приурочены непосредственно к интрузивным породам. Вулканогенно-осадочные породы представлены андезито­ базальтовыми порфиритами, ортофирами, иногда кислыми эффузивами, их туфами и вулканогенными брекчиями с подчиненными

в магнетите иногда наблюдаются тонкие включения апатита (Сарбайское месторождение), а также различных нерудных ми­ нералов и сульфидов;

широкое развитие процессов гипергенеза, с которыми связано образование мартитовых разновидностей руд;

повышенная хрупкость руд, обусловленная содержанием зна­ чительного количества карбонатов и других нерудных минералов.

Схема обогащения магнетитовых руд в скарнах (рис. 2) вклю­ чает две-три стадии дробления с получением в последней стадии материала крупностью 25—0 мм, сухую магнитную сепарацию и стадиальную мокрую магнитную сепарацию. Текстурно-структур­ ные особенности руд позволяют сбросить сразу же после дробления часть нерудного материала в хвосты, используя сухую магнит­ ную сепарацию. Структурные признаки руд, и прежде всего харак­ тер и размеры рудной вкрапленности, определяют количество ста­ дий обогащения и крупность измельчения с выделением отвальных хвостов в каждой стадии. Вопрос о включении в схему флотации для извлечения сульфидов решается в каждом конкретном случае экономическими расчетами.

Магнетитовые руды в ультраосновных щелочных породах

Руды залегают среди ультраосновных (оливиниты, перидотиты, пироксениты), щелочных (ийолиты, мальтейгиты, якупирангиты) и карбонатитовых (кальцитовых и доломитовых) пород, образуя залежи довольно сложной формы, а также линзы, жилы, штоки.

Для магнетитовых руд характерны следующие признаки: высокая варьируемость в содержании железа — от 20 до 55%,

связанная с неравномерностью распределения магнетита. Крайне резко изменяется содержание фосфора — от 1 до 12%, что зависит от количества апатита и штаффелита в руде; в отдельных участках месторождений несколько повышено содержание серы, что связано с неравномерностью распределения сульфидов;

комплексность руд, обусловленная присутствием редких ме­ таллов;

разнообразие минерального состава: главными минеральными компонентами являются магнетит, форстерит, апатит, кальцит, до­ ломит и флогопит. Кроме того, встречаются ильменит, шпинель, штаффелит, бадделеит, пирохлор, серпентин, циркон, гатчеттолит, сфен и др.;

высокое содержание в магнетите MgO — до 9% и А120з — до 5%, а также титана, которые входят в его кристаллическую ре­ шетку, а частично в состав минералов — включений, возникших в процессе распада твердых растворов и представленных шпинелью (плеонастом) и ильменитом; в магнетите встречаются механиче­

Крупность включений изменяется пропорционально крупности зе­ рен магнетита. Благодаря наличию включений и изоморфных при­ месей содержание железа в агрегатах магнетита колеблется от 59 до 68%. Согласно расчетам химических анализов, магнетит со­ держит значительное количество магнезиоферритовой молекулы и относится к магномагнетиту (по номенклатуре А. К. Болдырева);

значительное разнообразие текстур, среди которых преобла­ дают вкрапленная, пятнистая (такситовая), полосчатая (различные по количеству или крупности зерен магнетита полосы череду­ ются между собой в широких пределах по мощности и протяжен­ ности), массивная (сплошная), брекчиевидная и брекчиевая, ре­ ликтовая (из первичных минералов остается только магнетит, нерудные минералы вынесены и замещены вторичными, в частности штаффелитом) (приложение 2, А—Ж );

изменение в широких пределах от 0,05 мм до нескольких сан­ тиметров размеров зерен магнетита при преобладании зерен круп­ нее 1 мм;

незначительное замещение магнетита гематитом и гётитом в коре выветривания, хотя руды в различной степени дезинтегри­ рованы; флогопит превращается в гидрофлогопит и вермикулит, за счет форстерита образуются гидрохлориты, монтмориллониты, сунгулит, гидроокислы железа; часть сульфидов превращена в ли­ монит;

повышенная вязкость и плывучесть карбонат-магнетитовых руд, содержащих слюду (Лавров, Поганкина, 1966).

Учитывая особенности вещественного состава и текстурно-струк­ турных признаков, руды обогащаются сухой и мокрой магнитной сепарацией. Так как магнетит отличается значительным количе­ ством различных нерудных примесей, содержание железа в кон­ центрате колеблется в зависимости от степени измельчения: при измельчении руды до 3—0 мм содержание железа в концентрате колеблется от 53,6 до 62,2%; при крупности 1—0 мм соответственно от 57,6 до 68%, а при крупности 0,2—0 мм оно колеблется от 60,6 до 68,9%. В связи с большим количеством в рудах минералов группы апатита для получения концентрата, содержащего фосфора менее 0,2% и железа 60—62%, рекомендовано измельчение исходной руды до крупности 0,5—0 мм с, извлечением магнетита мокрой магнитной сепарацией.

Минеральный состав и физические свойства руд весьма неодно­ родны— это требует разработки строгой системы усреднения их.

Титаномагнетитовые руды в основных породах

Этот тип руды широко распространен среди пироксенитов (чаще диаллагитов, реже оливиновых, уралитизированных и серпентинизированных пироксенитов), верлитов, оливинитов, жильных плагиоклазитов.