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

делений (табл. 13). Изучение этого класса под микроскопом по­ казало, что в нем содержится до 10% открытых зерен карбонатапатита. Дешламация исходного материала позволяет частично сбросить манганокальцит, большую часть глинисто-фосфатных об­ разований. Дешламированные пески подвергаются электромагнит­ ной сепарации, где заметно разделение кальциевого родохрозита и манганокальцита. Первый, обладая повышенной магнитной вос­ приимчивостью, поступает главным образом в магнитную фракцию

Флотационный концентрат Шперечистки из песков классификатора (-0,25+0,/6мм)

Немагнитная

фракция

Магнитная фракция Электросепарация на сепараторе ПС-1

Неэлектропро­ водная фракция

Полуэлектропровод- ная фракция Электропровод­

ная фракция

Разделение в жидкости Туле ( 2,95 г/см3)

Рис. Схема выделения карбонатапатита

вместе с основной частью рудных минералов. Кдрбонатапатит и прежде всего раскрытый, концентрируется в немагнитной фракции, повышая ее коэффициент фосфористости. Дальнейшее раскрытие частиц фосфата осуществляется при электрической сепарации, когда удается сбросить в полупроводниковую и проводниковую фракции прежде всего значительную часть рудных минералов — окисных и карбонатов, а также большую часть фосфатов в сростках.

При разделении непроводниковой фракции в жидкости Туле (плотность — 2,95 г/см3) в тяжелой фракции концентрируются от­ крытые частицы карбонатапатита. При этом значительно возра­ стает коэффициент фосфористости. После перечистки на электро­ магнитном анализаторе УЭМ-1 (с клиновидными наконечниками и силой тока 0,01 а) получается фракция карбонатапатита чистотой 97%.

Э т а п 5. И з у ч е н и е м о р ф о л о г и и , с о с т а в а и с т р у к т у р ы о с н о в н ы х м и н е р а л о в в с в я з и

с их ф и з и ч е с к и м и с в о й с т в а м и

Минералы железных и марганцевых руд характеризуются зна­ чительным разнообразием размеров и форм минеральных индиви­ дов и агрегатов. Однако этому фактору до сих пор не придается должного внимания при оценке вещественного состава руд в связи с их обогатимостью.

Как отмечает А. С. Поваренных (1965), между обликом мине­ рального индивида, его структуры и условиями образования суще­ ствует вполне определенная зависимость. Условия кристаллизации, важнейшей характеристикой которых является степень различия (равномерности) подвижности минералообразующих элементов, определяют соотношение между обликом и структурой минераль­ ного индивида. При равномерной подвижности элементов в растворе (или другой среде) форма минерального индивида развивается во всех направлениях пропорционально межатомным расстояниям или относительным размерам (параметрам) элементарной ячейки кри­ сталлической решетки. При неравномерной подвижности элемен­ тов в растворе облик минерального индивида обусловливается главным образом анизотропией связи в его структуре и проявля­ ется тем резче, чем выше степень анизотропии. В этом случае форма индивида развивается в направлении наиболее прочных связей.

Как показывают исследования (Пирогов, Штода, 1969), усло­ вия кристаллизации и характер среды минералообразования суще­ ственно предопределяют морфологию, химизм и свойства минера­ лов, особенно силикатов. В пироксен-магнетит-гематитовых квар­ цитах Петровского месторождения пироксен представлен двумя морфологическими разностями — изометричной и длиннопризмати­ ческой с различной электропроводностью (первая разность кон­ центрировалась при выделении пироксенов в полупроводниковой, вторая — в непроводниковой фракциях). В каждой фракции соот­ ветственно выделены в зависимости от содержания железа электро­ магнитная, слабоэлектромагнитная и неэлектромагнитная фракции.

Появление длиннопризматических индивидов в кварцитах вы­ звано односторонним, направленным давлением при метаморфизме, когда рост пироксена шел в направлении наиболее прочных связей в структуре по (011). Изометричные индивиды образуются при равномерной кристаллизации.

В табл. 14 приведены химический, молекулярный состав и фи­ зические свойства обеих разностей пироксена. Достаточно четко в соответствии с химическим (молекулярным) составом изменяются и физические свойства пироксенов: плотность, электропроводность, удельная магнитная восприимчивость.

Флотация пироксенов на флотационной машинке типа MC, объ­ емом камеры 20 мл, с числом оборотов импеллера 1500 об/мин

Химический, молекулярный (%) состав и физические свойства пироксенов

П р и м е ч а н и е . 1, 2, 3 — полупроводниковые фракции; 4, 5, 6 — непровод­ никовые фракции; соответственно: 1 4 — электромагнитные фракции, 2, 5 — сла­ боэлектромагнитные фракции, 3, 6 — неэлектромагнитные фракции.

н а д и с т и л л и р о в а н н о й в о д е с к а т и о н н ы м с о б и р а т е л е м о к т а д е ц и л а - м и н о м C 1 8 H 3 7 N H 2 • Н С 1 п о к а з а л а , ч т о л у ч ш е ф л о т и р у ю т с я д л и н н о ­

п р и з м а т и ч е с к и е и н д и в и д ы (с м . т а б л . 1 4 ) .

П р и м е р о м и з м е н е н и я ф о р м ы м и н е р а л ь н о г о и н д и в и д а в з а в и с и ­ м о с т и о т г л у б и н ы п р о ц е с с о в м е т а м о р ф и з м а я в л я е т с я г е м а т и т в ж е ­

н и я п р и в о д и т к у в е л и ч е н и ю е г о

к о э р ц и т и в н о й с и л ы . П а д а е т у д е л ь н а я м а г н и т н а я в о с п р и и м ч и в о с т ь м а г н е т и т а п о м е р е у в е л и ч е н и я в н е м и з о м о р ф н ы х п р и м е с е й .

О с о б е н н о с у щ е с т в е н н о и з м е н я ю т с я с в о й с т в а м и н е р а л о в в з а ­

о свойствах окисных марганцевых минералов Никополя и Чиатур относятся не к их минеральным индивидам, а главным образом к агрегатам. Окисные минералы марганцевых руд характеризу­ ются тонко- и мелкозернистым строением и образуют различные агрегаты: оолиты, пизолиты, конкреции, желваки, куски, земли­ стые массы. Поведение их при различных методах обогащения су­ щественно отличается в зависимости от того, имеем ли мы дело с природным агрегатом или отдельными его частями. На рис. 12 показано изменение микротвердости различных типов агрегатов окисных минералов — манганита, пиролюзита, криптомелана (псиломелана). Микротвердость их изменяется в широких пределах, особенно высокие значения характерны для оолитов пиролюзита и манганита. Присутствие в окисных марганцевых рудах, наряду с плотными, землистых разностей минералов резко увеличивает по­ тери марганца в процессе обогащения руд.

Все приведенные примеры указывают на необходимость глубо­ кого и всестороннего изучения морфологии, структуры и состава минералов в связи с их физическими свойствами при исследовании технологических проб и оценке обогатимости руд различными ме­ тодами.

Исследование химического и фазового состава руд

Изучение химического и фазового состава руд производится по

в руководствах.

Фазовый анализ железных и марганцевых руд основан на при­ менении совокупности методов химических, физико-химических и физических. Лучше он разработан для железных руд. В железных рудах методом фазового анализа определяются: железо рудное, представленное окислами, гидроокислами и карбонатами, и неруд­ ное, связанное с железосодержащими силикатами вмещающей по­ роды. При полной характеристике железных руд определяется железо, связанное с магнетитом, сидеритом, гематитом и гидро­ окислами, с сульфидами. Химические методы фазового анализа основаны на избирательном растворении минералов в различных растворителях, физико-химические методы — на применении терми­ ческого анализа и метода избирательного восстановления железо­ содержащих минералов газообразным восстановителем при повы­ шенной температуре. Физические методы фазового анализа связаны с использованием магнитных свойств магнетита. Определение

основного минерала железных руд — магнетита производится хи­ мическим, магнито-химическим и магнито-метрическим методами. Точность определения различных форм железа методами фазового анализа составляет 5—10% относительных.

Внастоящее время широкое применение для определения же­ леза общего получил рентгено-радиометрический анализатор «Фер­ рит». На этом аппарате анализируются без взівешивания порошко­ вые пробы весом 8—10 г крупностью 0,07—0,15 мм с содержа­ нием железа от 0,5 до 100%. За 6-часовую смену на одном аппарате получают 100—120 определений. Стоимость одного опре­ деления более чем в 20 раз меньше стоимости химического ана­ лиза.

Вкарбонатных марганцевых рудах химическим растворением

производится раздельное определение МпО в манганокальците и кальциевом родохрозите.

На основании данных химического и фазового анализов техно­ логических проб выполняется минералогический пересчет. Пересчет дает представление не только о минеральном составе руды, но и о распределении железа и марганца между рудными и нерудными минералами. Пересчет постоянно контролируется результатами ми­ нералого-петрографического анализа. Следует иметь в виду, что при пересчетах необходимо точно определить количество рудных минералов и не требуется такая же точность для нерудных.

Для руд, в состав которых входит несколько минералов, содер­ жащих один и тот же компонент, при пересчете необходимо исполь­ зовать данные хотя бы частичного фазового анализа, например, определение железа магнетита в железных рудах; карбонатного марганца в окисных марганцевых рудах.

В качестве примера рассмотрим порядок пересчета полного хи­ мического анализа по технологической пробе железистых кварци­ тов ЮГОКа (Кривой Рог) с привлечением фазового определения железа магнетита.

Химический состав технологической пробы железистых кварцитов ЮГОКа

Компоненты Содержание, %

Минералого-петрографическими исследованиями установлено, что в пробе содержатся следующие минералы: магнетит, гематит, кварц, пистомезит, доломит, в незначительных количествах хлорит, пирит, апатит.

1.Проверяется сумма окислов полного химического анализа. Допустимое отклонение суммы окислов от 100% в полном анализе не должно превышать ±0,5%.

2.Прежде всего определяются минералы, содержащие «малые»

элементы — S, Р. Сера входит в состав пирита, содержащего Fe = = 46,55% и S = 53,45%. Если принять содержание серы за единицу, то содержание железа может быть определено умножением содер­ жания серы на коэффициент 0,87. Таким образом, содержание пи­ рита в пробе составляет:

FenHp„Ta= S „ a • 0,87=0,043 • 0,87=0,037% . Содержание пирита=Репирита+ 8 = 0 ,037+0,043=0,08% .

Количество апатита рассчитывается следующим образом:

Са0 = Р20 5 X 3,33=0,098 X 3,33=0,326%,

где 3,33 — коэффициент, определенный из расчета стехиометриче­ ского состава апатита.

Содержание апатита=СаОапатита+ Р 2О 5=0,326+0,098=0,424% .

M g O и С 0 2, приходящиеся на доломит:

MgO = СаОдоломита • 0,71 = 1%;

С 02=СаОдоломита • 1,57=2,21. Содержание доломита=СаО + Л^О + С02= 1,41 +

+1,0+2,21=4,62% .

4.Содержание кварца рассчитывается по свободному Si02 определенному химическим анализом, и составляет 39%.

5.Содержание магнетита рассчитывается из данных фазового анализа с учетом того, что магнетит железистых кварцитов пред­ ставлен практически идеальным магнетитом с содержанием железа 72,36%.

Содержание магнетита составляет

FeMarHeT„Ta X 1,38=28,95 X 1,38=39,95%,

=27,54%.

6.Расчет магнезиально-железистого карбоната производится

ПО раЗНОСТИ С О 2 = С 0 2 ана лиза — С 0 2доломита» ПрИНЯТОИ З а 6ДИНИЦѴ.

Однако при этом необходимо точно знать состав карбоната. Поэтому

коэффициенты. Может быть выделен также карбонат непосредст­ венно из пробы в виде мономинеральной фракции, но операция эта крайне сложна.

усложняется и пересчет, но в принципе схема пересчета с использо­ ванием данных химических и фазовых анализов остается общей, и для пересчета необходимы химические анализы основных мине­ ралов. Методика проведения минералогических пересчетов для руд

скарнового типа на примере Соколовско-Сарбайского месторожде­ ния рассмотрена в работе Ф. К. Соломоновой (1969), некоторые соображения по вопросам пересчета руд типа железистых кварци­ тов приведены в работе Ю. Г. Гершойга (1968).

Очень часто минералогические пересчеты, в частности железных руд, приходится дополнять данными просмотра под микроскопом. Например, количественное соотношение между собственно гема­ титом и мартитом может быть определено на основании просмотра проб под микроскопом. Ниже приведены некоторые наиболее часто употребляемые при пересчетах коэффициенты.

X 2 ,6 3

6 е *сидерита == С 0 2сидериха - 1 , 2 6

РеО*сндериха = С 02сидерита -1,63

Примечание. * Только для минерала стехиометрического состава.

§ 3. ИЗУЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ

При обогащении технологических проб различных типов желез­ ных и марганцевых руд в зависимости от применяемых схем обо­ гащения получаются различные продукты обогащения, характери­ зующиеся разнообразием минерального состава и крупности. Схема изучения их вещественного состава приведена на рис. 13.

Изучение продуктов обогащения позволяет проследить за по­ ведением минералов при обогащении, выявить причины низкого качества получаемых продуктов, а также повышенных потерь же­ леза и марганца. При минералого-петрографическом исследовании продуктов обогащения применяются те же методы, что и при изу­ чении руд, а также гранулометрический, гравитационные анализы. Для минералого-петрографических исследований изготовляются шлифы и аншлифы на основе бакеллита, пластмассы, зубного це­ мента и других материалов. Довольно часто продукты просматри­ ваются непосредственно под бинокулярным или в иммерсии под поляризационным микроскопом.