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

количество рудных частиц, которые в 3—10 раз мельче, чем сростки. В сливе обычной магнетитовой руды переизмельченный материал более равномерный, мелкий и тонкий. В песках обычной магнетитовой руды концентрируется довольно равномерный мате­ риал, в том числе и сростки. В песках же обожженной руды больше богатого рудного материала, образующего очень крупные флокулы, а пески получаются богаче слива.

Для гидроциклонов 0 750 мм наблюдается аналогичная кар­ тина. Слив гидроциклона обожженной руды содержит в основном сростковый материал и рудные флокулы, превышающие размеры сростков в 5—10 раз. При размагничивании этого продукта фло­ кулы распадаются на очень тонкие рудные частицы.

Таким образом, минералого-петрографические исследования по­ казывают, что флокуляция рудного материала обожженной руды влияет на разделение его в гидроциклонах, давая более богатые пески и мелкие богатые сливы. В слив попадают также «трудные» сростки, которые необходимо доизмельчать. Для повышения эф­ фективности процесса классификации ,руд с повышенной магнит­ ной жесткостью искусственного магнетита используют размагничи­ вающие аппараты.

На практике приходится часто выяснять причины высоких по­ терь магнетита или других ценных компонентов. Иногда при этом достаточно просмотреть продукты под микроскопом, но в ряде слу­ чаев без проведения вспомогательных операций задачу решить не удается. В качестве примера можно привести изучение хвостов магнитной сепарации ЦГОКа, когда пришлось применить седиментационный анализ классов крупностью — 0,05 мм и выполнить ряд

Анализируя данные табл. 18, можно сделать следующие вы­

в классе +0,04 мм. Таков же порядок изменения содержаний Fe магнетита;

расчет содержаний магнетита по железу магнетита и FeO по­ казывает, что почти во всех классах крупности наблюдается зна­ чительное перевосстановление магнетита до вюстита. Об этом гово­

рит резкое возрастание содержания магнетита, рассчитанного по FeO;

в то же время при сопоставлении содержаний магнетита и же­ леза по классам видно, что во всех классах имеется избыток и недовосстановленного Fe20 3 . Таким образом, на основании химико­ минералогического изучения хвостов фабрики следует, что основ­ ная причина высоких потерь магнетита связана с неравномерным восстановлением рудного материала, приводящим к возникновению зональных структур восстановления, которые обусловили образо­ вание при измельчении сростков сложного состава магнетит-вюстит, магнетит-вюстит-гематит, магнетит-вюстит-гематит-кварц и др.

Очень важно изучение состава, структуры и свойств сростков рудных и нерудных минералов различной крупности. Состав и структура сростков зависят от минерального состава и структур­ ных взаимоотношений минералов в исходной руде. Поэтому для оценки эффективности того или иного метода обогащения необхо­ димо выделить сростки с различным содержанием рудной фазы, изучить их плотность, магнитные свойства, удельную поверхность. Это позволит определить группу так называемых «трудных» срост­ ков, которые снижают эффективность обогащения.

При изучении продуктов обогащения марганцевых руд значи­ тельные трудности обычно связаны с изучением их минерального состава. Здесь весьма широко применяется термический анализ, который позволяет раскрыть природу весьма тонких рудных сме­ сей марганцевых минералов, что особенно существенно для окисных минералов.

Из различных продуктов гравитационного анализа отбираются характерные рудные образования для просмотра под микроскопом крепленных шлифов (аншлифов), при этом детально изучаются количество, состав и размеры нерудных включений. Классы рас­ сева менее 1 мм просматриваются под бинокулярным, а круп­ ностью менее 0,1 мм — под поляризационным микроскопом для определения количества открытых частиц и сростков.

Как правило, обязательной частью исследования вещественного состава продуктов обогащения марганцевых руд является

выделение рудных зерен, сростков (богатых и бедных) с определе­ нием в них содержания марганца. Нередко для разделения рудной и нерудной фаз приходится прибегать к избирательному раство­ рению. Практически в каждом продукте определяется количество рудной фазы и содержание марганца в ней.

В шламах промывки, флотационных концентратах, хвостах флотации определяется содержание рудных частиц, сростков и не­ рудных минералов (приложение 12). Как правило, во всех продук­ тах определяется содержание фосфора и изучаются его минераль­ ные формы.

Довольно часто для различных продуктов обогащения марган­ цевых и железных руд выполняются пересчеты химических анали­ зов на минеральный состав по методике, описанной выше.

В заключение необходимо отметить, что вещественный состав руд и продуктов обогащения исследуют при изучении руд в связи с оценкой их обогатимости;

технологическом контроле за процессами обогащения на обога­ тительной фабрике;

наладочных работах в связи с осуществлением нормального технологического режима;

совершенствовании отдельных узлов технологической схемы фабрики.

При различных технологических исследованиях накапливается значительный объем данных по вещественному составу руд и про­ дуктов их обогащения, для обработки которых необходимо приме­ нять методы математической статистики.

С помощью методов математической статистики могут быть де­ тально изучены геолого-минералогические факторы, определяющие закономерности поведения различных текстурно-минералогических разновидностей руд и отдельных минералов при обогащении; выяв­ лены законы распределения и коэффициенты вариации химических, минеральных, текстурных и структурных компонентов на место­ рождении, в отдельных его блоках. Установленные зависимости мо­ гут быть положены в основу разработки технологической схемы обогащения, геолого-минералогических и геолого-технологических планов и карт месторождений, позволяющих осуществлять усред­ нение руд при переработке их на обогатительной фабрике.

Полученные данные об изучении вещественного состава руд (о макро- и микроскопических исследованиях, химическом и мине­ ральном составе, физико-химических и физико-механических свой­ ствах минералов и руд, о распределении и формах нахождения ценных и вредных примесей) оформляются в виде отчета. В отчете должны быть освещены следующие вопросы: задачи и методы исследования вещественного состава руд; краткая геолого-мине­ ралогическая характеристика основных типов руд и их текстурно­ минералогических разновидностей; методы отбора и обработки технологических проб различного назначения; количественный химический и минеральный состав руд и продуктов обогащения

с макро- и микроскопическим изучением их, выделением и иссле­ дованием мономинеральных фракций основных минералов; характе­ ристика геолого-минералогических факторов, определяющих поведе­ ние руд при различных методах обогащения; минералого-петрогра­ фическая характеристика продуктов обогащения; краткое заключе­ ние и основные выводы; список использованной литературы.

При проведении наладочных работ, как правило, уже имеется достаточно сведений об особенностях вещественного состава руд месторождения. В связи с этим исследуются главным образом продукты обогащения — концентраты, промежуточные продукты и хвосты. В зависимости от типа руды и технологической схемы обогащения в каждом отдельном случае с различной степенью детальности исследуются химический, минеральный составы и сте­ пень раскрытия рудных и нерудных минералов. При генеральном опробовании технологической схемы фабрики просматривается зна­ чительная часть продуктов под микроскопом качественно. Все про­ дукты обогащения подвергаются химическому частичному, реже полному анализу с пересчетом на минеральный состав и опреде­ лению степени раскрытия минералов.

Составляются отчеты специального назначения и по другим ви­ дам технологических исследований.

МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПОВЕДЕНИЕ МИНЕРАЛОВ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ РУД

Выявление закономерностей поведения минералов при обогаще­ нии зависит от знания их природы или конституции, под которой понимают, как известно, единство химического состава и внутрен­ него строения минералов или их кристаллохимию. Установление взаимосвязи между свойствами минералов и конституцией с учетом особенностей морфологии их индивидов и агрегатов позволяет наи­ более рационально решать вопрос об эффективности применения технологических процессов обогащения руд.

Минеральный состав железных руд различных генетических ти­

ные, пятнистые и другие текстуры; субидиоморфные, пойкилитовые, мирмекитоподобные и другие виды срастаний рудных и неруд­ ных минералов) предопределяют число стадий дробления, измель­ чения, сепарации для получения высокосортных коцентратов.

Особенностью современных технологических схем обогащения железных руд, обеспечивающих получение концентратов с содержа­

—0,05) мм. Многостадиальные схемы обогащения руд обеспечи­ вают высокую степень раскрытия рудных и нерудных минералов — порядка 80—95%. Как показывают исследования, измельченный ма­ териал, проходящий через различные узлы технологической схемы, является неоднородным по крупности, структурной характеристике ■(открытые частицы и сростки), морфологическим особенностям ча­ стиц (агрегаты, индивиды, их обломки), что в значительной сте­ пени сказывается на свойствах как самих минералов, так и их сростков с различными минералами. В свою очередь, это сущест­ венно влияет на качество разделения минералов и сростков в про­ цессе сепарации: различной эффективности извлечения минералов, потерях тонкопереизмельченной рудной фракции, флокуляции руд­ ных частиц и вовлечении в концентрат раскрытого тонкого неруд­ ного материала.

Следует иметь в виду, что при тонком измельчении затрагива­ ется конституция самого минерала, и в зависимости от крупности материала в различной степени изменяются его физические и фи-

зико-химические свойства — электрические, магнитные, раствори­ мость, удельная поверхность и другие. При измельчении разруша­ ются не только агрегаты и индивиды, но претерпевают изменения кристаллическая и доменная структуры минерала, становится бо­ лее активной по отношению к различным реагентам его поверх­ ность. Все это в различной степени сказывается на технологиче­ ских свойствах минералов и руд. Эффективной будет только такая технологическая схема, в которой максимально учитываются осо­ бенности изменчивости состава и свойств минералов и сростков; в процессе измельчения руд.

Вещественный состав и текстурно-структурные признаки мар­ ганцевых руд отличаются от железных, в том числе и магнетитовых. Морфология минеральных выделений и их размеры, структур­ ные взаимоотношения минералов и физико-механические свойства марганцевых руд обуславливают возможность обогащения значи­ тельной части более крупного материала, чем железных, и только

и магнитные процессы обогащения при незначительном долевом участии флотации. И в то же время, при такой, казалось бы, в це­ лом благоприятной картине незначительные примеси фосфора в руде резко снижают качество продуктов обогащения и вызывают необходимость усложнения технологической схемы, вплоть до вве­ дения операции химической доработки различных продуктов.

Конституция минералов и их морфологические особенности обу­ словлены происхождением руд. Поэтому для разработки эффектив­ ной технологической схемы первостепенное значение имеет установ­ ление этой взаимосвязи с технологией обогащения руд. Ниже рас­ смотрены отдельные аспекты этой весьма сложной и интересной проблемы для основных железных минералов (магнетита, гематита, гидроокислов железа) и фосфатов марганцевых руд.

Очень важно, применив современные методы минералогического анализа, изучить факторы, определяющие поведение минералов при обогащении различных генетических типов железных и марган­ цевых руд.

§ 1. ПОВЕДЕНИЕ МАГНЕТИТА, ГЕМАТИТА И ГИДРООКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА ПРИ ОБОГАЩЕНИИ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Магнетит, гематит и гидроокислы железа являются основными рудными минералами железных руд различных генетических типов.. В зависимости от условий образования руд они характеризуются

и широким диапазоном изменчивости физических и физико-хими­ ческих свойств.

и кубические (100). Если для магнетитов метаморфических руд (железистых кварцитов) характерны кристаллы октаэдра (111), то среди контактово-метасоматических руд преобладают ромбододе­ каэдры (ПО).

Как правило, в пределах одного и того же месторождения маг­ нетит встречается в виде нескольких генераций: это зернистые раз­ личного облика и крупности, радиально-лучистые агрегаты, пред­ ставляющие собой псевдоморфозу магнетита по гематиту— мушкетовит.

Взаимоотношения магнетита с другими минералами. В желези­ стых кварцитах магнетит в основном образует агрегаты (50—80%) сплошные, полиэдрические, ленточные, ветвистые и зернистые (вкрапленные), а также зерна различной степени идиоморфизма. Наблюдаются псевдоморфозы магнетита по гематиту, иногда по сидериту и силикатам. Замещение сидерита магнетитом прежде всего прослеживается по двойниковым швам. Разнообразие разме­ ров и форм индивидов магнетита свидетельствует, о высокой кри­ сталлизационной способности самого минерала по сравнению с дру­ гими и об изменениях при метаморфизме условий кристаллизации. Наличие в агрегатах магнетита значительного количества индиви­ дов, характеризующихся многогранным строением (полиэдры), свидетельствует о частично заторможенном росте кристаллов (Рамдор, 1962). Более резкая кристаллизация, наоборот, обусловливает появление агрегатов с извилистыми и неправильными контурами. Идиобласты (метакристаллы) магнетита довольно часто характе­ ризуются наличием включений и прежде всего кварца, захваченных ими при росте. Нередко удается проследить, как по мере увели­ чения интенсивности кристаллизации при метаморфизме крупные зерна и агрегаты магнетита с мелкими включениями кварца, густо распределенными по всему минералу, постепенно очищаются от них, включения перемещаются к краю зерен и при полном очище­ нии сосредотачиваются в промежутках между зернами. Иногда включения располагаются параллельно слоистости. Причем чем более идиобластично зерно магнетита, тем оно чище. Обычно очи­ щение магнетита связано с укрупнением контактирующих зерен кварца (до 0,1—0,15 мм) и карбонатов, что указывает на прогрес­ сивный характер метаморфизма. Кроме того, в кварцевых слоях наблюдается явное очищение зерен от рудных включений и освет­ ление железистых кварцитов.

Магнетит железистых кварцитов образует с другими минера­

границы примыкающих минералов обычно правильные, ровные,

включений в другом. Особенно этот тип срастаний характерен для кварцитов фации зеленых сланцев. По размерам включений пой­ килитовые срастания подразделяются на крупновкрапленные (раз-