книги из ГПНТБ / Полькин, С. И. Обогащение оловянных руд и россыпей

или

Na2Sn03-[-C02-^Na2C03-*|-Sn02

Касситерит обычно встречается в виде вкраплений кристаллов или неправильной формы зерен, в пустотах гидротермальных жил в виде друз кристаллов.

Деревянистый касситерит (тонкокристаллическая масса с на­ течными и почкообразными формами) встречается в виде желва­ ков и натечных форм с концентрически зональным строением, свойственным коллоидным массам.

Касситерит немагнитен, за исключением черных разностей, обо­ гащенных железом.

Цвет касситерита изменяется в зависимости от примесей. Железо, ниобий, тантал, марганец обычно окрашивают его в темно­ бурые оттенки до смоляно-черного цвета, причем в тонких шлифах часто наблюдается кристаллически-зональное строение отдельных зерен и кристаллов, обусловленное чередованием зон с различной степенью интенсивности окраски. Реже встречаются кристаллы буровато-желтого и медово-желтого цвета. Бесцветные разности очень редки.

Станнин — самый распространенный минерал после кассите­ рита и один из минералов, являющихся первоисточником образо­ вания вторичного касситерита. К главной области развития станнина относится группа касситеритово-сульфидных месторождений. Совершенно ничтожную роль он играет в рудных проявлениях кас- ситеритово-кварцевой группы (встречается в месторождениях За­ байкалья, Колымы и других районов) и чрезвычайно редко встре­ чается в оловоносных пегматитах.

В зоне вторичного сульфидного обогащения станнин может за­ мещаться марказитом, борнитом, халькопиритом, ковеллином и халькозином, а также касситеритом. В зоне окисления за счет станнина образуются пористые массы соломенно-желтого касси­ терита.

Процессы окисления станнина протекают, очевидно, по следую­ щей схеме:

2Cu2FeSnS4-(-17О2 1—4Н20 —*■4CuS04-[-2H2Sn03-|'-2FeS04-|-2H2S04;

2H2Sn03 — 2Sn02+ 2 H 20

собразованием в конечном счете касситерита, лимонита и метаоловянной кислоты, которая находится в форме коллоидного рас­ твора и при коагуляции дает гель, дегидратация которого приво­ дит к образованию губчатых колломорфных стяжений касситерита

спористым или концентрически зональным строением (образуется деревянистое олово обычно светло-желтой окраски). Аналогично касситерит образуется и при окислении других сульфостаннатов.

Станнин встречается в разнообразных типах касситеритовосульфидных месторождений, но он играет относительно небольшую

20

роль в высокотемпературных их представителях — оловоносных скарнах и турмалино-сульфидных месторождениях, образующихся преимущественно в гидротермальной стадии рудного процесса (ме­ сторождения Приморья, Забайкалья, Средней Азии и др.).

Среди галенито-сфалеритовых месторождений особенно богаты станнином руды, расположенные близ поверхности. Широкое раз­ витие станнин получил в месторождениях Южной Боливии, где он ассоциирует с другими сульфостаннатами, сульфоантимонитами и сульфоарсенитами свинца и серебра, игольчатым касситеритом. В ассоциации со станнином почти всегда содержится касситериту кроме касситерита, обычными спутниками его являются халько­ пирит, сфалерит, пирротин, вольфрамит, висмут, арсенопирит,, блеклая руда.

§ 5. Промышленные руды

Особенности минерального состава руд

Оловянные месторождения по важности их использования в промышленности могут быть подразделены на россыпные и ко­ ренные. Россыпи дают более 70% мирового (без СССР) произ­ водства олова в концентратах. В крупнейших оловоносных райо­ нах (Малайзия, Индонезия, Заир, Нигерия и др.) добыча олова из россыпей составляет более 90%. В СССР удельный вес добычи олова из россыпей составляет 25—30%; и наоборот, не менее 70% олова извлекается из коренных, обычно очень сложных и труднообогатимых тонковкрапленных руд, требующих развитых схем обо­ гащения, применения флотации. Коренные оловорудные место­ рождения по относительно однородному минералогическому со­ ставу с учетом генезиса можно подразделить на месторождения пегматитовые, кварцево-касситеритовые, сульфидно-касситерито- вые.

В мировой добыче руд относительная роль каждого типа ме­ сторождения распределяются следующим образом: пегматитовые месторождения 2,2 %, кварцево-касситеритовые месторождения 17% переходные от кварцево-касситеритовых к сульфиднокасситеритовым 55,3%, сульфидно-касситеритовые месторождения 25,5%.

Месторождения пегматитовые имеют очень неравномерное ору­ денение и типичное для грейзенов гнездовое распределение олова (размеры гнезд 3—4 мм). Содержание олова в гнездах очень вы­ сокое, но среднее его содержание для всего рудного тела обычно не более 0,1—0,3%.

В альбитизированных пегматитах оруденение более равномер­ ное, но среднее содержание олова почти всегда низкое. В их со­ ставе преобладают полевые шпаты, присутствуют кварц, литиевые слюды, альбит, турмалин, иногда колумбит, берилл, сподумен. Пегматитовые месторождения имеют очень малое значение при добыче олова из руд. Часто из этих руд комплексно извлекают

21

олово, литий, цезий, рубидий, тантал и ниобий. Вкрапленность кас­ ситерита обычно средняя и крупная (от 1—2 мм и выше). Руды легко обогащаются сортировкой и гравитационными методами и считаются промышленными при среднем содержании олова 0,1 %.

Месторождения кварцево-касситеритового типа широко распро­ странены и в ряде районов преобладают [Ононское в Забайкалье, Калба-Нарымский район, Малакский полуостров, Пиренеи, Руд­ ные Горы (ЧССР, ГДР)]. Этот тип месторождений играет важную роль в общей добыче олова.

Кроме кварца и касситерита, в них присутствуют турмалин, бе­ лая слюда, полевые шпаты, вольфрамит или шеелит, меньше арсе­ нопирит, пирит, иногда флюорит, топаз.

Касситерит вкраплен главным образом в кварцевую массу и в пустотах в виде кристаллов, иногда крупных размеров. К этой формации относятся ряд типов месторождений: кварцевый, топазо­ кварцевый, полевошпатово-кварцевый, причем главным является кварцево-полевошпатовый, содержащий кварц, полевой шпат, слюды, флюорит, турмалин, из рудных минералов — вольфрамит, шеелит и сульфиды, в том числе арсенопирит. Руды этих месторождений обычно являются комплексными оловянно-воль­ фрамовыми.

Касситерит вкраплен главным образом в кварцевую массу в виде кристаллов мелких, средних и крупных размеров. В ряде месторождений СССР наравне с мелковкрапленным касситеритом присутствует в значительном количестве тонковкрапленный и эмульсионно-вкрапленный касситерит (от 0,1 до 0,01 мм и менее). Эта часть касситерита практически не извлекается при обогаще­ нии руд гравитационными методами и теряется в отвальных хво­ стах, поэтому извлечение олова при обогащении таких руд низкое. Более полное и комплексное извлечение олова и других ценных компонентов из этого типа руд возможно не только за счет совер­ шенствования уже применяемых методов обогащения, но и в ре­ зультате широкого внедрения флотации касситерита.

Месторождения сульфидно-касситеритового типа имеют веду­ щую роль в добыче олова.

Касситерит ассоциирует с сульфидами или с пирротином, пи­ ритом и отчасти сфалеритом, халькопиритом, станнином, или с сфа­ леритом и галенитом, или с разнообразными сульфидами, среди которых иногда видную роль играет висмутин (Боливия). Общее количество сульфидов в руде может достигать 70—90%• Из неруд­ ных минералов присутствуют кварц, черные турмалины, желези­ стые хлориты, сульфостаннаты и карбонаты.

Основной признак этой формации — высокое содержание же­ леза и сложность минералогического состава.

Характерна очень мелкая вкрапленность касситерита, размеры зерен его 0,001 мм и ниже, кристаллы размером 1 мм встречаются редко.

В некоторых сульфидно-касситеритовых месторождениях СССР

22

(Забайкалье, Дальний Восток и др.) касситерит ассоциирует с пир­ ротином, арсенопиритом, сфалеритом, вюрцитом, галенитом, халь­ копиритом, железистыми хлоритами, железо-марганцевыми карбо­ натами и кварцем.

Наиболее легко обогатимы руды пегматитовой формации. Трудная обогатимость руд сульфидно-касситеритовой форма­

ции в ряде случаев связана с высоким содержанием сульфидов железа и других тяжелых металлов, плотность которых близка к плотности касситерита, что затрудняет разделение их гравита­ ционными методами обогащения. Наиболее трудно обогатимы руды, содержащие тонковкрапленный касситерит (0,01—0,001 мм и ниже), и комплексные руды, содержащие сульфиды свинца и цинка. Оловосодержащие хвосты и шламы от обогащения в на­ стоящее время на многих предприятиях складируются. Эти ценные отвалы должны быть переработаны в ближайшее время с приме­ нением флотации, хлорирования, гидрометаллургических процес­ сов, усовершенствованных гравитационных или комбинированных методов их переработки.

Россыпные месторождения олова занимают основное положе­ ние в мировой оловодобывающей промышленности и легко обога­ щаются. В россыпях сосредоточено около 75% подготовленных мировых (без СССР) запасов и не менее 50% общих геологиче­ ских. В крупнейшей оловоносной провинции мира (в Малайзии) в среднем около 90% добычи (что составляет 30—35% мировой добычи) падает именно на долю россыпей. В крупных оловонос­ ных провинциях Индонезии, Заира и Нигерии, дающих в сумме около 30% мировой продукции олова, добыча его из россыпей составляет от 90 до 95%. Очень крупные оловоносные провинции

по сравнению с коренными месторождениями. Простота разведки и подготовка промышленных запасов, сравнительная легкость от­ работки оловоносных песков и последующего их обогащения дают возможность рентабельно извлекать касситерит в высокосортные концентраты из россыпей с низким содержанием в них олова. Так, если для разрабатываемых коренных месторождений среднее со­ держание олова обычно колеблется от 0,5—1,0% (касситерито­ кварцевая) до 1—3% (касситерито-сульфидная) и редко спуска­ ется до 0,2—0,3% (некоторые месторождения пегматитовой и кас­ ситерито-кварцевой формации), то для россыпей содержание 0,015—0,020% олова уже достаточно для развития эксплуатацион­ ных работ. Следовательно, промышленное содержание олова в ко­ ренных месторождениях в десятки, а иногда и в сотни раз превы­ шает промышленное содержание в оловоносных песках. Россыпи обычно значительно легче обогащаются гравитационными мето­ дами, чем руды коренных месторождений.

23

Технические требования, предъявляемые к рудам и концентратам

Промышленная ценность оловянной руды зависит от вещест­ венного состава, размеров вкрапленности и содержания кассите­ рита в ней, наличия других ценных компонентов и ряда географи­ ческих и технико-экономических факторов, определяющих целесо­ образность разработки того или иного месторождения. При разработке комплексных россыпных месторождений извлечение касситерита выгодно при содержании олова 0,01—0,02%, а для ко­ ренных руд содержание олова должно быть не ниже 0,2—0,3 %•

Качество оловянных (касситеритовых) концентратов зависит от типа перерабатываемых руд и россыпей. Наиболее богатые концентраты, содержащие до 70% и более олова, получают из бо­ гатых оловянных россыпей. Из коренных руд и оловосодержащих песков в СССР, согласно ОСТ 48—32—72, введенному с 1-го ян­ варя 1974 г., получают четыре марки концентратов (табл. 8).

Таблица 8

По мере привлечения к промышленной переработке более слож­ ных по составу комплексных руд с тонкой вкрапленностью касси­ терита задачи получения богатых по олову концентратов с высо­ ким извлечением в них олова затрудняются. Увеличивается себестоимость переработки руд и увеличиваются потери при обога­ щении не только олова, но и сопутствующих металлов, сумма цен­ ностей которых нередко превосходит ценность содержащегося олова.

24

Согласно новому отраслевому стандарту (см. табл. 8) оловян­ ные концентраты подразделяются на четыре марки: КО — пригод­ ные для плавки на черновое олово первого сорта; КОЗ— (зерни­ стый) для доводки на доводочных фабриках; КОШ (шламовый) — для плавки на черновое олово II сорта или фьюмингование; КОС (свинцовистый) — для плавки на черновой свинцовисто-оловян­ ный сплав или фьюмингование.

Содержание влаги в концентратах марок КО, КОЗ и КОС-1 не должно превышать 1%, во всех других сортах марок КОШ и КОС — 3%. По согласованию с потребителем допускается поставка шла­ мовых концентратов марки КОШ и оловянно-свинцовистых марок КОС-2 и КОС-3 с повышенной влажностью. В оловянных кон­ центратах марки КОЗ, получаемых из руд коренных месторожде­ ний, максимальный размер частиц должен быть не крупнее 3,2 мм, а для концентратов россыпных месторождений не крупнее б мм..

Содержание шламовых фракций крупностью —0,074 мм в кон­ центратах марки КОЗ не должно превышать 12%.

Смешивание зернистых гравитационных концентратов со шла­ мовыми гравитационными и флотационными не допускается.

В зависимости от назначения концентратов и последующей их обработки к концентратам предъявляются дополнительные требо­ вания по содержанию шламов, свинца, висмута, мышьяка и серы и устанавливаются льготные надбавки к оплате.

Концентраты марки КО поступают непосредственно в плавку без предварительной металлургической подготовки (обжига, вы­ щелачивания). В случае, если эти концентраты содержат не более 0,02% свинца и 0,01% висмута, полученное из них черновое олово не подвергается вакуумному рафинированию от этих примесей.

жига).

Концентраты сортов КОС-2 и КОШ-2 в зависимости от содер­ жания примесей (серы, меди, цинка и др.) поступают на плавку или на фьюмингование после предварительного обжига от мышь­ яка. В случае, если содержание мышьяка в концентратах не пре­ вышает 0,5%, обжиг их не производится.

Концентраты сортов КОС-3 и КОШ-3 поступают на обжиг,, а затем на фьюмингование. В случае, если содержание мышьяка

вконцентратах не превышает 0,5%, обжиг их не производится. При переработке сложных руд обычно на первичных обогати­

тельных фабриках получают бедные концентраты, содержащие 10—20% олова, направляемые на центральную доводочную фаб­ рику, располагающую развитой схемой обогащения. Здесь тща­ тельно дорабатываются промпродукты и селективно разделяются комплексные концентраты различными методами обогащения (электрическими, гравитационными, флотационными и др.) и гид­ рометаллургии. Для сложных полупродуктов, содержащих 5—15%

25'

олова, рекомендуется применять методы хлорирования или воз­ гонки с последующей переработкой возгонов на металлическое олово.

§ 6. Геологическая классификация оловянных руд

Основа современной классификации оловорудных месторожде­ ний была заложена работами по геологии олова (С. С. Смирнов, О. Д. Левицкий, М. Ф. Стрелкин, Е. А. Радкевич).

Наиболее четко с позиции геохимии и литологии оловорудные месторождения даны в классификации Е. А. Радкевич.

Согласно данной классификации выделено две группы место­ рождений: кремне-щелочная и сульфидно-железистая (кассите­ рито-силикатно-сульфидная) .

Месторождения кремне-щелочной группы

1.Оловоносные граниты, несмотря на широкое распространение

изначительные по площади массивы, промышленного значения не имеют в связи с низким содержанием в них олова. В процессе выветривания гранитов и вторичных процессов, приводящих к раз­ рушению массивов, могут образоваться россыпи промышленного значения.

2.Оловоносные пегматиты еще более распространены на всей

территории земного шара. Они так же, как и оловоносные граниты, имеют малое практическое значение.

Среди оловоносных пегматитов выделяются два типа — микро- клин-мусковитовый и сподумен-микроклин-мусковитовый.

Микроклин-мусковитовый тип связан с биотитовыми гранитами. Пегматитовые жилы с крупными и неравномерно распределен­ ными кристаллами касситерита образуют грейзенезированные руд­ ные поля. В процессе выветривания образуются россыпи сравни­

в небольших количествах минералы вольфрама, титана, иногда тангало-ниобаты, литиевые слюды и др.

Сподумен-микроклин-мусковитовый тип представлен большим количеством месторождений, образованных крупными пегматито­ выми телами. Кроме микроклина, кварца, сподумена, мусковита или железо-магнезиальных слюд присутствуют топаз, литиевые слюды, полихромный турмалин, поллуцит, петалит, железо-марган­ цевые и литиевые фосфаты, берилл, в большом количестве вторич­ ный альбит, касситерит, тантало-ниобаты, слюдистые сланцы.

Комплексный состав и крупные масштабы месторождений по­ зволяют разрабатывать их в коренном залегании, а также обра­ зованные россыпи значительных размеров.

Месторождения этого типа имеются в Африке — Мононо-Кита- толо (Заир), Бикит (Южная Родезия); в Канаде — Этта Майн;

26

в Советском Союзе — Забайкалье, Казахстане и Якутии. О мас­ штабах рудных тел дает представление рудное поле месторожде­ ния Мононо-Китатоло, имеющее два крупных пегматитовых тела размером каждое 5000x400 м. Вследствие значительных ко­ личеств колумбит-танталитов это месторождение является круп­ нейшим по танталу. Интенсивно разрушенное в условиях тро­ пического климата в верхней части пегматитовое тело не пред­ ставляет трудностей в разработке и эксплуатируется подобно рос­ сыпям с добычей руды гидромониторами при содержании 0,14— 0,20% олова.

Рудное поле месторождения Бикит имеет также значительные размеры. Оно образовано многочисленными грейзенезированными пегматитовыми телами, богатыми минералами лития и цезия: амблигонит, липидолит, петалит, поллуцит, симпсонит. В составе руд имеется также берилл.

3. Касситерит-кварцевая формация служит источником обра­ зования россыпей, из которых в настоящее время добывается ос­ новное количество олова в концентратах. Они располагаются в зоне Тихоокеанского пояса оловянных месторождений (Южный Китай, Малайзия, о. Тасмания, Восточная Австралия, Иберийский полуостров), а также в Рудных горах (Чехословакия, ГДР), в Аф­ рике (Нигерия), в СССР — на Чукотке, Дальнем Востоке, в Яку­ тии и Забайкалье.

Месторождения тесно связаны с гранитами ультракислого со­ става. Минеральный состав руд характеризуется преобладаю­ щими количествами кварца, сопровождаемого полевыми шпатами, светлыми слюдами, топазом, турмалином. Из рудных минералов содержатся:"Касситерит, вольфрамит, шеелит, молибденит, висму­ тин и самородный висмут, халькопирит, станнин, арсенопирит^ га­ ленит и др. Сульфиды обычно содержатся в незначительных коли­ чествах, а касситерит, вольфрамит, молибденит и галенит содержат редкие металлы, например скандий, индий, рений, кадмий и др. По составу руды легкообогатимые, и при переработке их достига­ ется весьма высокое (до 90%) извлечение олова и вольфрама.

По минеральному составу выделяются следующие типы место­ рождений: кварцево-полевошпатовый, кварцево-топазовый, кварце­ вый, грейзеновый.

К в а р ц е в о - п о л е в о ш п а т о в ы й тип является переходным от пегматитов. Полевые шпаты представлены микроклином или адуляром. Жилы небольшие по размерам, их практическое значе­ ние невелико.

К в а р ц е в о - т о п а з о в ы й тип месторождений является ма­ лораспространенным. Месторождения приурочены к гранитам, на­

сыщенными фтором.

К в а р ц е в ы й тип месторождений образуется главным обра­ зом за счет гидротермального оруденения. Основное значение имеют штокверки, состоящие из серии многочисленных прожилков, заключающих большой объем бедных и «убогих» руд.

27

Рудные минералы представлены касситеритом и вольфрамитом,

•сопровождаемыми молибденитом, висмутитом, арсенопиритом и в меньшей степени другими сульфидами. Руды кварцевого типа довольно широко распространены и при выветривании образуют промышленные россыпи.

Г р е й з е н о в ы й тип месторождений широко распространен в районах развития месторождений касситерито-кварцевой форма­ ции в Индонезии, Малайзии, Индокитае, на Иберийском полуост­ рове, на о. Тасмания, в Восточной Австралии, Нигерии, Чехосло­

батываться в коренном залегании, содержание олова в них обычно •0,2—0,4%. Разрушаясь и выветриваясь, они образуют россыпи.

Минералогический состав грейзенов сложен. Размещаясь во вмещающих породах гранита, грейзены главным образом в рудной массе имеют кварц и светлые (часто литиевые) слюды, топаз, тур­ малин, иногда берилл. Кроме касситерита, в рудах обычно содер­ жится вольфрамит, встречаются сульфиды — молибденит, арсено­ пирит, халькопирит, висмутовые и другие минералы.

Месторождения сульфидно-железистой группы

В этой группе месторождений выделяются четыре формации: скарновая, касситерито-силикатно-сульфидная, касситерито-суль­ фидная, касситерито-карбонатная.

1. Скарновая формация. Имеет три типа месторождений: магнетитовый, шеелитовый, сульфидный.

М а г н е т и т о в ы й тип скарновых руд встречается довольно часто. Эти месторождения имеют значительные запасы олова, об­ разуют массивные залежи. Касситерит обычно тонковкрапленный или эмульсионнорассеянный, включен в труднообогатимые породы. Основными рудными минералами являются: касситерит, мелко­ вкрапленный магнетит, иногда шеелит, незначительное количество сульфидов. Известны крупные скарновые залежи в Индонезии (Клаппа Комплит на Биллитон), в Индокитае (Пиниок), ряд ме­ сторождений в Южном Китае, Шварценберг (Саксония), Ким-Гора

(СССР).

Ш е е л и т о в ы й тип оловоносных скарнов встречается в олово­ вольфрамовых провинциях, образовавшихся путем внедрения рудо­ носных гранитов в известняки. Кроме касситерита этот тип скар­

тесной связью касситерита со скарнообразующими минералами, и сульфидами — арсенопиритом, халькопиритом и др. Эти месторож­ дения широко развиты в Южном Китае, имеются в Юго-Западной Африке (Арандиз) и на Аляске.

28

Минеральный состав сложен и неоднороден: скарновая ос­ нова состоит из геденбергита или диопсида, которые при оловян­ ной минерализации замещаются агрегатами кварца с касситери­ том и сульфидами, а также кальцитом. Некоторые месторождения и их участки обогащены станнином (Боливия) или геценбергитом (Арандиз в Юго-Западной Африке).

2. Касситерит-силикатно-сульфидная формация. Эти месторо­ ждения являются основными в объеме запасов коренных руд, разработка которых производится как в СССР, так и за рубежом (Боливия, Австралия, Бирма, Вьетнам, Англия). Из руд место­ рождений Лялягуа (Боливия) уже добыто свыше 0,5 млн. т. олова, а из месторождения Корнуэлл (Англия)— около 2 млн. т олова.

В этой формации могут быть выделены турмалиновые, хлори­ товые и касситерит-сульфидные типы руд.

Турмалиновый тип этих руд характеризуется наличием турма­ линовых жил с касситеритовой минерализацией, внедренных в тур­ малиновые граниты и аплиты, турмалиновые грейзены и роговики. Оловорудные жилы сопровождаются многочисленными кварцево­ турмалиновыми жилами, не содержащими касситеритовой мине­ рализации. Жилы и жильные зоны рудных тел иногда достигают мощности до 10 м и протяженности более 1 км. Встречаются также сложные жилы, образующие систему ветвящихся рудных тел, число которых измеряется сотнями. В месторождении Лялягуа, на­ пример, известно 450 жил, из них 45 крупных с содержанием олова 3,15%- В прошлом на этом месторождении добывались руды

Особая разновидность месторождений турмалинового типа про­ явлена в карбонатных породах — в известняках или доломитах, где возникают метасоматические турмалиновые или турмалинфлюоритовые жильные тела с наложенной кварц-касситерито-суль- фидной ассоциацией.

Хлоритовый тип является непосредственным продолжением тур­ малинового.

Месторождения образованы метасоматическим путем и пред­ ставлены жильными зонами, реже — трещинными жилами выпол­ нения, сопровождающимися хлоритизацией боковых пород. Хлорит всегда сильножелезистый и нередко представлен несколькими ге­ нерациями. В открытых трещинах вдоль зон дробления образу­ ются жилы, сложенные кварц-касситеритовыми и сульфидными рудами.

3. Касситерит-сульфидная формация представлена минерали­ заций жил сульфидами железа, свинца, цинка, мышьяка и сульфосолями. Рудные тела тесно ассоциируют с порфиритовыми

29