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

дайками. На участках, где рудные жилы пересекают поперечные разломы, возникают прожилковые зоны и штокверки.

Арсенопирито-пирротино-сфалеритовый тип месторождений встречается в пределах рудных полей касситерито-силикатно-суль­ фидной формации. Месторождения обычно представлены сериями трещинных жил мощностью 30—60 см до 1 м и протяженностью до 1 км.

Главными минералами руды являются: пирротин, железистый сфалерит и галенит. Касситерит обособляется с арсенопиритом и кварцем в призольбандовых частях жил. Касситерит тонкозернис­ тый, находится в тесном срастании с сульфидами в отличие от ме­ сторождений касситерито-силикатно-сульфидной формации. Низ­ кое качество руд, трудная их обогатимость, сложность получения кондиционных оловянных, цинковых и свинцовых концентратов с приемлемыми технологическими показателями затрудняют ос­ воение даже крупных месторождений этого типа.

Месторождения галенито-сфалеритовые с сульфосолями харак­ теризуются большим содержанием в рудах галенита, сульфоантимонитов, сульфостаннатов свинца и серебра, преобладанием пи­ рита над пирротином и арсенопиритом. Этот тип месторождений распространен в Южной Боливии. В районе Оруро руды «Потоси» добывались как серебряные. С глубиной жилы объединились се­ ребром и перешли в оловянные, и до настоящего времени оловян­ ные концентраты Боливии часто содержат до 400 г/т серебра. Кас­ ситерит, даже первичный, в этих месторождениях тонкозернистый, а образовавшийся за счет разложения сульфостаннатов имеет эмульсионные выделения и зерна размером в сотые доли милли­ метра. Касситерит сульфостаннатной генерации обычно окаймлен сульфостаннатами или станнином. В жилах рудные минералы ас­ социируют с кварцем и маложелезистыми карбонатами.

к гидротермальному низкотемпературному оруденению известняков. Месторождения данного типа известны в Южном Китае.

В качестве особой формации выделяются месторождения дере­ вянистого олова в кислых изверженных породах. Они имеют ха­ рактер гнездообразных обособлений деревянистого олова в кислых вулканитах. Такие месторождения насчитываются сотнями в Мек­ сике, Неваде, Новой Мексике и других районах, но они не имеют практического значения.

§ 7. Геологическая классификация россыпей

Россыпи образуются в результате разрушения руд коренных оловянных месторождений. Оловорудные месторождения имеют, как правило, комплексное оловянное оруденение. Руда представлена жилами различной толщины — от нескольких миллиметров до не­

30

скольких метров. Жилы крутопадающие (70—90°). Имеются и другие морфологические типы рудных тел: штокверки, зоны сбли­ жения прожилков, минерализованные зоны, трубчатые и линзо­ образные залежи или целые оловоносные массивы преимущест­ венно гранитного и пегматитового типов. Олово в таких массивах равномерно распределено в гранитах, которые имеют особое зна­ чение для образования крупных россыпных месторождений олова. Рудные тела обычно имеют выход на дневную поверхность и под­ вергаются выветриванию, образуя россыпные месторождения олова. Таким образом, россыпями можно назвать вторичные место­ рождения, образовавшиеся в результате разрушения первичных ко­ ренных месторождений и вторичного отложения материала из пер­ вичных руд. Разрушение коренных месторождений происходит под действием физических и химических процессов выветривания.

К процессам физического выветривания относится механиче­ ское разрушение горных пород — их измельчение. Агентами физи­ ческого выветривания являются колебания температуры, раскли­ нивающее действие в капиллярных трещинах горных пород воды, льда и минеральных солей, кристаллизующихся в трещинах. Важ­ нейшими факторами физического выветривания являются речные потоки, ледники, ветер, горные обвалы, морской прибой, вулкани­ ческие взрывы, тектонические движения земной коры, разрушаю­ щие горные породы. При этом прочные породы распадаются по трещинам на глыбы, крупные и мелкие куски и, наконец, посте­ пенно разрушаясь, превращаются в песок с освободившимися зер­ нами минералов.

Разрушение и дезинтеграция горных пород особенно энергично протекают в районах с резко континентальным климатом. На по­ верхности выветрившихся пород накапливается пласт рыхлых ма­ териалов, называемый элювием.

Физические процессы выветривания являются как бы подгото­ вительными к более глубоким химическим процессам выветри­ вания.

Химическое выветривание сопровождается изменением химиче­ ского состава элювиальных образований; оно наиболее сильно в условиях влажного и теплого климата и обильной раститель­ ности.

Агентами химического выветривания являются свободный ки­ слород и углекислота атмосферы и особенно поверхностные поч­ венные и грунтовые воды, обогащенные растворенными в них кислородом, углекислотой, иногда свободными минеральными кисло­ тами, образующимися при окислении сульфидов, разрушении га­ лоидосодержащих силикатов и других соединений. Важную роль в этих процессах играют также органические соединения и ки­ слоты, выделяемые корневой системой растений и микроорганиз­ мами в процессах материального обмена с веществом почвы, а также гуминовые кислоты, образующиеся в результате сложных биохимических процессов почвообразования.

31

Процессы химического выветривания являются достаточно сложными и сводятся к окислению первичных минералов, их гид­ ратации, разложению и карбонатизации с образованием новых соединений, более устойчивых в условиях коры выветривания. Одни соединения хорошо растворимы и выщелачиваются из коры выветривания, другие, особенно окислы, гидроокислы и вторичные водные силикаты, трудно растворимы и накапливаются в ней.

Особо важную роль играют процессы окисления и карбонати­ зации.

Окислению подвергаются сульфиды под действием кислорода воздуха, растворов и в результате жизнедеятельности бактерий Tiobacillus ferroxidans. Изучение биосферы оловянных месторож­ дений и рудничных вод показывает, что жизнедеятельность бак­ терий проявляется на большинстве месторождений, даже располо­ женных в условиях, мало благоприятных для «оптимальной ра­ боты» бактерий.

В начальной стадии химического выветривания удаляются га­ лоиды и сера. Затем при низких температурах и давлении, господ­ ствующих в зоне выветривания, углекислота, являющаяся, более энергичным химическим агентом по сравнению с кремнекислотой, разлагает силикаты, отнимая у них катионы и образуя карбонаты. При этом в первую очередь извлекаются такие крупные малозаряд­ ные и сравнительно легко гидратируемые катионы, как К+, Na+, Са2+. Они образуют хорошо растворимые карбонаты и бикар­ бонаты, а также другие растворимые соединения, которые выно­ сятся из коры выветривания.

В результате воздействия физических и химических процессов рудный материал коренных месторождений разрушается и тран­ спортируется водными потоками на различные расстояния. Проис­ ходят значительные изменения состава: сульфидные минералы окисляются и образуют новые соединения, разлагаются полевые шпаты и другие минералы, выщелачиваются соли щелочных и ще­ лочноземельных металлов; материал подвергается механическому дроблению и истиранию, классифицируется в водных потоках по крупности и плотности.

В результате химических и физических процессов россыпь обо­ гащается более устойчивыми минералами с более высокой плотно­ стью. Например, минералы меди, свинца, цинка и ряда других элементов не встречаются в россыпных месторождениях, так как они химически мало устойчивы и выщелачиваются в процессах выветривания.

Наиболее устойчивы в химическом отношении золото, платина, циркон, рутил, алмазы, топаз, турмалин, касситерит, монацит, иль­ менит, колумбит, танталит и ряд других минералов, которые об­ разуют аллювиальные россыпные месторождения, отлагаются на значительных расстояниях от первичных коренных руд. Относи­ тельная устойчивость минералов в процессах химического вывет­ ривания показана в табл. 9.

32

Промышленные россыпные месторождения могут образовы­ ваться из непромышленных первичных пород с очень низким со­ держанием в них ценных материалов в результате природных про­ цессов вторичной концентрации.

Россыпи существенно отличаются от коренных руд тем, что в них рудный материал находится в естественно измельченном виде, зерна ценных минералов освобождены друг от друга и от сростков с пустой породой, что исключает дорогостоящие операции дробления и измельчения россыпей перед их обогащением, а также повышает эффективность обогатительных процессов.

Материал россыпи, содержащий касситерит, называется пла­ стом. Пласт состоит из обычного песка, гальки, обломков горных пород, глин, органических остатков. Пески, в которых содержится много глинистых частиц, называются мясниковатыми песками. Они, как правило, труднопромывистые.

Пласт оловосодержащих песков в большинстве случаев при­ крыт слоем пустых пород, галей, песками или илами, не содержа­ щими олова торфами. Граница между торфами и пластом устанав­ ливается опробованием на содержание олова. Опробование прово­ дится шурфами и промывкой на лотках шурфовых проб.

Оловоносные россыпи имеют мощность от нескольких санти­ метров до десятков метров.

§ 8. К л а с с и ф и к а ц и я р о с с ы п е й

Особенности образования и залегания оловоносных россыпей определяют технологию разработки россыпей и технологию обо­ гащения песков [10]. Россыпи можно разделить на пять групп:

элювиально-делювиальные; аллювиальные; прибрежные (морские и озерные); ледниковые; эоловые.

Э л ю в и а л ь н ы е россыпи наиболее молодые, они формиру­ ются вблизи источников обломочного материала, а иногда в не­ посредственной близости от коренной руды. Россыпь характеризу­ ется несортированным, неравномерным по крупности неокатанным материалом, перемешанным с глинами. Встречаются сростки ми­ нералов в жильной породе. Состав минералов и форма зерен мало отличаются от коренного месторождения. Если в коренных рудах, из которых образовалась россыпь, имеются сульфиды, то они же присутствуют и в россыпи. Примером таких россыпей могут слу­ жить касситеритовые и касситеритово-колумбитовые россыпи Ма­ лайзии, Индонезии, Забайкалья и др.

Д е л ю в и а л ь н ы е россыпи приурочены к толщам щебенисто­ глинистых, дресвяных, глыбовых и других рыхлых накоплений, формирующихся на некотором удалении от коренного месторож­ дения на склонах возвышенностей и находящихся в состоянии ве­ кового гравитационного смещения вниз по уклону местности. Со­ держание в них полезных минералов в среднем значительно меньше, чем в элювиальных россыпях, они редко являются пред­ метом промышленной эксплуатации.

А л л ю в и а л ь н ы е р о с с ы п и образуются среди речных на­ носов в результате деятельности рек и ручьев, переносящих мате­ риал элювиально-делювиальных россыпей на различные рас­ стояния.

В этой наиболее распространенной и важной в промышленном отношении группе россыпей основными генетическими типами яв­ ляются русловые, долинные и пойменные россыпи.

Русловые россыпи приурочены к современным руслам рек, рас­ положены ниже порогов, крупных перекатов, в участках расшире­ ния долин. Это весьма подвижные россыпи, обусловленные процес­ сами постоянного перемещения и переотложения речных наносов. Особенностью русловых отложений является повышенное со­ держание в них глинистого материала, прочно цементирующего галечные наносы. Мощность русловых россыпей не превышает

3—5 м.

К русловым россыпям относятся косовые россыпи, залегающие на косах, отмелях, островах. Косовые россыпи образуются в пе­ риод высокого уровня воды. Состоят из тонкого илистого песка. Металлоносный слой имеет малую мощность — не более 0,3 м.

34

Долинные россыпи широко распространены и являются наибо­ лее важной в экономическом отношении категорией речных россы­ пей. Эти россыпи не связаны с современными руслами рек, но приурочены к аллювиальным отложениям речных пойм, т. е. пред­ ставляют собой древние русловые россыпи, сформированные в пе­ риод блуждания русла в пределах долины.

К. долинным россыпям относится также подтип террасовых рос­ сыпей, залегающих в речных террасах.

мышленную ценность.

Долинные россыпи являются наиболее распространенной окон­ чательной стадией формирования первичной россыпи. Они имеют большую длину, до нескольких десятков километров, и ширину до нескольких сотен метров. Мощность отложений колеблется от 2 до

20 м.

П р и б р е ж н ы е ( мо р с к и е и о з е р н ы е ) россыпи пред­ ставляют собой наиболее важную в промышленном отношении ка­ тегорию россыпных месторождений. К этой группе относятся рос­ сыпи современных наиболее крупных месторождений и древних прибрежных озер, морей и океанов.

Прибрежные россыпи имеют форму узких, но достаточно про­ тяженных полос, располагающихся непосредственно в зоне прибоя на волноприбойной террасе. Ширина их обычно не превышает не­ скольких десятков метров. Протяженность иногда достигает не­ скольких десятков километров, но чаще 5—8 км.

Береговые россыпи образуются из обломочного материала, по­ лучающегося непосредственно в процессе разрушения берегов.

Формирование прибрежных россыпей зависит от деятельности моря в прибрежной полосе.

Перенос волнами играет исключительно важную роль в общем балансе транспортировки обломочного материала в районе мор­ ских и озерных бассейнов, где действие волн распространяется на всю толщу воды побережий, захватывая и область дна.

В результате длительной работы моря последовательно уда­ ляются нестойкие компоненты, что резко упрощает минералоги­ ческий состав обломочных отложений. Тяжелые обломочные ча­ стицы концентрируются в узкой полосе побережий, примыкающей к границе воды. Именно к этой зоне приурочены наиболее крупные россыпи современных и древних морских побережий.

Особенностью береговых отложений является хорошая сорти­ ровка материала по крупности и плотности частиц, заметная окатанность минеральных зерен, устойчивость содержания полезных минералов в россыпи вдоль береговой линии при довольно быст­ ром изменении концентрации в поперечном направлении, присут­ ствие в отдельных разрезах прослоек и линз, богатых тяжелой фракцией и отличающихся простотой минерального состава.

Примером таких россыпей могут служить россыпи Индии, Ин­ донезии, Таиланда, Австралии, США, Тасмании.

Озерные россыпи встречаются меньшего размера, пески содер­ жат значительные количества глинистых частиц, цементирующих материал россыпи. Пески труднопромывистые, а при тонком кас­ ситерите очень трудно обогатимые. Их значение для промышлен­ ной переработки мало.

Л е д н и к о в ы е р о с с ы п и имеют малое значение как объ­ екты для промышленной эксплуатации, но могут являться источ­ ником формирования аллювиальных, долинных или озерных рос­ сыпей.

Э о л о в ы е р о с с ы п и касситерита имеют малое распростра­ нение. Они встречаются главным образом в пустынных областях и возникают в процессе обогащения элювиальных отложений под действием ветра.

§ 9. К л а с с и ф и к а ц и я о л о в о с о д е р ж а щ и х р у д п о обогат им ост и

Классификация руд по обогатимости предложена рядом ав­ торов [6, 7, 8, 94].

По классификации Е. Н. Вишневского [94] все руды по способу образования разделяются на коренные и россыпные месторожде­ ния. При этом россыпные все относятся к типу касситеритовых, а коренные подразделяются на три типа: сульфостаннатные, чисто касситеритовые (окисленные и сульфидные) и смешанные (кас- ситерит-сульфостаннатные). По этой классификации выделяются также отдельные разновидности руд в зависимости от состава ми­ нералов-спутников.

В основу классификации обогатимости руд положены физиче­ ские свойства минералов, слагающих руду, и выделены четыре тех­ нологические группы (рис. 1).

I.Руды, обогащаемые чисто гравитационными методами; II. Руды, обогащаемые флотацией;

III. Руды, требующие комбинированного обогащения гравита­ ционно-флотационным методом;

IV. Руды, обогащаемые флотацией с последующим извлече­

нием олова из хвостов флотации гравитационными методами.

В соответствии с минералогическими особенностями разновид­ ностей руд (по полезным, в основном, составляющим), отнесенных к той или иной технологической группе, допускается существова­ ние технологических подгрупп.

Оценка обогатимости руд в зависимости от вкрапленности кас­ ситерита и извлечения олова в концентрат (табл. 10) позволяет разделить оловянные руды по степени трудности их обработки.

Главными недостатками приведенной классификации оловосо­ держащих руд по обогатимости являются допущения и неточности

36

тываются качество получаемых концентратов и многие факторы, определяющие результаты первичного обогащения руд гравита­ ционными методами и последующей доводки черновых концент­ ратов.

Т а б л и ц а 10

Оценка обогатимости руд в зависимости от вкрапленности касситерита и извлечения олова в концентрат

Вкрапленность касситерита и вещественный состав руд влияют на эффективность первичного обогащения и на доводку черновых концентратов. Поэтому совершенно необходимо учитывать генезис месторождения, минерализацию различных участков в одном руд­ ном теле и взаимосвязь оловосодержащих и других компонентов с минералами руды.

Для определения типа технологической схемы учет этих фак­ торов обязателен.

Попытки классификации оловосодержащих руд по минералоги­ ческим признакам и по технологическим свойствам были сделаны в 1958 г. Т. Г. Фоменко и И. П. Сорокиным [7]. За основу класси­ фикации были приняты: крупность вкрапленности частиц полез­ ного минерала, извлечение, содержание в рудах кварца, желези­ стых и сернистых соединений (сульфидов, турмалина, гетита, гематита, лимонита и др.), т. е. минералов, плотность которых зани­ мает промежуточное положение между плотностью пустых пород и извлекаемых полезных минералов (табл. И ).

37

Т а б л и ц а II

Классификация оловосодержащих руд по обогатимости (по Т. Г. Фоменко и И. П. Сорокину)

* Сумма процентных содержаний в руде железа и серы за вычетом процентного содер­ жания сульфатного водорастворимого железа, например в виде мелантернта.

в классификации не отражено содержание олова в руде, что оказывает существенное влияние на его извлечение в концентрат.

Увеличение содержания кремнезема в руде улучшает возмож­ ность успешного обогащения ее, так как увеличивается количество минералов с плотностью, значительно меньшей, чем плотность кас­ ситерита, однако кислотность может повышаться за счет повыше­ ния содержания турмалина и других силикатов с плотностью бо­ лее 3. В этом случае при тонкой вкрапленности касситерита может иметь место противоположный эффект.

И наоборот, известны весьма высокие показатели переработки основных руд. Извлечение ценного элемента в кондиционные кон­ центраты определяется в зависимости от плотности руды и вкрап­ ленности полезного минерала без учета степени раскрытия мине­ рала.

Д. Б. Голандский [8] в основу классификации по обогатимости оловянных руд Северо-Востока СССР положил влияние минераль­ ного состава руд, предпочтительную генетическую ассоциацию кас­ ситерита, количество минералов различной плотности, крупности вкрапленности касситерита и соответствующую ей глубину измель-

40