книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

которых аналогичен глинам из древних карстов. Молодые карсты обычно заполнены переотложенноп глиной и мучнистым дезинтегри­ рованным известняком, содержащими обломки осерненного извест­ няка и представляющими собой продукты окислительного разруше­ ния серных руд.

Окислительные процессы на месторождении развились в резуль­ тате древнего осушения его, что было связано с дренажем месторо­ ждения окаймляющими и рассекающими его древними погребенными долинами притоков р. Днестр. Некоторые древние долины, особенно на пойменной части месторождения, прослеживаются на поверх­ ности и в настоящее время (рис. 3). На геологических разрезах бор­ тов траншей Южной (рис. 4) и Продольной (рис. 5), обнаживших одну из долин в пойменной части месторождения, отчетливо видны гипсометрические соотношения речных четвертичных отложений и горизонта серовмещающих известняков. Толща четвертичных отложений здесь представлена мощным горизонтом речного галечника с песком, с линзами торфа и сортированного песка. Мощность этих отложений в древней долине достигает 25 м при обычной их мощ­ ности вне долин 10—12 м.

Положение древнего русла (отметка 223 м), а также гипсометрия почвы горизонта речных отложений показывают, что месторождение в прошлом осушалось вследствие древнечетвертичных тектонических движений. Это, в свою очередь, приводило к карстообразованию, связанному с циркуляцией по тектоническим трещинам поверхност­ ных, вод, богатых кислородом, и в результате — к окислительному (с участием тионовых бактерий) разрушению серных руд в приле­ гающих к древним долинам участках месторождения.

Г л а в а III

ГЕОЛОГОПРОМЫШЛЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ СЕРНЫХ РУД РОЗДОЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

§ 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КЛАССИФИКАЦИИ

Геологопромышленные классификации серных руд различных месторождений могут быть сопоставлены лишь в том случае, когда они построены на одинаковых принципах, отражающих геологиче­ скую и технологическую сущность выделенных типов руд. Такие классификации руд могут претендовать на жизненность, если они, правильно характеризуя их генетические, минералогоструктурные, текстурные и литологические черты, учитывают в то же время тех­ нологические и горнотехнические особенности руд. Очевидно, что практическое значение будет иметь выделение типов руд, различа­ ющихся по технологическим свойствам, запасы которых и располо­ жение в рудной залежи позволяют учесть эти типы руд при составле­ нии эксплуатационных кондиций и при ведении межрудничной и межзабойной шихтовки с целью снабжения обогатительных фаб­ рик рудой с заданными кондициями.

Основываясь на этих общих положениях, в основу геологопро­ мышленной классификации серных руд Роздольского месторождения положены следующие принципы:

1. Главными критериями разделения серных руд на промыш­ ленные типы приняты те свойства, которые оказывают существенное влияние на показатели извлечения серы из руды. К таким свой­ ствам отнесены литологический состав руд и содержание в них глав­ нейших агрегатных разновидностей серы — сплошной скрытокри­ сталлической, тонкорассеянной скрытокристаллической и явнокри­ сталлической.

2. Классификация основана на природных типах руд в чистом виде, а не на их смесях, если даже такие смеси и присутствуют в рудной залежи. Выделение в отдельный тип рудных смесей (окис­ ленных и неокисленных руд, глинистых и известняковых руд) так же беспредметно, как и выделение их в навале взорванной и л и

складированной руды. Такая классификация по рудным смесям не давала бы представления о вещественном составе слагающих их природных типов руд, а сама оценка состава и технологических свойств смесей была бы возможна лишь на основе детального из­ учения природных типов в чистом виде, особенно когда они явля­ ются вредными примесями (например, глины и землистые окислен­ ные руды).

3. Классификация отражает генетические особенности руд и на­ личие окислительного их преобразования. Типы руд, отвечающие этим признакам, должны иметь самостоятельное технологическое и горнотехническое значение. Этим требованиям отвечают выделен­ ные в классификации окисленные и неокисленные руды, а также первичные и сложные руды. Вторичные руды в самостоятельный тип не выделены, так как они не образуют обособленных блоков.

4.Классификация включает конкретные данные о вещественном составе и текстурах каждого типа руд, о содержании серы, нерас­ творимого остатка и S03, о количественном соотношении тех­ нологически важных агрегатных разновидностей серы.

5.Выделенные типы руд легко диагностируются в полевых усло­ виях визуальным путем и по размерам и расположению скоплений доступны учету при планировании их отработки и ведении межза­ бойной шихтовки.

6.Выделенные типы руд имеют конкретную технологическую характеристику, основанную на специальных исследованиях, либо на данных работы обогатительных фабрик и сероплавильных за­ водов.

7.В классификацию включены все породы, входящие в состав рудной залежи, независимо от степени их осернения. Это обуслов­ лено тем, что серные руды Роздольского месторождения отрабаты­ ваются карьерами при сплошной выемке залежи.

§2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КЛАССИФИКАЦИИ

Кгеологическим классификационным признакам, на основе которых произведено выделение геологопромышленных типов сер­ ных руд, относятся следующие: характер окислительного преобра­ зования руд, литологические особенности руд, характер агрегат­ ных разновидностей серы и текстурные особенности руд.

Окислительное преобразование руд

В рудной залежи Роздольского месторождения широко прояви­ лись процессы окислительного разрушения руд. В результате окис­ лительных процессов серные руды преобразованы в тонкодиспер­ гированные рыхлые землистые продукты окисления, обедненные серой и обогащенные глинистым материалом и другими аллотигенными минералами. Поскольку продукты окисления по составу

и физическим свойствам коренным образом отличаются от неокисленных руд, возникла необходимость выделить в классификации неокис­ ленные и окисленные руды.

Литологические особенности руд

Неокисленные руды подразделяются в классификации по лито­ логическому признаку. Основные запасы серы Роздольского место­ рождения (90%) сосредоточены в известняках, поэтому главным литологическим типом руд являются известняковые серные руды. Но сера содержится также и в прослоях и линзах глин, сингенетичных известнякам, залегающих внутри рудной залежи. Поэтому

вклассификации выделены глинистые серные руды, хотя запасы их

вместорождении и незначительны (руды 4%, серы 2—3%).

Агрегатные разновидности серы

Геологопромышленные типы известняковых руд выделяются по преобладанию в них тех или иных агрегатных разновидностей серы (сплошной скрытокристаллической, тонкорассенной и явно­ кристаллической). Количественные границы между этими типами руд устанавливаются отчетливо: по отдельным пачкам и блокам про­ слеживается явное преобладание одной из агрегатных разновид­ ностей серы, а выделенные таким образом типы руд составляют крупные пласты и блоки, доступные учету. Как агрегатные разно­ видности серы, так и руды, в которых преобладает та или иная разновидность серы, легко диагностируются в полевых условиях визуальным путем. Они не менее доступны для выделения в прак­ тике руднично-геологической службы, чем, например, текстурные типы руд. На этой основе выделяются следующие типы известняко­ вых серных руд: с преобладанием сплошной скрытокристаллической серы; с преобладанием тонкорассеянной серы; с преобладанием явно­ кристаллической серы.

Для обоснования указанного принципа разделения руд на типы ниже подробно рассмотрены природные свойства агрегатных разно­

рактер агрегатных ее скоплений, классифицируемых по генетиче­ ским, структурным, кристаллографическим, минералогическим и морфологическим признакам, а также по степени мономинеральности и характеру срастания агрегатов с породами.

К важнейшим особенностям агрегатных разновидностей серы, определяющим их природные и технологические свойства, отно­ сятся следующие:

1) размеры кристаллических неделимых индивидов, из которых сложены агрегатные скопления серы. По этому признаку сера четко делится на скрытокристаллическую, с кристаллическими индивидами размером от 0,01 мм и менее, и явнокристаллическую, в которой размеры кристаллических индивидов более 0,01 мм;

2)размеры и форма агрегатных скоплений серы, во многом определяющие способность серы к раскрытию;

3)степень мономинеральности (сплошности) агрегатных скоп­ лений серы. Выделяется сера, дающая только сплошные скопления,

исера, образующая только агрегатные сростки с породой, в ко­ торых нет сплошных серных выделений;

4)характер срастаний агрегатных скоплений серы и их кри­ сталлических индивидов с вмещающими породами. Выделяется

сера, дающая ровные, четкие контакты с вмещающими породами,

исера, образующая с последними сложные срастания;

5)содержание и состав минеральных примесей и битумов;

6)генезис серы — первично отложенная и вторичная пере-

кристаллизованная.

Помимо этих шести особенностей, определяющих технологи­ ческие свойства агрегатных разновхтдностей серы, необходимо учи­ тывать степень распространения и характер локализации этих разновидностей в рудных залежах, т. е. выделенные разновидйости серы должны быть широко развиты в месторождениях и слагать достаточно крупные рудные пласты и блоки, поддающиеся учету при их отработке.

Как показали наши исследования [26, 30], сера Предкарпатских месторождений отчетливо классифицируется по перечислен­ ным выше признакам на три индивидуализированные агрегатные разновидности: сплошная скрытокристаллическая, тонкорассеян­ ная и явнокристаллическая. Каждая агрегатная разновидность серы имеет различные технологические свойства, оказывающие существен­ ное влияние на ход обогащения серных руд и выплавку серы из концентрата.

Классификация агрегатных разновидностей серы Роздольскогоместорождения, построенная по изложенным выше признакам, пред­ ставляется в следующем виде.

По генетическому признаку и размерам кристаллических инди­ видов сера делится на две группы: I группа — первично отложен­ ная скрытокристаллическая сера и II группа — вторичная (перекристаллизованная) явнокристаллическая сера.

I группа. Скрытокристаллическая (первичная) сера подразде­ ляется на две разновидности: сплошную скрытокристаллическую серу; тонкорассеянную серу.

Эти разновидности серы резко отличаются друг от друга по степени сплошности агрегатов, по морфологии и структуре агре­ гатных скоплений и особенности их локализации, по характеру срастания серных агрегатов с вмещающими породами.

II группа. Явнокристаллическая (вторичная) сера подразде­ ляется на две разновидности: кристаллически-агрегатную серу, представленную агрегатами хорошо ограненных кристаллов и моно­ кристаллами; зернисто-агрегатную серу.

Эти разновидности серы близки по составу примесей, по морфоло­ гии агрегатных скоплений, по характеру их локализации в руде.

Главные из выделенных агрегатных разновидностей серы (сплош­ ная скрытокристаллическая, тонкорассеянная и явнокристаллпческая) широко и повсеместно распространены в месторождениях серы Предкарпатья, все свойства, в том числе технологические, каждой из разновидностей серы устойчивы. Все это позволяет про­ изводить сопоставление и параллелизацию серных руд по серо­ носному бассейну Предкарпатья и создает основу для единой уни­ фицированной их классификации.

Ниже приводится характеристика агрегатных разновидностей серы, являющаяся обоснованием классификации серных руд.

Г р у п п а с к р ы т о к р и с т а л л и ч е с к о й ( п е р в и ч ­ но й) с е р ы. Сюда отнесена сера с кристаллическими индивидами размерами преимущественно 0,01 мм и менее, хотя на общем фоне таких частиц встречаются и более крупные индивиды (0,02—0,04 мм). Установление кристаллического строения этой серы макроскопи­ чески и даже под микроскопом затруднительно, чем и обусловлено ее название.

Подразделение скрытокристаллической серы на агрегатные раз­ новидности производится главным образом по степени мономинеральности (сплошности) агрегатных скоплений и по характеру их срастаний с вмещающими породами.

Сплошная скрытокристаллическая сера образует только моно­ минеральные, сплошные агрегатные скопления, не дающие сложных сростков с вмещающими породами. Вследствие этого содержание минеральных примесей в серных скоплениях невелико и обуслов­ лено не включениями вмещающих пород, а аллотигенными минераль­ ными примесями, захваченными при формировании серных агрегатов.

Эта сера представляет собой плотные мономинеральные скоп­ ления кристаллических индивидов размером менее 0,01 мм. Иногда в общей их массе встречаются более крупные выделения (0,02— 0,03 мм). Цвет серы серовато-желтый, восково-серый, желтоватокоричневый и коричневый, с матовым, восковым и реже, жирным блеском. Структура афанитовая, излом раковистый, реже ровный. При выветривании сера дезинтегрируется и превращается в мучнистую массу, причем этот процесс начинается по трещинам в серных агре­ гатах и затем захватывает всю массу серы.

Гнезда скрытокристаллической серы чаще всего имеют непра­ вильную форму с извилистыми контурами (рис. 6, 7), но встреча­ ются сплюснутые линзообразные и лепешкообразные формы, а также скопления в виде бобовин. Размеры гнезд от 3 до 200 мм, преобла­ дающие размеры 10—20 мм, скопления больших размеров характе­ ризуются неправильной формой.

Вкрапления серы чаще всего изометричные, шаровидные, иногда линзовидные. Вкрапленные выделения местами концентрируются по слоистости, образуя прерывистые полоски, нередко они создают отдельные поля и участки, иногда тяготящие к гнездовым серным скоплениям. В общем распределение вкрапленности серы неравно­ мерное, и участки с повышенной их концентрацией чередуются

с участками, где такая вкрапленность почти не развита. Преобла­ дающий размер вкраплений серы 0,5—3 мм.

Прожилки серы редки и обычно сочетаются с гнездовыми сер­ ными скоплениями. В одних случаях серные прожилки являются ответвлениями от гнездовых скоплений, в других — они занимают изолированное положение (см. рис. б). Мощность прожилков от долей до 1 — 15 мм. Для таких прожилков характерны неправиль­ ные, часто угловатые и клиновидные формы п очень небольшая длина (50—150 мм).

Рис. 0. Гнезда н прожилки сплошной скрытокристаллической серы (светлое) в известняке (темное). Полированная поверх­ ность. Уменьшено в 2 раза

Между агрегатными скоплениями скрытокристаллической серы ті вмещающими известняками наблюдаются резкие, четкие контакты. Сплошные мономинеральные массы серы без каких-либо изменении, переходов и вкрапленных полей сменяются известняками, в кон­ тактовой части которых не обнаруживается изменений состава или структуры. Агрегатные скопления серы не сопровождаются вторич­ ным кальцитом или ореолами глинистых и других аллотигенных минералов во вмещающих известняках. В промежутках между сплошными скоплениями скрытокристаллической серы в известня­ ках развита тонкорассеянная сера обычно в виде равномерных полей и в пониженной концентрации (сравнительно с другими ти­ пами руд). Часто наблюдаются пересечения агрегатов скрытокри­ сталлической серы прожилками вторичной явнокристаллической серы.

Перечисленные свойства сплошной скрытокристаллической серы определяют хорошую флотационную способность руд, обогащенных

этой серой. Мономинеральность серных скоплений, значительные их размеры и отсутствие сложных срастаний обусловливают высо­ кую степень раскрытия серы при дроблении, а сравнительно по­ ниженная хрупкость препятствует ее переизмельчению и образо­ ванию шламовых фракций, не управляемых в процессе флотации. Все это определяет высокие флотационные показатели руд со сплош­ ной скрытокристаллической серой.

Последняя присутствует во всех типах известняковых серных РУД и в сингенетических глинах, находящихся внутри рудной

Рис. 7. Гнезда н прожилки сплошной скрытокристаллической серы (светлое) в известняке (темное). Полированная поверхность.

Уменьшено в 1,5 раза

залежи. Установлена повышенная концентрация этой серы в извест­ няках, обогащенных глинистым материалом. Иногда эта сера в не­ больших количествах содержится в подстилающей рудную залежь гипсово-ангидритовой толще.

Сплошные агрегаты скрытокристаллической серы всегда пол­ ностью заполняют пустоты в породе и не сопровождаются вторич­ ным кальцитом. Не прослеживается зависимость в расположении и концентрации сплошных серных скоплений от пересечения трещин или других тектонических причин. Наблюдается, хотя и не повсе­ местно, контроль в локализации скоплений серы слоистостью в из­ вестняках и глинах. Местами слоистость в известняках обтекает конкрециеподобные скопления скрытокристаллической серы, вслед­ ствие чего микроскладчатость повторяет форму этих скоплений и за­ висит от их расположения. В эпигенетических пустотах — кавернах, жеодах — скрытокристаллическая сера отсутствует. Все эти данные свидетельствуют в пользу сингенетического образования сплошной скрытокристаллической серы.

Тонкорассеянная сера, в отличие от сплошной скрытокристаллическоіі серы, не образует мономинеральных скоплений. Она широко и сравнительно равномерно рассеяна в известняках и гли­ нах, слагающих рудные залежи, и всегда находится в сложных срастаниях с вмещающими породами.

Эта сера состоит из тонких, менее 0,01 мм кристаллических индивидов, которые не образуют сплошных скоплений и не прояв­ ляются в виде обособленных вкраплений, а представлены агрегат­ ными сростками с породами.

Для тонкорассеянной серы характерно, что кристаллические индивиды составляют сложные, губчатые, иногда ватовидные аг­ регаты, тесно сращенные с пелитоморфным известняком, заполня­ ющим промежутки между выделениями серы. Эта особенность сер­ ных агрегатов отчетливо проявляется при удалении из сростков известняка путем растворения его соляной кислотой. На травленой поверхности выступают скелетные формы губчатых серных построек, в которых кристаллические индивиды очень непрочно соединены между собой и имеют изрезанные, узорчатые очертания как на пери­ ферии серных выделений, так и внутри их.

Агрегатные сростки тончайших кристаллических индивидов серы с еще более тонкими (0,001—0,005 мм) кристаллическими индиви­ дами кальцита, составляющего пелитоморфный известняк, чрезвы­ чайно плотны и крепко построены. В таких сростках совершенно отсутствуют незаполненные пространства, что трудно объяснимо с позиции эпигенетического образования серы путем метасоматоза или заполнения готовых пустот. Количественные соотношения серы и известняка в агрегатных сростках непостоянны; на одних участ­ ках преобладает известняк и сера представлена редкими и бедными скоплениями, на других — встречаются концентрированные агре­ гаты серы, производящие впечатление мономинеральных. Содержа­ ние тонкорассеянной серы в агрегатных сростках колеблется от 4—5% до 80%, составляя в среднем 15% для известняков Роздольского

месторождения.

Агрегаты тонкорассеянной серы имеют характерный сероватозеленый и желтовато-зеленый цвета и шелковистый блеск, чем резко отличаются от других разновидностей серы. Они обычно распре­ делены во всей массе известняка, вследствие чего образуются не плоскостные формы скоплений серы, а объемные, изометричные, дающие при любом срезе примерно аналогичный вид (рис. 8).

Местами скопления серных агрегатов контролируются слои­ стостью известняка, и тогда образуются слоистые и полосчатые текстуры. Часто серные слойки выражены сложными микросклад­ ками. Иногда агрегатные сростки концентрированной тонкорассеян­ ной серы с известняком дают мелкие (0,5—3,0 мм) вкрапленные скопления (рис. 9); более крупные агрегатные сростки (0,5—10 мм) имеют форму неправильных гнезд и коротких линз. Местами цен­ тральная часть таких скоплений представлена сплошной скрытокристаллической серой. Нередко гнездообразные и линзообразные

агрегаты тонкорассеяннон серы концентрируются по слоистости, образуя прерывистые цепочки.

Приведенные данные о структуре и морфологии агрегатных скоплений тонкорассеянной серы и о соотношениях их с вмещаю-

Рис. 8. Псевдомшіеральные скопления тонкорассеянной серы (светло-серое) в известняках (темно-серое). Травленая в соляной кислоте поверхность. Уменьшено в 2 раза

щими породами не оставляют сомнении в том, что технологические свойства руд с этой разновидностью серы понижены. Действительно, полное выделение серы из сложных агрегатных сростков, в которых

Рис. 9. Вкрапленные скопления тонкорассеянной серы (темное)

визвестняке (светлое). Полированная поверхность. Уменьшено

в1,6 раза

известняк играет роль связывающего серные агрегаты каркаса, крайне затруднительно: даже при самом тонком измельчении часть серы остается в сростках с известняком. Поскольку тонкорассеян­ ная сера отличается пониженной способностью к раскрытию, она,