книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

естественно, трудно обогатима. Более того, переход сростков этой серы с известняком в концентрат затрудняет процесс выплавки серы из концентрата, а иногда срывает ее выплавку.

Отмечаются две формы локализации тонкорассеянной серы в из­ вестняках: в промежутках между скоплениями сплошной скрытокристаллической и явнокристаллической серы и в виде обособленных пластов и блоков известняка, в которых развиты преимущественно тонкорассеянная сера; прочие разности серы содержатся в извест­ няках в незначительном количестве. Такие известняки получили название руд с тонкорассеянным типом осернения.

Содержание в них тонкорассеянной серы колеблется от 16 до 21%, явнокристаллической — 2—3% , сплошной скрытокристаллической — 1—3%. Количество тонкорассеянной серы в известняках из про­ межутков — меньше (3—6%), что особенно резко проявлено в ру­ дах со сплошной скрытокристаллической серой при неравномерном ее распределении.

Примечательно, что пелитоморфные известняки, в которых рас­ пространена тонкорассеянная сера, плотны и характеризуются пониженной кавернозностыо, пористостью и незначительно подверг­ нуты вторичной кальцитизации. Тонкорассеянная сера никогда не образует агрегатных скоплений, несогласных со слоистостью из­ вестняков и глин. Она отсутствует в эпигенетических пустотах — тектонических трещинах, кавернах, полостях по слоистости из­ вестняков, жеодах и пустотах выщелачивания и локализуется лишь непосредственно в массе пелитоморфных известняков. Эта сера не сопровождается вторичным кальцитом и не встречается в агрегатах вторичной явнокристаллической серы с вторичным кальцитом. Таким образом, в распределении тонкорассеянной серы не проявлен текто­ нический и слабо выражен литологический контроль: сера распро­ странена и в известняках, и в сингенетичных им глинах.

Известняки, по слоистости которых концентрируется тонкорас­ сеянная сера, часто смяты в микроскладки, причем такие микро­ складчатые участки чередуются с участками известняков такой же компетенции, но с нормальной, ненарушенной слоистостью. Такого рода соотношения не могут возникнуть в результате тектонических напряжений в консолидированной породе, и поэтому микросклад­ чатость должна быть отнесена к конседиментационной, возникшей в результате нарушения положения осадков в стадию седиментогенеза или раннего диагенеза. Поскольку тонкорассеянная сера концентрируется по смятой в складки слоистости известняков, ее следует отнести к сингенетическим образованиям.

Приведенные данные несовместимы с гипотезой эпигенеза и свидетельствуют об одновременном образовании серы и пелитоморфного известняка в лагунных условиях.

Г р у п п а я в н о к р и с т а л л и ч е с к о й ( в т о р и ч н о й ) с е р ы . Характерная черта этой серы — отчетливое кристалли­ ческое ее строение, выражающееся не только крупностью кристал­ лических индивидов, но и развитием, наряду с зернистыми формами,

хорошо ограненных кристаллов серы. К этой группе относится сера с размерами кристаллических индивидов более 0,02 мм. Ос­ новная масса серы представлена индивидами значительно круп­ нее 0,02 мм, обычные размеры их — от 0,5 до 20—30 мм.

Подразделение явнокристаллической серы на агрегатные разно­ видности производится по степени правильности огранки кристал­ лических выделений, по сложению агрегатных скоплений и по соотношению их со вторичным кальцитом.

Рис. U). Скопления явнокристаллнческой серы н вторичного каль­ цита. Светлое — вторичный кальцит, светло-серое — явнокристалли­ ческая сера (крпсталлически-агрегатная разность), темно-серое — известняк. Натуральная величина

Кристаллически-агрегатиая сера характеризуется преобладанием в ней кристаллов с правильной огранкой, широким развитием крупных кристаллов и постоянной ассоциацией серы с вторичным кальцитом в виде крупнозернистых сростков, изобилующих пусто­ тами отложения. Обычно эта разновидность серы представлена агре­

(до 20—30 мм) индивиды. Как правило, сера прозрачная, реже полу­ прозрачная. Цвет ее желтый, лимонно-желтый, желтовато-зеленый, блеск алмазный и стеклянный. Излом неровный, зернистый.

Кристалломорфологические особенности кристаллически-агрегат- ной серы изучены Е. К. Лазаренко и Б. И. Сребродольским [20]. По их данным выделяются следующие габитусные типы кристаллов серы: бипирамидальный (преобладает), таблитчатый, пластинчатый,

:и

листоватый и столочатый. Двойниковые формы не распространены. Интересны изогнутые кристаллы серы.

Наиболее характерными скоплениями кристаллически-агрегат- ной серы являются полоски и гнезда, реже наблюдаются прожилки и вкрапления в известняках. Это обусловливает соответствующие рудные текстуры — полосчатую, гнездовую, прожилковую и вкрап­ ленную. Наиболее развиты гнездово-вкрапленная и нрожилкововкрапленная комбинации этих текстур, реже встречаются гнездово-

Рис. II. Сложная известняковая руда полосчатой текстуры:

1 — пелитоморфный известняк с тонкорассеянной серой; 2 — вто­ ричный кальцит; 3 — кристаллически-агрегатная разность явно­

кристаллической серы; 4 — зернисто-агрегатная разновидность явнокристаллической серы. Увеличено в 1,5 раза

прожилковые текстуры. Во всех текстурах сера ассоциирует со вторичным крупнокристаллическим кальцитом, однако в прожил­

ках и реже в полосках встречаются мономинеральные серные ско­ пления без кальцита.

Весьма распространенная форма локализации кристаллическиагрегатной серы — параллельные и субпараллельные полоски, вы­ полненные крупнокристаллическими агрегатами серы и кальцита, чередующиеся с полосками пелитоморфного известняка с первичной тонкорассеянной серой (рис. 11, 12). Контакты между первыми и вторыми полосками резкие, обычно прямолинейные и, по-види­ мому, подчиняющиеся слоистости в известняках (см. рис. 11). Ме­ стами полосчатые скопления кристаллически-агрегатной серы кон­ тролируются стилолитами, в этом случае образуются изогнутые уступчатые контуры полосок. Мощность полосок кристаллическиагрегатной серы колеблется от 5 до 20—30 мм, наиболее распро­

странена мощность 10—15 мм. По простиранию рудные полоски выдерживаются на значительные расстояния и, выклиниваясь, сменяются параллельными полосками, образуя в совокупности выдержанные пласты руды с полосчатой текстурой, согласные с известняковым горизонтом.

Обычно сера в рудных полосках нарастает на кальците, но бывают

иобратные соотношения. Чаще сера занижает центральное положение

врудных полосках, иногда

выстилает стенки каверн, а кристаллически-агрегатная сера нара­ стает на нем (рис. 13). В таких жеодах встречаются скопления кру­ пнокристаллического целестина. Рудные гнезда имеют округлую, вытянутую и чаще неправильную форму и резкие контакты с пелитоморфным известняком, в котором развита первичная тонкорас­ сеянная и иногда сплошная скрытокристаллическая сера (см. рис. 13). Размеры рудных гнезд колеблются от 5 до 200—300 мм, преобла­ дающие размеры 15—40 мм.

Вкрапленные скопления кристаллически-агрегатной серы зна­ чительно развиты в Роздольском месторождении, но они обычно

распространены между гнездовыми и прожилковыми скоплениями серы и редко образуют обособленные блоки руд с вкрапленной текстурой. Вкрапления кристаллически-агрегатной серы размером от 0,05 мм до 5 мм обычно встречаются в виде разрозненных, часто единичных выделений. Отчетливо видно, что сера во вкраплениях

такты с пелитоморфным известняком. Мощность полосок и линз в раз­ дувах достигает 100—300 мм, преобладающая мощность — 15—40 мм.

чески-агрегатной серы, а непосредственно на пелитоморфном из­ вестняке. В скоплениях зернисто-агрегатной серы встречаются друзы вторичного кальцита, на котором развивается кристалли-

ной серой. Однако этот вопрос требует дальнейших исследо­ ваний.

Как видно из изложенного, явнокристаллическая (вторичная) сера никогда не срастается с первичным пелитоморфным известня­ ком и всегда образует четко отграниченные от него крупно-кристал­ лические агрегаты со вторичным кальцитом, который, по сути, служит для этой серы вмещающей породой. Агрегаты серы со вто­ ричным кальцитом отнесены нами ко вторичным рудам. В них нет

Рис. 14. Прослой зернисто-агрегатной серы в известняке:

1 — прослой серы; 2 — известняк; 3 — прожилки вторичного каль­ цита; 4 — гнезда кальцита. Полированная поверхность. Умень­

шено в 2 раза.

взаимных прорастаний серы и кальцита и распространены струк­ туры нарастания, для которых характерны пустоты между серой и кальцитом, что и обусловливает крайне слабую связанность этих минералов.

Количественное соотношение явнокристаллической серы и каль­ цита в агрегатах, составляющих вторичные руды, колеблется в ши­ роких пределах, но обычно сера преобладает над кальцитом. В Роз-

вторичных рудах Роздольского месторождения в 2—3 раза превы­ шает содержание общей (валовой) серы в рядовых рудах.

Вторичные руды не образуют крупных пластов и блоков, обо­ собленных от руд со скрытокристаллической (первичной) серой,

и обычно перемежаются с ними. Вследствие этого выделение вто­ ричных руд в самостоятельный промышленный тип невозможно, и они учитываются в классификациях в составе сложных руд, со­ стоящих из чередующихся, четко отграниченных, но некрупных скоплений первичных и вторичных руд.

Значительные размеры кристаллических выделений серы и каль­ цита во вторичных рудах, отсутствие взаимных прорастаний, сла­ бая связь этих минералов и незагрязненность поверхности серных скоплений минеральными пленками и налетами — все это обусло­ вливает хорошую раскрываемость явнокристаллической серы при измельчении руды и, следовательно, высокую флотационную спо­ собность руд с этой серой. Проведенные технологические исследо­ вания и опыт работы Роздольской обогатительной фабрики пока­ зали, что руды с явнокристаллической серой отличаются наи­ высшими технологическими показателями.

В отличие от скрытокристаллическон серы, в пространствен­ ном распределении явнокристаллической серы отчетливо проявлен структурный и литологический контроль. Для явнокристалли­

тектонический контроль. Явнокристаллическая сера сосредоточена главным образом в известняках, очень мало распространена в син­ генетических глинах внутри рудной залежи и отсутствует в покры­ вающих глинах. В известняках содержание ее более чем в 10 раз больше, чем в сингенетических глинах, но почти одинаково в раз­ ных текстурных типах сложных (валовых, состоящих из перемежа­ емых первичных и вторичных) известняковых рудах. Это свиде­ тельствует об отчетливо выраженной зависимости распределения явнокристаллической серы от литологических факторов.

Полученные нами материалы говорят о неодинаковых условиях образования явнокристаллической и скрытокристаллическон серы и свидетельствуют о том, что явнокристаллическая сера является вторичным образованием, возникшим в результате гидрогенеза в продуктивном известняковом горизонте.

ТЕКСТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РУД

В серных рудах Роздольского месторождения выделяются сле­ дующие главные текстуры: полосчатая, слоистая, гнездовая, друзовая, вкрапленная, прожилковая — и их комбинации — гнездововкрапленная, гнездово-прожилковая, прожилково-вкрапленная и т. д. В общем, в каждом типе руд, выделенных по преобладанию агре­ гатных разновидностей серы, встречаются все текстуры, но степень их распространенности различна. Для руд с преобладанием сплош­ ной скрытокристаллической серы наиболее характерны гнездовая и гнездово-вкрапленная текстуры, менее характерна гнездово-про­ жилковая текстура; для руд с тонкорассеянным осернением харак-

терны тонковкрапленная, вкрапленная, гнездовая и полосчатая (слоистая) текстуры; для руд с преобладанием явнокристалли­ ческой серы характерны текстуры полосчатая, гнездово-вкрап­ ленная, гнездово-прожилковая и менее характерна вкрапленная текстура.

Относительно роли текстурного признака в геологопромышленной класси­ фикации серных руд Предкарпатья нет единого мнения. Некоторые научные работники считают, что текстуры руд должны служить главным классифика­ ционным признаком при разделении известняковых серных руд на промышлен­ ные типы. По текстурным типам руд должны составляться характеристики их запасов и вещественного состава. Выбор этого классификационного признака аргументируется тем, что именно текстуры руд определяют технологические

свойства руд.

Как выше отмечалось, в основу классификации известняковых серных руд нами положено преобладающее содержание в рудах технологически различ­ ных агрегатных разновидностей серы, а текстуры относятся к вспомогательным

вается следующим:

1. Технологические свойства трех основных агрегатных разновидностей серы не одинаковы. Это сказывается в различных закономерностях распреде­ ления их во фракциях измельченной руды и в продуктах флотации и, следова­ тельно, в разных технологических показателях руд, обогащенных той или иной разновидностью серы.

2. Флотационные свойства агрегатных разновидностей серы определяются прежде всего способностью ее к раскрытию при измельчении руды, что, в свою очередь, зависит от факторов, являющихся решающими при разделении серы на агрегатные разновидности: размеры кристаллических индивидов, из которых сложены разновидности серы; размеров агрегатных скоплений серы и характера их границ с вмещающими породами; степени мономинеральности (сплошности) скоплений серы; характера срастания скоплений серы и их кристаллических индивидов с вмещающими породами. Но все эти факторы, определяющие рас­ крываемость и флотационную способность различных агрегатных разновидно­ стей серы, не связаны с текстурными особенностями серных руд. Так, например, сплошная скрытокристаллическая сера остается неизменной, находится ли она в гнездах, в прожилках или во вкрапленности (гнездовая, прожилковая, вкрап­ ленная текстуры). Во всех случаях она мономинеральная, образует четкие, сравнительно ровные контакты с вмещающими известняками, не составляет с ними сложных сростков и поэтому хорошо раскрывается и флотируется. В то же время тонкорассеянная сера неизменно образует с известняками слож­ ные, плохо разделимые сростки и поэтому трудно раскрывается и флотируется, независимо от того, какова текстура руды — гнездовая, полосчатая или вкрап­ ленная. Явнокристаллическая сера находится в рудах с такими же текстурами, как и сплошная скрытокристаллическая сера (гнездовой, прожнлковой, вкрап­ ленной текстурами и их комбинациями), но раскрывается она и флотируется значительно лучше, чем сплошная скрытокристаллическая сера.

3. Руды с одной текстурой часто представлены в разных участках место­ рождения и в разных месторождениях различными агрегатными разновидно­ стями серы, причем одна разновидность серы может быть развита в различных текстурных типах руд. Все это обусловливает технологическую несопоставимость текстурных типов руд. Например, в рудах с гнездовой текстурой преоблада­ ющее развитие могут иметь явнокристаллическая, сплошная скрытокристалли­ ческая и даже тонкорассеянная сера; в рудах с вкрапленной текстурой могут быть развиты все три агрегатные разновидности серы, причем любая из них может преобладать; руды с Полосчатой текстурой могут быть представлены явнокристаллической и тонкорассеянной серой; для руд с прожилковой ■текстурой характерными могут оказаться явнокристаллическая и сплошная

скрытокристаллическая сера. Одна и та же агрегатная разновидность серы, например, явнокристаллическая, может иметь преобладающее распространение в рудах с гнездовой, прожилковой и вкрапленной текстурами, и в этих же текстурных типах может преобладать технологически отличная сплошная скрытокристаллическая сера.

Помимо сказанного, геологопромышленная классификация известняковых серных руд на базе содержания агрегатных разновидностей серы создает основу для единой унифицированной типизации серных руд всего Предкарпатского бассейна, так как особенности, в том числе технологические, каждой агрегатной разновидности серы устойчивы и близки во всех месторождениях этого бассейна. Неодинаково лишь количественное соотношение агрегатных разновидностей серы в рудах различных месторождений, что и определяет различия в техноло­ гических свойствах руд.

Приведенные материалы со всей очевидностью показывают, что классифи­ кация известняковых серных руд по текстурным признакам лишена конкрет­ ного технологического содержания, отождествляет технологически различные типы руд, противопоставляет технологически тождественные руды и поэтому не может быть положена в основу межзабойной и межрудничной шихтовки типов руд.

Убедительной иллюстрацией этого положения являются следующие при­ меры:

руды с гнездово-прожилковой текстурой на Роздольском месторождении представлены, главным образом, явнокристаллической, на Подорожненском месторождении — сплошной скрытокристаллической серой. Эти руды разли­ чаются по технологическим показателям, но по текстурной классификации они должны быть отнесены к одному промышленному типу;

на Роздольском месторождении явнокристаллическая сера концентри­ руется в рудах с полосчатой, гнездовой, прожилковой и вкрапленной тексту­ рами, и все эти текстурные разновидности руд технологически тождественны, однако по текстурной классификации их надо отнести к различным промышлен­ ным типам;

на Язовском месторождении технологически различные сплошная скрыто­

ной текстуры. Включение этих технологически неодинаковых руд на основе текстурной классификации в один промышленный тип (руда с гнездово-вкрап­ ленной текстурой) привело бы к смешению технологически различных руд, что внесло бы труднопреодолимые затруднения в определении эксплуатацион­ ных кондиций, в решении технологических задач, в методику руднично-геоло­ гической службы и в решении вопросов шихтовки руд из различных месторожде­ ний, участков и забоев.

Приведенные данные достаточно убедительно показывают, что правильной основой для создания унифицированных геолого-промышленных классификаций известняковых серных руд, позволяющих сопоставить и конкретно оценить технологические свойства руд различных блоков, участков и месторождений Предкарпатского сероносного бассейна, является преобладающее содержание в рудах технологически различных агрегатных разновидностей серы.

§ 3. ГОРНОТЕХНИЧЕСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КЛАССИФИКАЦИИ

Роздольское месторождение серных руд отрабатывается карьер­ ным способом при сплошной выемке рудной залежи, независимо от изменения содержания серы в составляющих залежь рудах и на­ личия сингенетических глин, карстов и продуктов окисления. По­ крывающие глины и неосерненные известняки, залегающие в кровле залежи, а также глины из древних, обычно открытых карстов уда-

ляішся при вскрышных работах и в товарную руду не попадают. Раздельная выемка компонентов рудной залежи невозможна, и в товарную руду вовлекаются все разновидности осерненных из­ вестняков, сингенетичные известнякам глины и продукты окисли­ тельного разрушения руд. Включение в товарную руду различных типов известняковых руд, различающихся по содержанию серы и глинистого материала, а также и по физическим свойствам, неиз­ бежно ставит вопрос о межзабойной шихтовке руд, целью которой является снабжение обогатительной фабрики усредненной рудой с устойчивым составом, отвечающим заданным кондициям. Поэтому геологопромышленная классификация серных руд должна удовле­ творять прежде всего требованиям межзабойной и межрудничной шихтовки.

Классификация серных руд Роздольского месторождения, по предложенным нами принципам, выделяет геологопромышленные типы руд, которые легко поддаются межзабойной шихтовке. Выде­ ленные типы руд образуют крупные блоки и легко распознаются визуальным путем, что создает благоприятные условия для забойной шихтовки. Большие размеры рудных залежей позволяют создать широкий фронт очистных работ, что также необходимо для меж­ забойной и межрудничной шихтовки.

Опыт работы Роздольского горно-химического комбината и про­ веденные нами совместно с научно-исследовательским цехом комби­ ната исследования, установили, что технологические свойства руд с различными агрегатными разновидностями серы неодинаковы. Наиболее трудно обрабатываются известняковые руды с тонкорас­ сеянным типом осернения, легче всего — известняковые руды, в которых явнокристаллическая сера занимает преобладающее место. Подтверждением этого являются результаты проведенных на про­ дуктах фабричной флотации исследований [31], показавшие, что пути миграции тонкорассеянной и явнокристаллической серы в про­ цессе флотации различны: явнокристаллическая сера в большей мере переходит в концентрат, а тонкорассеянная увлекается в хвосты.

Распределение агрегатных разновидностей серы в продуктах флотации (%) представляется в следующем виде:

Это явление объясняется тем, что тонкорассеянная сера нахо­ дится в тесном срастании с пелитоморфным известняком, и полное раскрытие ее агрегатных сростков механическим путем невозможно. Флотационная способность таких сростков зависит от соотношения площадей занимаемых серой и известняком на их поверхности (при данном режиме флотации): чем больше площадь, занимаемая серой, тем выше флотационные свойства сростков. Таким образом, руда