CC BY
27
- © А.П. Козлов, А.С. Тимофеев,
О.Е. Корнейчик, 2014
УДК 622.7
А.П. Козлов, А.С. Тимофеев, О.Е. Корнейчик
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАТИНОСОДЕРЖАЩЕЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ СВЕТЛОБОРСКОГО ДУНИТОВОГО МАССИВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА MLA*
Методом автоматизированной минералогии (MLA) изучена платиносодержащая минерализация Светлоборского дунитового массива (Средний Урал), что позволило дать полную характеристику ее минерального и гранулярного состава, а так же определить распределение по сросткам различных минералов МПГ. Установлена возможность выделения не менее 50% платиновой минерализации в гравитационные концентраты. Высокая плотность установленных платиносодержащих минералов, которые представлены преимущественно платино-железистыми сплавами (изоферроплатина, тетраферроплатина) и туламинитом, определяет возможность эффективного применения гравитационных методов. Анализ распределения платиноидов по классам крупности позволяет утверждать, что не менее 50% платины может быть выделено в гравитационные концентраты. Наличие в продуктивной ассоциации магнитных платиносодержащих минералов (тетраферроплатина, ту-ламинит) и магнетита, а также их сростков с парамагнитными минералами МПГ (изоферроплатина, сперрилит, осмиридий) создает предпосылки применения магнитной сепарации для дополнительного извлечения до 20% платиновой минерализации из хвостов гравитационного обогащения.
Ключевые слова: платиносодержащая минерализация; метод автоматизированной минералогии; минеральный и гранулярный состав; изоферроплатина; тетраферро-платина; туламинит; сростки; ферромагнетик; парамагнетик; магнитная сепарация.
В настоящее время компанией «Полиметалл» проводится комплекс работ по оценке потенциала и возможности вовлечения в промышленную эксплуатацию платинометаль-ного оруденения Светлоборского дунитового массива [1], который является коренным источником уникальных россыпных месторождений платины Исовского района на Среднем Урале (рис. 1). Проведенными в ИПКОН РАН минералогическими и лабораторными технологическими исследованиями установлены значительные потери платины с хвостовыми и шламовыми продуктами и указано на не-
обходимость проведения селективной концентрации мелких и тонких классов платиноидов методами флотации и магнитной сепарации [2]. В связи с этим, для обоснования эффективных, как с технологической, так и экономической точки зрения, процессов извлечения платины из дунитов, весьма актуальным представляется проведение комплексных минералогических исследований с детальным изучением технологических свойств продуктивной пла-тиносодержащей минерализации.
Основной задачей проведенных минералогических исследований являлось выделение продуктивных ми-
* Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг.
[ Иг Н* И®
hs« ш* ш»
Рис. 1. Карта схема расположения Светлоборского дунитового массива, Платиноносный пояс Урала: 1 - габбро; 2 - пироксениты; 3 - дуниты; 4 - платиновые россыпи; 5 - Гусевогорское титаномагнети-товое месторождение; 6 - интрузивные массивы: Качканарский (1), Светлоборский (2), Вересовоборский (3), Каменушенский (4), Павдинский (5); 7 - Уральский Платиноносный Пояс и выделяемые комплексы (1 - Тагильский, 2 - Качканарский, 3 - Павдинский, 4 - Кытлымский, 5 - Кумбинский, 6 - Денеж-кинский); 8 - расположение врезки
неральных ассоциаций платиноидов в дунитах Светлоборского массива, получение полной характеристики их минерального и гранулярного состава, распределение минералов МПГ по сросткам и определение доли свободной поверхности различных минеральных фаз в сростках и включени-
ях. Для проведения исследований из мелкозернистых дунитов были отобраны семь минералого-технологиче-ских проб (Выборка № 1), а также образцы дунитов из разведочных канав и скважин, пройденных на рудопро-явлении Высоцкого (Выборка № 2).
Процесс выделения продуктивной платиносодержащей минерализации для проведения минералогических исследований заключался в следующем. Материал проб дробился до крупности -2 мм, отмывался в воде, а затем обрабатывался в тяжелой жидкости. Из выделенных гравитационных концентратов при бинокулярном просмотре отбирались все зерна визуально похожие на платиноиды. Далее хвосты подвергались измельчению до крупности -0,6 мм с последующим выделением тяжелого концентрата и отбором зерен.
После запрессовки зерен в шашки, в аналитической лаборатории Центра «Ресурсосберегающие технологии переработки минерального сырья» НИТУ «МИСиС» (оператор А.В. Пань-кин), по каждой выборке был проведен комплекс минералогических исследований с помощью автоматизированной высокоскоростной системы
jT\
Рис. 2. Внешний вид комплекса автоматизированной высокоскоростной системы минералогического анализа (МЬЛ)
минералогического анализа (MLA), которая представляет собой сканирующий электронный микроскоп с катодом на полевой эмиссии (FEG) и несколькими высокоскоростными энергодисперсионными детекторами (EDS) (рис. 2).
Система MLA позволяет получать изображения и информацию о составе большого количества образцов, а специальное программное обеспечение выдает данные о минеральном и элементном составе минерализации, размере зерен, минеральных ассоциациях и наличии свободных частиц. Одним из основных преимуществ метода является быстрое получение изображений и их высокое Рис 3 изобРажениезеРна смингрыамиМПГ: А -вог-
раженных электронах; Б - обработанное алгоритмом MLA
качество, которое достигается благодаря источнику электронов высокой яркости, системе высокоскоростного получения данных и полной автоматизации процесса.
Принцип работы системы автоматизированного минералогического анализа MLA заключается в следующем. С помощью сканирующего электронного микроскопа проводится рентгенографический анализ поверхности исследуемой пробы в режиме измерения XBSE (одиночный рент-геноспектральный анализ в пределах зерна, идентифицированного на снимке в режиме обратно-отраженных электронов). Одновременно со сканированием поверхности проводится
пошаговыи точечный рентгеноспект-ральный анализ каждой минеральной фазы. Участки с одинаковым близким элементным составом выделяются в отдельную фазу, окрашенную одним цветом. Далее составляется база данных минералов на основе полученных спектров и построение результирующее изображение классифицированных минеральных частиц (рис. 3).
Представительность полученных результатов обеспечивается значительным количеством изученных зерен платиносодержащих минералов. Суммарно в двух выборках установлено более 4000 зерен платиносо-
Таблица 1
Количество зерен и частиц платиновой минерализации в исследуемых выборках
Номер выборки Количество зерен Количество частиц
1 848 4364
2 3362 13 235
Рис. 4. Минеральный состав платиносодержащей минерализации в дунитах Свет-лоборского массива, масс.%: А - выборка № 1; Б - выборка № 2
держащих минералов, в пределах которых системой МЛА выделено 17600 частиц различных минеральных фаз (табл. 1).
В составе выделенной платино-содержащей минерализации доминируют платино-железистые сплавы, представленные изоферроплатиной (Р^е) 34,8-52,2 масс.% итетрафер-роплатиной (Р1Ре) 24,8-29,3 масс.% (рис. 4). Значительным распространением в дунитах Светлоборского массива также пользуется туламинит (Р^еСи) 17,9-24,4 масс.%. В под-
чиненном количестве находятся сульфиды и сульфоарсениды МПГ 3,8-7,4 масс.%, сперрилит (Р1Аэ2) до 4,1 масс.%. и осмиридий (1г, Оэ) до 0,8 масс.%.
Исследования гранулярного состава платиносодержащей минерализации показали, что половина зерен платиноидов находится в мелких и тонких классах крупности (-80 мкм) (рис. 5). При установленной максимальной крупности 400 мкм, среднеарифметический размер зерен составляет 90-95 мкм.
50 4Б 40 35 ^ 30 * 25
Л
оэ
20 15 10 5 0
ш
II
-I II 1
1 ь
в 1 1 8 „
-10+0 -20+10
-120+80 -200+120-400+200 +400 Клаусы крупности, мкм
-40+20 -80+40
ЙА □ Б
Рис. 5. Массовое распределение платиносодержащей минерализации в дунитах Свет-лоборского массива по классам крупности, масс.%: А - выборка № 1; Б - выборка № 2
Изоферроплатина Тетраферроплатина
Ш Свободные зерна ЕЭ Двойные сростки [1 Полиминерэльные сростки
Рис. 6. Характеристика раскрытия зерен изоферроплатины и тетраферроплатины в дунитах Светлоборского массива
Изучение сростков основных продуктивных минеральных фаз МПГ свидетельствует о том, что значительная часть изоферроплатины 42,154,9 масс.% находится в виде свободных зерен. Для трети зерен (24,235,3 масс.%) характерны двойные срастания с тетраферроплатиной или туламинитом. Пятая часть изоферро-платины находится в полиминеральных сростках. Незначительное количество изоферроплатины (7 масс.%) находится в сростках с породообразующим форстеритом.
Для тетраферроплатины характеристика срастания несколько иная и в виде свободных зерен находится лишь 12,5-22,6 масс.%. В двойных сростках (42,7-49,3 масс.%) тетраферро-платина находится в основном с изо-
ферроплатиной и в меньшей мере с породообразующим форстеритом. К полиминеральным сросткам и включениям относится 28,1-44,7 масс.% тетраферроплатины.
В процессе минералогических исследований установлено, что платина в дунитах Светлоборского массива присутствует исключительно в собственных минеральных формах, доминирующими среди которых являются платино-железистые сплавы (изофер-роплатина и тетраферроплатина). Это позволяет рассматривать возможность извлечения платины из дунитов как выделение установленной платиносо-держащей минерализации.
Контрастные технологические свойства основных платиносодержа-щих минералов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Технологические свойства основных минералов платиносодержащей минерализации Светлоборского массива
Минералы Морфология выделений Плотность, г/см3 Микротвердость, кг/мм2 Магнитная восприимчивость, п 10-6 см3/г
Изоферроплатина Самостоятельные зерна и сложные минеральные сростки 14,0-19,5 320-480 (440) 1
Тетраферроплатина 300-350 (320) ферромагнетик
Туламинит 135-175 (155) ферромагнетик
Сперрилит 10,5-10,7 690-1085 (890) парамагнетик
Важнейшим свойством минералов МПГ является высокая плотность, вариации которой от 10,5-19,5 г/см3 обусловлены содержанием платины в минеральной форме [3]. Минимальное значение для сперрилита, содержащего 52,8-56,9 масс.% Pt, и максимальное для изоферроплатины с 86,5 масс.% Pt.
Платиносодержащая минерализация может эффективно извлекаться гравитационными методами, однако значительная часть платиноидов (~50 масс.%) находится в мелких и тонких классах крупности (-80 мкм), что весьма неблагоприятно для гравитационного извлечения. Прогнозная оценка извлечения платиноидов методом гравитации, основанная на установленном гранулярном составе, составляет не менее 50% от общей массы платиновой минерализации.
Особенности измельчения рудоносных дунитов и раскрываемости продуктивной минерализации будут определяться низкой микротвердостью основных платиносодержащих минералов (изоферроплатина 440 кг/мм2, тетраферроплатина 320 кг/мм2, тула-минита 155 кг/мм2) на фоне относительно высокой микротвердости основного породообразующего минерала - форстерита (925 кг/мм2) [3]. Это определяет возможность переизмельчения крупных зерен платиноидов и увеличение выхода платины в тонких классах, представляющих проблему для извлечения методами гравитации.
Часть платиносодержащей минерализации, представленная тетра-ферроплатиной и туламинитом, имеет выраженные магнитные свойства. Значительное количество кристалло-химически упорядоченной изофер-роплатины, сперрилита и сульфо-арсенидов МПГ, которые являются парамагнетиками с низкой магнитной восприимчивостью, образует срост-
ки с магнитными минералами МПГ и вторичным магнетитом. Установленное в процессе минералогических исследований массовое количество минералов МПГ, имеющих выраженные магнитные свойства, а также значительная часть зерен, в которых они находятся в срастании с плати-носодержащими минералами - парамагнетиками, свидетельствует о возможности эффективного применения магнитных методов и позволяет прогнозировать дополнительное извлечение до 20% платиновой минерализации в тонких и мелких классах крупности из хвостовых продуктов гравитационного обогащения.
Основные выводы
1. Важнейшей особенностью пла-тинометального оруденения в дунитах Светлоборского массива является наличие платины исключительно в собственных свободных минеральных формах.
2. Высокая плотность установленных платиносодержащих минералов, которые представлены преимущественно платино-железистыми сплавами (изоферроплатина, тетраферро-платина) и туламинитом, определяет возможность эффективного применения гравитационных методов. Анализ распределения платиноидов по классам крупности позволяет утверждать, что не менее 50% платины может быть выделено в гравитационные концентраты.
3. Тесные срастания парамагнитных минералов МПГ (изоферроплати-на, сперрилит, осмиридий) с магнитными платиносодержащими минералами (тетраферроплатина, туламинит) и вторичным магнетитом создает предпосылки для применения магнитной сепарации, что может позволить дополнительно выделить из хвостов гравитационного обогащения до 20% платины.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Толстых Н.Д., Телегин Ю.М., Козлов А.П. Коренная платина Светлоборского и Каменушинского массивов Платиноносно-го пояса Урала // Геология и геофизика. -2011. - Т. 52. - № 6. - С. 775-793.
2. Козлов А.П., Матвеева Т.Н., Толстых Н.Д., Федотов К.В., Чантурия В.А. Раз-
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
работка технологических процессов извлечения платины из дунитов Платиноносного пояса Урала // Обогащение руд. - 2013. -№ 5. - С. 8-16.
3. Дорошенко М.В., Башлыкова Т.В. Технологические свойства минералов. - М.: Теплоэнергетик, 2007. - 296 с.
Козлов Андрей Петрович - доктор технических наук, заместитель директора по научной работе, e-mail: kozap@mail.ru, Тимофеев Александр Сергеевич - аспирант, младший научный сотрудник, e-mail: timofeev_ac@mail.ru.
Корнейчик Олег Евгеньевич - аспирант, e-mail: oleg@technoinfo.co.uk, ИПКОН РАН.
UDC 622.7
ANALYSIS OF PLATINUM CONTENT OF SVETLOBORSKY DUNITE ORE BODY USING MLA AUTOMATED SYSTEM
Kozlov A.P., Doctor of Technical Sciences, Deputy Director on Scientific Work, e-mail: kozap@mail.ru, Timofeev A.S., Graduate Student, Junior Researcher, e-mail: timofeev_ac@mail.ru.
Korneichik O.E., Graduate Student, e-mail: oleg@technoinfo.co.uk,
Institute of Problems of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of Russian Academy of Sciences.
Platinum-mineralization of Svetloborsky dunite massif (Middle Urals) was studied using automated mineralogy method (MLA) to give a full description of its mineral and granular composition, as well as to determine the distribution of various PGM in intergrowths. The possibility of allocating at least 50% of the platinum mineralization in gravity concentrates was shown.
High density of located platinum minerals, which are mainly represented by the platinum-iron alloys (iso-ferroplatinum, tetraferroplatinum) and tulaminite determines the possibility of effective application of gravitational methods. Analysis of the distribution of platinum on the size classes suggests that at least 50% of platinum can be recovered in the gravity concentrates.
The presence in the productive association of magnetic minerals of platinum (tetraferroplatinum, tu-laminit) and magnetite, as well as their intergrowths with paramagnetic PGM (isoferroplatinum, sperrylite, osmiridy) creates the preconditions for the application of magnetic separation for additional recovery of up to 20% of the platinum mineralization from gravity concentration tails.
Key words: platinum-bearing mineralization; automated mineralogy; mineral and granular structure; iso-ferroplatinum; tetraferroplatinum; tulaminit; splices; ferromagnet; paramagnet; magnetic separation.
REFERENCES
1. Tolstykh N.D., Telegin Yu.M., Kozlov A.P. Geologiya i geofizika, 2011, vol. 52, no 6, pp. 775-793.
2. Kozlov A.P., Matveeva T.N., Tolstykh N.D., Fedotov K.V., Chanturiya V.A. Obogashchenie rud, 2013, no 5, pp. 8-16.
3. Doroshenko M.V., Bashlykova T.V. Tekhnologicheskie svoistva mineralov (Processing characteristics of minerals), Moscow, Teploenergetik, 2007, 296 p.
