CC BY
41
А.П. Козлов
МИНЕРАЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РОССЫПЕОБРАЗУЮЩИХ ПЛА ТИНОМЕТАЛЬНЫХ РУД ЗОНАЛЬНЫХ БАЗИТ- УЛЬ ТРАБАЗИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
Приведены результаты минералого-технологических исследований платинометального оруденения зональных базит-ультрабазитовых комплексов. В качестве основного метода извлечения платины рекомендуется прямое гравитационное обогащение руды без предварительного получения хромитового концентрата. Технологическая схема предусматривает двухстадиальное измельчение с межцикловым выделением крупной фракции платиноидов в товарный концентрат.
Ключевые слова: россыпеобразующее оруденение, минералого-технологи-ческие исследования, измельчение платинометальных руд, зональные базит-ультрабазитовые комплексы.
в я роизводство благородных металлов в мире долгое время
-Я. Л. определялось исключительно отработкой россыпных месторождений, а в России и до настоящего времени более 50 % золота и около 20 % платины добывается из россыпей Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера [1]. Несмотря на это, на территории уникальных по запасам россыпных районов и узлов, на сегодняшний день отсутствуют значимые примеры освоения их коренных источников - рудных месторождений золота и платины, отвечающих им своими минералого-технологическими характеристиками и имеющими соответствующий прогнозный потенциал.
С геологической точки зрения называется две основные причины, объясняющие данное несоответствие:
- коренные источники в значительной степени эродированы, и основная часть полезного компонента находится в россыпях;
- коренные источники - многочисленные мелкие рудопроявле-ния, которые не представляют интерес для промышленного освоения.
Однако при изучении таких объектов следует учитывать и некоторые минералого-технологические особенности россыпеобразующего оруденения, что предопределяет концентрацию полезного компонента в относительно крупных зернах и агрегатных скоплениях (самородках), распределение которых в природе отличается
резко выраженной неравномерностью. Невозможность выявления и локализации рудного объекта, в связи с этим, изначально определяется низкой достоверностью малообъемного (штуфного или бороздового) опробования, проведением которого, как правило, и ограничиваются поиски коренного источника. Изучение и оценка рудных месторождений россыпеобразующих формационных типов требует применения принципиально иной методологии, основу которой должно составлять проведение уже на начальном этапе исследований крупно-объемного опробования потенциально-рудоносных образований и разработка эффективных технологических решений, способных обеспечить извлечение без потерь в первую очередь крупных фракций полезного компонента.
В связи с истощением уникальных россыпных месторождений платины Урала и Дальнего Востока, в настоящее время, представляется весьма актуальным вовлечение в промышленную эксплуатацию их коренного источника, россыпеобразующих платинометальных руд зональных базит-ультрабазитовых комплексов. Наибольший прогресс в изучении россыпеобразующих платинометальных руд достигнут на севере Камчатки, где в дунитах южной части Гальмоэнанского зонально-концен-трического массива установлено несколько рудных зон с крайне неравномерным распределением платины [2]. Коэффициент вариации составляет более 400%, что определяется наличием в рудовмещающих дунитах коротких разрозненных интервалов с высоким, в отдельных случаях ураганным (до 1 кг/т) содержанием платины. Основная продуктивность рудных зон (76,4%) связана с богатыми рудами, которые представлены гнездовыми скоплениями платиноидов, при этом их объем в рудной массе не превышает 3,6%.
Исследования гранулометрического состава «шлиховой платины» прилегающих россыпных месторождений показали, что значительная часть платиноидов (до 60 мас.%) находится в относительно крупных классах (+ 0,5 мм) (табл. 1). Для россыпей водотоков, непосредственно дренирующих зональный массив (ручей Ледяной), обычным является наличие самородков платины, вес которых составляет 100-200 грамм, а в отдельных случаях превышает 1 кг. При наличии в руде, с прогнозируемым средним содержанием платины на уровне 1,5-2,5 г/т,
Таблица 1
Гранулометрический состав платиноидов россыпных
Россыпное месторождение Фракция крупности, мм
-0,25 0,25-0,5 0,5-1,0 1,0-2,0 2,0-10,0 +10,0
Ледяной 7,8 33,2 29,8 12,6 15,9 0,7
Левтыринываям 15,9 57,5 23,1 2,9 0,5 0,1
Среднее по узлу 12,2 47,2 26,7 7,0 6,6 0,3
крупных самородков аналогичных установленным в прилегающих россыпях, достоверная оценка платиноносности рудных зон может быть достигнута только в результате крупно-объемного опробования с массой отдельной пробы не менее 100 т.
Для обоснования и разработки оптимальной технологической схемы переработки крупно-объемных проб был выполнен комплекс минералого-технологических исследований [3], которые позволили получить полную, достоверную информацию о составе, строении и технологических свойствах нового вида минерального сырья - россыпеобразующих платинометальных руд зональных ба-зит-гипербазитовых комплексов. В пределах рудных зон было отобрано 14 минералого-технологических проб, представительность которых определяется максимально возможным набором горных пород и рудных образований, характеризующих весь спектр содержаний платины в рудах. Параллельно этому, для лабораторных исследований и полупромышленных испытаний, была отобрана крупно-объемная технологическая проба платинометальных руд массой 10 т.
Минераграфические исследования позволили установить, что относительно крупные скопления платиносодержащих минералов в дунитах концентрируются, как правило, в краевых частях хромити-товых обособлений различной морфологии, преимущественно шлировых или прожилково-вкрапленных. В отдельных случаях, ксеноморфные относительно крупные выделения платиносодержащих минералов располагаются по трещинам в дунитах или выполняют интерстиции между зернами оливина. Весьма характерно, что при этом пространство между платиноидами и зернами породообразующих минералов во многих случаях выполнено серпентином и хлоритом. Особенности локализации крупных зерен и агрегатных скоплений платиноидов позволили выделить основную (более 85% продуктивности) фазу платинометального оруденения зональных базит-ультрабазитовых комплексов - платино-хромитовую рудную ассоциацию.
В рудах, преимущественно с низкими и фоновыми концентрациями платины, было установлено значительное количество платиноидов, зерна которых отличаются незначительными размерами (до 80 мкм), имеют выраженные кристаллографические формы и располагаются исключительно в оливиновой матрице дунитов. Особенности размера и морфологии зерен, а также условий их локализации, позволили выделить в качестве сопутствующей (не более 15% продуктивности) фазы платинометального оруденения -рудную ассоциацию платиноносных дунитов.
Доминирующей группой платиносодержащих минералов в руде является система сплавов Pt (1г, ЯЬ) - Fe - Си, № (Со). Главный платиносодержащий минерал - изоферроплатина (Р^е), значительно уступают ей по распространенности тетраферроплатина (PtFe), сперрилит (ИЛз2). туламинит (Pt2FeCu), никельферроплати-на (Pt2FeNi) и платино-медные сплавы (табл. 2). Следует отметить, что в рудах с высоким содержанием платины отмечаются повышенные концентрации туламинита, спер-рилита и платино-медных сплавов, а количество тетраферроплатины и изоферроплатины уменьшается.
К редким платиносодержащим минералам в рудах Гальмо-энанского массива можно отнести следующие минеральные ряды: самородные металлы и интерметаллиды (Os, 1г, Pt); сульфоарсени-ды - платарсит-ирарсит-холлингвортит (PtAsS - IrAsS-RhAsS); сульфиды - куперит - лаурит (PtS-RuS2); теллуриды - мончеит -котульскит - меренскиит (Р^Ге2 - PdTe - PdTe2) и антимониды - ге-версит - толовкит (PtSb2 - PtSbS). В единичных находках отмечены минералы палладия - таймырит (Pd,Cu)3Sn, кабриит Pd2SnCu, меньшиковит Pd3NІ2As3, звягинцевит Pd3Pb и фрудит PdBІ2. Все они встречаются исключительно в виде включений и тонких сростков с основными платиносодержащими минералами. При этом изменения качественного состава платиноидов, в целом подчиняется правилу, чем выше содержание платины в руде, тем более разнообразен их минеральный состав. Установленное в процессе исследований наличие платины исключительно в собственных свободных минеральных формах - важнейшая особенность платинометального оруденения
Таблица 2
Распределение платины по минеральным формам в рудах зональных базит-ультрабазитовых комплексов (масс. %)
Содержание
Распределение платины по минеральным формам, масс.%
Pt в руде, г/т Изоферро платина, Pt3Fe Тетра- ферро- платина, PtFe Сперрилит, PtAs2 Туламинит, Pt2FeCu Платино -медные сплавы, Прочие
Фоновое (<0.1) 47,3 28,1 11,2 11.2 1,1 1,1
Низкое (0.1-0.5) 64,3 11,7 11,7 5,7 4,3 2,3
Рядовое (0.5-2.5) 57,0 18,4 11,0 7,8 2,6 3,2
Высокое (>2.5) 51,7 13,2 13,8 13,5 6,4 1,4
Среднее по руде 52,8 14,5 13,1 12,3 5,6 1,7
Содержание К (ЭПГ) в минерале, масс.% 86,5 (2,8) 74,5 (1,1) 56,9 ( - ) 72,8 (1,9) 52,8 ( -) Около 50
Массовая доля платины в руде, % 60 14 10 11 4 1
'Л
2
522
Таблица 3
Основные технологические свойства породообразующих и платиносодержащих минералов руд зональных базит-ультрабазитовых комплексов
Минералы Содержание Морфология Плотность, Микро- Магнитная
в руде, % выделений г/см3 твердость, кг/мм2 восприимчивость, п 10 -6 см3/г
Породообразующие
Оливин ^о 92,4-90,0) 80-95 зерна (0,1-0,3мм и 3-0мм) 3,0-4,4 897-1290 (925) 0,1-18
Клинопироксен (диопсид) 1-2 шестоватые кристаллы (1-15мм) 3,22-3,38 - 41
Серпентин (хризотиллизардит) 5-15 волокна, чешуи, пластины 2,5-2,7 - 5-20
Хромит (феррихромиты) 1-10 зерна (0,05-0,1мм и 0,4-0,6мм) 4,0-5,1 1036-1566 (1375) 36,8-267
Магнетит до 2 зерна (0,1-0,3мм) 4,5-4,7 364-897 (620) ферромагнетик
Платиносодержащие
Изоферроплатина, Pt3Fe 0,1-1000,0 г/т Самостоятельные зерна и сложные минеральные сростки 14,0-19,5 320-480 (440) 1
Т етраферроплатина, PtFe 300-350(320) ферромагнетик
Туламинит, Pt2FeCu 135-175 (155) ферромагнетик
Платино-медные сплавы, хонгшиит (Pt,Cu) 53-75 (66) парамагнетик
Сперрилит, PtAs2 10,5-10,7 690-1085 (890) парамагнетик
зональных базит-ультрабазитовых комплексов, которая позволила рассматривать прямое извлечение платиносодержащей минерализации, как основной метод выделения платины из данного типа руд. Технологические свойства основных породообразующих и платиносодержащих минералов россыпеобразующих платинометальных руд Гальмоэнанского зонального массива приведены в табл. 3.
Важнейшим технологическим свойством установленной платиносодержащей минерализации является высокая плотность платиноидов от 10,7 - 19,5 г/см3, что определяет возможность использования в основе процесса гравитационных методов обогащения. Вариации плотности в отдельных минеральных формах обусловлены содержанием платины, которое минимально - для платиномедных сплавов и сперрилита (в среднем 55% масс.%) и максимально для изоферроплатины (85 масс.%).
Среди важных технологических свойств, которые могли бы позволить значительно сократить объём технологических продуктов, следует отметить высокую магнитную восприимчивость отдельных минералов ЭПГ, в первую очередь тетраферроплатины и туламинита, а также прочих неупорядоченных сплавов платины с железом. Однако наличие в рудах кристаллохимически упорядоченной изоферроплатины, платино-медных сплавов и сперрилита, которые являются парамагнетиками с низкой магнитной восприимчивостью, предполагает неизбежные потери платины с немагнитной фракцией на уровне 16 масс.%.
Аналитические выводы были подтверждены лабораторными испытаниями платинометальных руд на сухом быстроходном центробежном сепараторе с разными магнитными системами. Результаты эксперимента показали, что с немагнитным продуктом в потери уходит более трети платины, а качество выделенных магнитных фракций невысоко.
Приуроченность основной продуктивной фазы платиноидов к выделениям рудных хромититов предполагает возможность проведения предварительного обогащения платиносодержащих дунито-вых руд с выделением обогащенного платиной хромитового концентрата. Однако результаты проведенных минералоготехнологических исследований показали, что существует несколько факторов, которые не позволят реализовать такую возможность на практике:
- значительная часть платиноидов, как в основной, так и сопутствующей фазе платинометального оруденения, концентрируется в оливиновой матрице дунитов, что определяется низкой корреляционной зависимостью между содержанием платины и окиси хрома в руде (R2=0,55);
- низкая концентрация скоплений рудных хромититов в дуни-тах (Cr2O3 - 0,62 масс.%), с преимущественным развитием мелко-шлировых и прожилково-вкрапленных морфологических разновидностей, не позволяющих получить крупные куски для обогащения.
Аналитические выводы были подтверждены результатами лабораторных экспериментов по разделению крупнокусковой руды в тяжелых суспензиях и методом ретгено-радиомет-рической сепарации. Несмотря на то, что большая часть платины извлекается в хромитовые концентраты, значительное её количество остается в относительно легких малохромитовых фракциях.
Результаты минералого-технологических исследований позволяют утверждать, что предварительное разделение россыпеобразующих платинометальных руд зональных базит-ультрабазитовых комплексов различными физическими методами является малоэффективным, поэтому процесс их обогащения необходимо рассматривать исключительно как прямое извлечение платиносодержащей минерализации гравитационными методами.
Прочностные свойства установленных платиносодержащих минералов имеют широкий диапазон значений и могут значительно изменяться в зависимости от кристаллохимических параметров, состава и характера срастаний. Однако низкая микротвердость платиноидов (для изоферроплатины 440 кг/мм2) на фоне высоких показателей для породообразующих оливина (925 кг/мм2) и ферри-хромита (1375 кг/мм2) позволяет выделить основную проблему при дезинтеграции руд - возможное селективное переизмельчение платиноидов основной продуктивной фазы, представленных крупными зернами и самородками.
Для определения оптимальных параметров измельчения и гравитационного обогащения платинометальных руд был детально изучен гранулометрический состав платиносодержащей минерализации. Установлено, что основная массовая доля платины (60,7 мас.%) находится в классах крупности +80 мкм, весьма благоприятных для извлечения гравитационными методами. Выход платины
в тонких фракциях -20 мкм, составляет только 13,6 мас.%, что и определяет прогноз потерь при гравитационном обогащении.
Гистограмма распределения платины по классам крупности носит модальный характер с двумя максимумами. Первый находится в классах крупности 20-80 мкм и определяется наличием тонкой вкрапленности платиноидов, характерных для дунитов с фоновым и низким содержанием платины (рис. 1). Второй находится в классах крупности 200-400 мкм и характерен для богатых руд с относительно высоким содержанием платины. Установленное распределение подтверждает наличие в руде двух продуктивных платиносодержащих фаз, имеющих различные технологические свойства и необходимость предварительного выделения на первом этапе при минимальном количестве тонкозернистых продуктов крупной фракции платиноидов основной продуктивной фазы оруденения (платино-хромитовая рудная ассоциация). Проведение второго этапа обогащения определяется необходимостью максимального раскрытия и извлечения платиноидов в мелких и тонких классах крупности, связанных преимущественно с сопутствующей продуктивной фазой оруденения (рудная ассоциация платиноносных дунитов) [4].
Стадиальная схема измельчения платинометальных руд с поэтапным извлечением платины гравитационными методами была апробирована полупромышленными испытаниями технологической пробы, проведенными на обогатительной установке Горного института Кольского научного центра РАН. Результаты полупромышленных испытаний показали, что предложенная технологическая схема позволяет выделить 87% платины в богатый гравитационный концентрат с содержанием платины не менее 2%. В относительно бедные концентраты с содержанием 200 г/т было дополнительно извлечено 5% платины, что позволило достичь общего уровня извлечения платины в гравитационные концентраты на уровне 92%.
Наиболее крупные зерна платиноидов, среди которых было установлено и три самородка размером более 3 мм, были отобраны вручную при доводке продуктов зачистки технологического оборудования (стержневая мельница).
Масс.
35.00
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00 5,00 0,00
(-10) (+10) (+20) (+40) (+80) (+120) (+200) (+400)
Класс крупности платины , мкм
Рис. 1. Гистограмма распределения платины по классам крупности в рудах с различным содержанием платины
В связи с этим, начало раскрытия крупных агрегатных скоплений платиносодержащих минералов, вероятно, будет определяться измельчением руд до крупности не менее 10 мм, что требует их предварительной отсадки непосредственно после дробления. Гистограмма распределения платины по классам крупности, построенная на основании результатов обогащения руд по предложенной двухстадиальной технологической схеме, может сдвинуться в сторону более крупных классов и совпасть с распределением «шлиховой платины» в прилегающих россыпных месторождениях (рис. 2).
Выводы
1. Россыпеобразующее платинометальное оруденение зональных базит-ультрабазитовых комплексов характеризуется крайне неравномерным распределением полезного компонента, что связано с наличием в руде гнезд крупных зерен платиноидов и их агрегатных скоплений (самородков). Оценка промышленной значимости объектов этого нового для эксплуатации геологопромышленного типа месторождений платиновых металлов может быть проведена исключительно по результатам крупно-объёмного опробования потенциально-рудоносных
(-20) (+20) (+100) (+200) (+400) (+1000) (+2000)
Класс крупности , мкм
Рис. 2. Гистограмма распределения платины по классам крупности в россыпях и гравитационном концентрате руд при измельчении в одну (0,5мм) и две стадии (2,0 и 0,5 мм), масс. %
образований и определяет необходимость разработки технологии обогащения, способной обеспечить в первую очередь извлечение крупных фракций полезного компонента.
2. В платинометальных рудах зональных базит-ультра-базитовых комплексов платина представлена свободными минеральными формами, основными из которых (85%) являются плати-но-железистые сплавы (изоферроплатина, тетраферроплатина и ту-ламинит), а также незначительное количество сперрилита (10%), платино-медных сплавов (4%) и прочих минералов ЭПГ (1%). Технологические свойства установленной платиносодержащей минерализации определяют возможность обогащения руд методом прямой гравитации без предварительного выделения хромитового концентрата.
3. Для обеспечения наиболее полного гравитационного извлечения платины из платинометальных руд зональных базит-ультрабазитовых комплексов требуется их стадийное измельчение с обязательным выделением на первом этапе обогащения крупной фракции платиноидов основной продуктивной фазы оруденения (платино-хромитовая рудная ассоциация). Проведение второго этапа обогащения определяется необходимостью максимального рас-
крытия и последующего извлечения платиноидов в мелких и тонких классах крупности, связанных преимущественно с сопутствующей продуктивной фазой оруденения (рудная ассоциация платиноносных дунитов).
------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беневольский Б.И., Витковский И.М. Минерально-сырьевая база благородных металлов России // Разведка и охрана недр, 2008, № 9, с.75-79.
2. Козлов А.П. Платинометальные месторождения Сейнав-Гальмоэнанского рудного узла (Корякия) // Известия ВУЗов. Геология и разведка, 2007, № 5, с.47-51.
3. Ожогина Е.Г., Котова О.Б., Чантурия Е.Л. Роль технологической минералогии в прогнозной оценке качества минерального сырья и его глубокой и комплексной переработке // Прогрессивные технологии комплексной переработки минерального сырья. М.: Издательский дом "Руда и Металлы", 2008.С.35-52.
4. Козлов А.П., Чантурия В.А. Платиносодержащие дунитовые руды и их обогатимость. М.: УРАН ИПКОН РАН, 2009. 148С. ЕШ
Kozlov A.P
MINERALOGICAL AND TECHNOLOGICAL CHARACTERISTIC
OF PLACER-FORMING PLATINUM-METAL ORES OF ZONAL BASITE-
ULTRABASITE COMPLEXES
The results of mineralogical and technological studies on platinum-metal ores of zonal basite-ultrabasite complexes are given. Direct gravity processing of ores without preliminary recovery of chromite concentrates is recommended as main method of platinum recovery. Technological scheme consists of two stages of milling with inter-cyclic recovery of coarse fraction ofplatinoids into concentrate of suitable standards.
Key words: placer-forming ores, mineralogical and technological studies, milling of platinum-metal ores, zonal basite-ultrabasite complexes.
— Коротко об авторе ----------------------------------------------
Козлов А.П. - ст. научный сотрудник, кандидат геолого-минера-логических наук, Институт проблем комплексного освоения недр РАН ( УРАН ИПКОН РАН), e-mail: [email protected]
