CC BY
73
________________________________ © Л.А. Саматова, О.В. Воронова,
Л.А. Киенко, В.А. Сорокина,
Л.Н. Плюснина, А.В. Печникова,
2010
УДК 622.7:553.068.5
Л.А. Саматова, О.В. Воронова, Л.А. Киенко,
В.А. Сорокина, Л.Н. Плюснина, А.В. Печникова
МИНЕРАЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЛЬФРАМОВЫХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИМОРЬЯ
рациональной основой для прогнозирования обогатимости
-МГ руд эксплуатируемых месторождений служит системная опережающая информация о вещественном составе и технологических свойствах минералов, входящих в их состав. Она помогает правильно ориентироваться в выборе наиболее экономичной схемы переработки минерального сырья, планировать направление исследований в целях оптимизации технологического процесса в целом [1, 2].
Руды месторождения Восток-2 являются контактово-метасоматическими, скарново-грейзеновыми образованиями. По данным геологических исследований, рудные залежи сложной формы, линзовидные, пластообразные. Наибольший промышленный интерес представляет собой шеелит-скарново-грейзеновый тип оруденения. Шеелитовые руды месторождения отличаются сложным вещественным составом, значительной изменчивостью качественной характеристики, а также высоким содержанием попутных С^ Au, Ag.
Переработку руд месторождения осуществляют предприятия ОАО «Приморский ГОК» и «АИР», товарной продукцией являются шеелитовый и медный концентраты. Колебания показателей качества руды нарушают ведение технологического процесса, и при отсутствии опережающей информации об изменении качественного состава руды они приводят к снижению производительности, технологических показателей и увеличению расхода реагентов. На колебания содержаний металла в руде накладываются колебания крупности вкрапленности и измельчаемости, что приводит к колебаниям степени раскрытия
рудных минералов и нежелательным следствиям этого обстоятельства: недостаточному раскрытию рудных минералов или их переизмельчению. Отсюда естественно полагать и несоответствие реагентного режима оптимальному уровню.
Такие колебания необходимо компенсировать коррекцией процесса:
- путём планирования и создания запаса руды разного качества на определённый временной интервал и соответствующей оперативной корректировкой процесса.
- реализацией исследований по совершенствованию технологических режимов обогащения различных типов руд.
Хвосты сульфидной флотации являются питанием шеелитового цикла, где решается весьма сложная задача селективного разделения кальциевых минералов, обладающих близкими флотационными свойствами; шеелита, апатита и кальцита. Повышенные содержания апатита, являющегося носителем фосфора - вредной примеси в шеелитовых концентратах, отмечены почти во всех минеральных образованиях месторождения Восток-2. В рудах месторождения апатит распространён неравномерно. Наблюдается теснейшая пространственная связь шеелита и апатита, наличие включений апатита в шеелит и шеелита в апатите. Однако полной корреляционной связи между содержаниями вольфрама и фосфора не наблюдается.
При существующей тенденции к ухудшению качественной характеристики сырья и снижению содержания триоксида вольфрама в руде текущей добычи изучение минералоготехнологических особенностей сырья становится всё более актуальным. В данной статье отражены результаты исследований, проведённых на пробе весьма бедной вольфрамовой руды. По текстурно-структурным особенностям и петрографическим свойствам руда относится к шеелит-сульфидному типу.
Плановое содержание основных компонентов в рядовой руде на предприятии должно составлять: WOз - 0,85 %; Си - 0,36 %; Р -0,25 %, однако в последнее время в переработку поступает руда с повышенным содержанием фосфора (от 0,3-0,4 % до 0,6 %) и содержанием WO3 около 0,6%.
Содержание основных компонентов в представленной для исследований пробе следующее: WO3 - 0,25 %; Си - 0,31 %; Р -
0,46 %; As - 0,22 %; S - 4,08 %; Аи - 2,90 %; Ag - 1,40 % (рис. 1). В пересчёте на минералы: шеелит - 0,31 %; апатит - 1,09 %; халькопирит - 0,90 %; арсенопирит - 0,05 %;
WOз - 0,25 %
Рис. 1. Содержание основных компонентов в пробе
сульфиды - 11,2-10,2 %. Ценными компонентами в рудах являются шеелит и халькопирит. Повышенное содержание серы и железа связано с сульфидами. Как видно по результатам анализа, проба по шеелиту является очень бедной: содержание триоксида вольфрама составляет лишь 0,25 %, при бортовом содержании 0,15 % WO3.. Возможность вовлечения в переработку убогих руд при таком соотношении кальциевых минералов, обладающих близкими физико-химическими свойствами представляет определённый интерес.
Результаты ситового и минералогического анализов исходной пробы в крупности - 2 мм позволили установить, что основная масса материала пробы сосредоточена в крупных классах (-2,0+1,0, -1+0,4, -0,4+0,25, -0,25+0,1 мм), то есть большая часть минералов находится в сростках. Достаточное раскрытие минералов имеет место в классе -0,1 мм, и практически полное раскрытие - в классе -0,074 мм. Содержание шеелита в исходной пробе в свободном виде составляет около 0,1 %, остальной материал - в виде сростков. Характер сростков разнообразен: шеелит срастается с сульфидами, апатитом, кальцитом. Наблюдается многочисленная вкрапленность шеелита во вмещающей породе, а также сростки сульфидов между собой.
Кроме того, наблюдаются сростки нерудных минералов -кварца, амфиболов, полевых шпатов, слюды. Следовательно,
гравитационное разделение материала в данной крупности не может быть осуществлено.
Высвобождение сростков, отмеченное в классе -0,074 мм, повлечёт определённое переизмельчение материала. Поэтому
41 35 * * К &
Іі>
і
О
І ГСЮ5
I
21ДЗ
4ЦШ+4Ц. -й.Шкр.74 -(^ИФНЦИД
Ті та ґі Пі г |^11 Яі с тту ■ ■
ад
ад
ад
ад
-11,1 й*.а і -а1*п.п7« -аіпч .цнаа
Бік с ътт^угвг с іхг хх
-&,£Н4
і Н
ШШІ
4И І1І л............м л м м и и -ы
Ьлш:ш1ра1н;|1Л11,ш,т
-Ц|М4
Ч|Ъ -Г/: _4І.73
45 і из
Ф1 ІІЛ п
г—
41*
25
?|> ІІ'І
1 5 X п Iм-
* / ' Г
5 /- у 1 *ын ^ у
Рис. 2. Гранулометрическая характеристика пробы в крупности -0,16 мм и распределение компонентов по классам крупности
может быть рекомендована степень измельчения руды до -0,16 мм. На рис 2. приведена гранулометрическая характеристика пробы после измельчения до -0,16 мм.
Большой выход класса -0,044 мм при данной степени измельчения означает в определённой мере излишнее шламообразования.
Минералогический анализ руды в крупности -0,16 мм выполнен по классам: -0,16+0,1; -0,1+0,074; -0,074+0,044; -0,044 мм, с разделением материала в бромоформе на фракции: тяжёлую (плотность > 2,9 г/см3) и лёгкую (плотность < 2,9 г/см3). Тяжёлая фракция подвергалась магнитной сепарации с выделением магнитной фракции, а также с выделением фракций: электромагнитная фракция I; электромагнитная фракция II; электромагнитная фракция III; электромагнитная фракция VI. Оставшийся материал представляет собой немагнитную фракцию. Полученные фракции проанализированы под бинокулярным микроскопом МБС-10 с использованием химического анализа, микрохимических реакций и иммерсионных жидкостей.
Содержание шеелита в пробе составляет 0,3 %. Сульфиды представлены пирротином двух модификаций: более и менее магнитной, пиритом и в меньшей степени - халькопиритом и арсенопиритом. Присутствует апатит, значительна доля кальцита, а также кварц, полевые шпаты и группа амфиболов-пироксенов, слюды. Отмечается присутствие молибденита и гематита, а также небольшое количество граната.
Значительное количество ещё двух кальциевых минералов: апатита - 2,3 % и кальцита - 9,2 %, обладающих физикохимическими свойствами, близкими с шеелитом, обуславливает трудность в их разделении при последующем флотационном обогащении. Следует отметить повышенное содержание фосфора в данной пробе (Р - 0,46 %). Если в «голове» процесса провести операцию обесфосфоривания питания шеелитовой флотации, т. е. выделить апатит в одноимённый продукт флотацией в «голодном» режиме, что одновременно позволит удалить и шламы, это даст возможность облагородить питание шеелитовой флотации, повысить в нём содержание основного компонента [3, 4]. Следовательно, можно будет рассчитывать на получение и более качественного шеелитового концентрата, и удовлетворительного извлечения.
Для выявления генетической структуры и текстуры руды, определения состава минеральных парагенезисов, а также определения относительного содержания минералов, выявления их форм, размера и характера границ был выполнен минераграфический анализ на микроскопе ORTHOLUX. В брикетах 1 и 2 запрессованы отдельные небольшие кусочки руды, а в остальных брикетах - измельчённая руда в виде отдельных зёрен минералов и их сростков. Было выполнено необходимое количество фотографий, характеризующих характер срастаний шеелита с рудными и нерудными минералами, характер структур, образовавшихся в результате минералообразования, форму и размеры зерен, их границ и контактов друг с другом.
При исследовании обломков руды и брикетов наблюдается следующее:
1) распространёнными рудными минералами являются пирротин, халькопирит, пирит, магнетит, ильменит, марказит-мельниковит, гематит;
2) менее распространёнными - арсенопирит, молибденит, шеелит;
3) в незначительных количествах присутствуют сфалерит, блёклые руды, самородное золото (электрум?).
Пирротин - самый распространённый минерал, образует выделения неправильной формы, прожилковидные, линзовидные, с аллотриаморфнозернистой структурой, интенсивно
катаклазируемый (рис. 3), замещается пироксенами, которые в свою очередь замещаются иголочками амфиболов. Находится в тесном срастании с халькопиритом, редко содержит включения сфалерита, по трещинам спайности пирротина развивается пирит. Пирротин более ранний, дисульфидизирован с образованием магнетита, марказита, мельниковита (рис. 4). Отмечается замещение и интенсивная коррозия пирротина нерудными минералами, с развитием коррозионных скелетных и иногда решетчатых структур (рис. 5).
Более поздний пирротин наблюдается в виде псевдогексагональных выделений в нерудной массе размером до 0,1 мм. Пирротин срастается с шеелитом, кварцем, образуя ровные, чёткие контуры срастания, с сульфидами же - контуры извилистые. Содержит также включения нерудных, шеелита, сфалерита. Размеры включений от 0,01 до 0,1 мм.
Халькопирит более ранней генерации наблюдается в виде выделений неправильной формы, часто корродированных и катаклазированных (рис. 6), образует срастания с пирротином и пиритом, в виде каемочных образований. Халькопирит второй генерации образует прожилковидные гнездовидные выделения в нерудной массе, а также прожилки в нерудной массе, до 0,1мм.
Рис. 3. Катаклазированный агрегат Рис. 4.
пирротина в срастании с дисульфидизирован, халькопиритом: 1 - пирротин, 2 халькопирит (ув. 200х)
Пирротин, Рис. 5. Реликтовые структуры замещён Пирротина: 1 - пирротин (ув. 500х)
магнетитом и гематитом: 1 -
пирротин, 2 - магнетит, 3 - гематит (ув. 500х)
Рис. 6. Халькопирит корродированный и пирротин Рис. 7. Прожилковообразное тельце распада сфалерита катаклазированный: 1 - халькопирит, 2 - пирротин, (ув. по халькопириту: 1 - халькопирит, 2 - сфалерит (ув. 500х) 200х)
Рис. 8. Пирит развивается по трещинам спайности Рис. 9. Зерно арсенопирита сетчатой структуры пироксена: 1 - пирит, 2 - пироксены (ув. 200х) (замещается нерудными): 1 - арсенопирит, 2 - шеелит,3
- халькопирит (ув. 500х)
Содержит включения сфалерита в виде телец распада твёрдого раствора до 0,01 мм (рис. 7.) Наблюдается коррозия халькопирита нерудными минералами. Есть ещё халькопирит более поздний - в виде мелких (до точечных), иногда изометричных зёрен до 0,01 мм.
Самыми ранними рудными минералами являются пирит и арсенопирит. Пирит встречается в 2-х генерациях. Более ранняя генерация представлена интенсивно катаклазированными зёрнами до 0,15 мм, образуя гранобластовые структуры. Пирит в срастании с халькопиритом; который образует оторочки вокруг зерна. Иногда пирит выполняет участки в пироксенах в виде неправильных выделений по спайностям (рис. 8). Отмечается интенсивная коррозия пирита нерудными минералами, при этом наблюдаются пятнистые, реликтовые микротекстуры. Более поздний пирит наблюдается в виде мелкозернистых агрегатов и редких отдельных зерен до 0,01 мм в нерудной массе.
Арсенопирит также встречается в 2-х генерациях. Зёрна арсенопирита ранней генерации интенсивно катаклазированы, образуя гранобластовые структуры. Размеры зёрен до 0,20 мм. Отмечается интенсивная коррозия этих минералов нерудными минералами, при этом наблюдаются реликтовые сетчатые микротекстуры (рис. 9). Встречается арсенопирит, содержащий включения блёклой руды (?) до 0,01 мм, пирротин, по трещинкам
Рис. 10. Таблитчатое зерно молибденита в сростке с халькопиритом: 1 - молибденит, 2 - халькопирит (ув. 500х)
развивается сфалерит. Арсенопирит образует нитевидные прожилки в нерудной массе. Мощность прожилков до 0,02 мм.
Молибденит представлен псевдогексагональными выделениями до 0,1 мм (рис. 10), иногда в срастании с халькопиритом. Молибденит обнаруживает листоватость, а также содержит точечную вкрапленность халькопирита.
Шеелит наблюдается в виде прозрачных, с шелковистым блеском таблитчатых кристаллов, иногда сдвойникованных, а также трещиноватых, изометричных таблитчатых, реже пирамидальных и октаэдрических зёрен в нерудной массе размером до 0,12 мм. Шеелит содержит вкрапленность магнетита, ильменита, гематита в виде изометричных, пластинчатх и неправильной формы зёрнами до 0,07 мм и агрегатами таких зерен размером до 0,15 мм. Шеелит наблюдается в виде следующих выделений:
1) шеелит - отдельные округлые зёрна, в ассоциации, с катаклазированным пирротином, здесь же в виде точечной вкрапленности пирит (рис. 11);
2) шеелит - в виде рельефных зёрен в нерудной массе; (рис. 12) границы ровные, без следов разъедания, что свидетельствует об их одновременном образовании. Размер зёрен шеелита от 0,01 х
0,012 мм до 0,034 х 0,014 мм. Шеелит содержит магнетит в виде включений размером до 0,018 х 0,012
мм. Включения в виде агрегатов, шестоватых зерен, серпиков, удлинённых зерен. Магнетит в свою очередь содержит вкрапленность пирротина.
3) шеелит - трещиноватые зёрна с микровключениями сульфидов - арсенопирит;
4) шеелит - содержит вростки халькопирита, размером 0,012 мм;
щ
Рис. 11. Изометричное зерно шеелита в нерудной массе в окружении агрегата пирротина:
1 -шеелит, 2 - пирротин, 3 - нерудная масса (ув. 200х)
Рис. 12. Зерно шеелита в окружении катаклазированного пирита,
замещённого нерудными:
1 - шеелит, 2 - пирит (ув. 500х)
Рис. 13. Золото (электрум ?) с халькопиритом в нерудной массе: 1 - золото (электрум ?), 2 - халькопирит (ув. 500х)
*
5) ромбовидные зёрна шеелита содержат прожилки халькопирита размером 0,001 х 0,04 мм;
6) шеелит содержит игольчатые вростки апатита;
Самородное золото (электрум ?) встречено лишь в брикете № 3 в виде изометричного зерна (рис. 13).
Схематично выделяются стадии минералообразования:
Нерудные минералы ^ пирит + арсенопирит ^ пирротин + халькопирит + сфалерит ^ магнетит + ильменит + гематит ^ халькопирит + пирит ^ молибденит + шеелит + самородное золото (электрум?) ^ марказит + мельниковит + нерудные минералы ^ карбонаты.
Апатит в виде бесцветных гексагональных коротко-столбчатые кристаллов и зёрен, размером от 0,15x0,1 мм, минимальный размер до 0,01-0,02 мм, бесцветные, прозрачные, реже белые, мутные. Зёрна апатита прорастают тонкими эмульсионными включениями шеелита, а также игольчатыми микровключениями циркона. Содержит микровключения рудных - пирита, пирротина, рассеянных по всему зерну, а также ориентированные включения по микротрещинкам. Совместно со слюдой образуют оторочку вокруг зерен шеелита. В нерудной массе разбросаны в виде зернистых агрегатов и тонкоигольчатых кристаллов. Представляет интерес возможность его выделения в самостоятельный продукт из руды такого качественного состава.
Выводы
1. Представленная проба шеелит-сульфидной руды является очень бедной по содержанию основного компонента - шеелита. Содержание триоксида вольфрама составляет 0,25 % против планового 0,85 % в рядовой руде (бортовое содержание WO3 - 0,15%). Для минералов, входящих в ее состав, характерно весьма сложное срастание и взаимопрорастание.
2. Гранулометрическая характеристика руды диктует необходимость измельчения до -0,16 мм, что сопровождается в определенной мере шламообразованием и соответственно осложнит технологический процесс.
3. При изучении вещественного состава установлено, что руда, представленная данной пробой, претерпела сложный процесс минералообразования в виде метаморфизма, катаклаза, с образованием коррозионных, скелетных, решетчатых структур распада, наличие которых
предопределяет сложность последующего процесса обогащения и весьма значительные потери ценного компонента.
4. Шеелит содержит вкрапленность сульфидов и апатита, однако эти минералы корродируются нерудными. Одновременное образование шеелита и нерудных минералов вмещающих пород (ровные границы без следов разъедания) позволяет рассчитывать на возможность выделения шеелитового продукта невысокого качества.
5. Проба отличается повышенным содержанием фосфора (Р-0,46%).С применением технологии обесфосфоривания питания шеелитового цикла, заключающейся в выделении апатита в самостоятельный продукт в «голове» процесса флотацией в «голодном» режиме, содержание ценного компонента в питании повысится, что обеспечит получение более качественного продукта. Облагораживанию питания будет способствовать и одновременное удаление при этом шламов.
6. Характер минерализации халькопирита в пробе предопределяет трудность получения качественного медного концентрата, поскольку для него характерны ксеноморфные формы выделения и точечная вкрапленность, вплоть до эмульсионной.
Таким образом, данная проба руды является крайне труднообогатимой. Однако включение в схему переработки операции обесфосфоривания может обеспечить вовлечение в переработку и такого сырья, что будет способствовать расширению сырьевой базы предприятия и одновременно
- повышению комплексности использования сырья.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технологическое опробование и картирование месторождений. - М.: Недра, 1980. - 285 с.
2. Методы лабораторного исследования руд. - М.: Недра, 1984. - 385 с.
3. Саматова, Л.А. Извлечение апатита в одноимённый продукт из шеелитовых руд Лермонтовского месторождения / Л.А. Саматова, Л.А. Киенко, О.В. Воронова, В.А. Сорокина, Л.Н. Плюснина // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Дальний Восток-3. - 2007. - № ОВ 16. - С. 186-195.
4. Саматова, Л.А. К вопросу повышения комплексности использования сырья при переработке шеелитовых руд Приморских месторождений / Л.А. Саматова, Л.А. Киенко, В.А. Сорокина, О.В. Воронова, Л.Н. Плюснина // Природа без границ: Материалы II Международного экологического форума. - Владивосток: ДВГУ, 2007. - С. 167-171. ЕШ
— Коротко об авторах ------------------------------------------------
Саматова Л.А. - кандидат технических наук, заведующая лабораторией проблем комплексной переработки минерального сырья,
Воронова О.В. - научный сотрудник,
Киенко Л.А. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Сорокина В.А. - старший инженер,
Плюснина Л.Н. - младший научный сотрудник,
Печникова А.В. - инженер,
Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск. samatova@,hq. febras.ru.
