CC BY
45
УДК 622.7.017
Поляков Олег Анатольевич Oleg Polyakov
Павленко Юрий Васильевич Yury Pavlenko
ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ жильных И ШТОКВЕРКОВЫХ РУД АНТИМОНИТ-КВАРЦЕВОГО ФОРМАЦИОННОГО ТИПА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РУДОПОДГОТОВКИ
THE INFLUENCE OF GIL AND SHTORKWERK’S ORES OF ANTIMONIT-QUARTS OF FORMATION TYPE ON THE EFFECTIVNESS OF ORE PREPARATION
Дана геолого-технологическая оценка антимо-ннт-кварцевого формационного типа сурьмяных месторождений Восточного Забайкалья на разведочной стадии
Ключевые слова: месторождение, антимонит, сурьма, технологический сорт, рудоподготов-ка, концентрат, промпродукт, Восточное Забайкалье
The geological and technological evaluation of an-timonit-quarts of formation type at Eastern Zabaikalye on the exploration stage is presented
Key words: deposit, antimonit, stibium, technological grade, ore preparation, concentrate, industrial product, Eastern Zabaikalye
Учитывая современный дефицит промышленности в сурьме, изучение и освоение минерально-сырьевых ресурсов Восточно-Забайкальской сурьмяной провинции [6] представляет актуальную региональную и государственную задачу. В настоящее время антимонит-кварцевый формационный тип жильных и штокверко-вых руд этой провинции, возможно, является наиболее перспективным, он интенсивно изучается и одновременно осваивается недропользователями; наиболее изученными представителями являются Жипкошинское и Нарын-Кундуйское месторождения.
В науках о Земле формационный тип руд характеризует особенности проявления тектонического, магматического и литологического факторов, суммарно влияющих на условия формирования, морфологию,
вещественный состав минеральных тел, количественные и качественные показатели рудных объектов. Технологические же свойства сурьмяных руд определяются генетическими различиями. С учетом горнотехнических особенностей эксплуатации рудных тел и экономических показателей переработки минерального сырья эти свойства предопределяют и геолого-промышлен-ный тип месторождений.
Основой развития технологий переработки, достижения максимальной полноты и комплексного использования добываемого сырья является изучение на макро- и микроуровнях свойств отдельных минералов, их ассоциаций и парагенезисов. Оптимизация технологических процессов начинается с геолого-технологической оценки месторождения, затем группы месторож-
дений одного или нескольких формационных типов. Она предполагает определение степени обогатимости руд еще на ранних стадиях геологоразведочных работ (ГРР) для выбора формационных типов, предопределяющих перспективы развития сырьевой отрасли. Затем создаются геолого-технологические модели месторождений, характеризующие технологические типы, сортность руд. Они позволяют прогнозировать количественную изменчивость процесса обогащения минерального сырья отдельных рудных тел, блоков, горизонтов, уточнить показатели переработки руд в связи с их вещественным составом.
Управление технологическими процессами начинается с разработки геологоминералогических критериев формирования шихты с заданными технологическими свойствами, определения методов целенаправленного изменения свойств минералов и руд для их оптимизации. Все эти особенности минерального сырья существенно влияют на выбор технологической схемы и современного прогрессивного технологического оборудования.
На месторождениях полезных ископаемых наиболее рельефно проявлены фундаментальные свойства материального мира — его неоднородность. Неоднородность прослеживается в пространственной изменчивости рудовмещающих пород, структур, в преобразовании исходного минерального и химического состава пород, руд в пространстве и времени, в результатах проявления метаморфизма, воздействия меняющихся геохимических сред, а также прочих факторов, формирующих современные свойства минералов, их парагенезисы, суммарно участвующие в переработке минерального сырья. Все это предполагает привлечение широкого круга методов исследований, применяемых в технологической минералогии.
Типоморфные особенности руд и
минералов сурьмяных месторождений определяет антимонит. Он является главным минералом-концентратором металлической сурьмы, извлекаемой из концентратов обогащения при металлургическом переделе. Антимонит содержит 71,4% сурьмы и сопровождается многочисленными элементами в виде примеси (Ав, В1, Аи, Ag, РЬ, Си, Ре, Тп, Со, Мо, №, V, Са, Яг)[4]. Концентрирование антимонита осуществляется в технологических продуктах переработки руд на обогатительных фабриках путем «раскрытия» свойств минералов от сростков при дезинтеграции.
Однако на современном этапе развития горной промышленности собственно обогащению предшествует группа слабо изученных операций предварительного концентрирования полезного компонента — рудоподготовка. Она обеспечивает удаление максимального количества безрудного материала в добытом сырье, повышает эффективность обогатительного процесса, а также разделяет взорванную рудную массу на технологические типы и сорта. Некоторые технологии, используемые при рудоподготов-ке, обеспечивают получение товарной руды, качество которой уже отвечает требованиям металлургического передела, минуя собственно обогащение.
В рудоподготовке выделяются стадии [4]:
— оконтуривания рудных тел в недрах по результатам опробования, выявления и картирования их вещественной и реологической неоднородностей;
— дезинтеграции (I стадии), включая дробление горной массы методом взрывания, последующего дробления (до 5...12 мм) на дробильных установках различного типа (для раскалывания по межминеральным границам) и грохочения;
— предварительного концентрирования (предконцентрации) методами
тяжелосредного обогащения, крупнопорционной сортировки (на конвейерах, вагонетками, самосвалами и пр.), мелкопорционной сепарации минеральной фракции 75...150 мм (радиометрической, магнитной, электрической, спектрофотометрической, люминесцентной идр.), промывки;
— усреднения (для сглаживания технологических различий между рудами разных типов и участков), подготовки рудной шихты;
— дезинтеграции (II стадии), включая измельчение (до мкм) и классификацию;
— физико-химического, энергетического и пр. воздействия на минеральное сырье для формирования более благоприятных свойств минералов, упрощающих их обогащение.
Первой частью геолого-технологи-ческих исследований является геоло-го-генетическое картирование, заключающееся в выявлении показателей экстенсивности и интенсивности минерализации, геологических факторов, характеризующих типоморфные особенности минералов, парагенетических ассоциаций, а также в геометризации природных типов и сортов руд. Эти факторы определяют также способы разведки полезного ископаемого, вскрытия, добычи, переработки, складирования, транспортировки минерального сырья, характер разубоживания рудной массы. Они прямо влияют на выбор способов ру-доподготовки и опосредованно — на процессы обогащения минерального сырья.
Важнейшим геологическим показателем рудных объектов являются структура и состав минералов, а также горных пород. Генетически основная структура месторождений антимонит-кварцево-го формационного типа относительно залегания вмещающих пород является несогласной. Жипкошинское и Нарын-
Кундуйское месторождения приурочены к глубинной Монголо-Удской линейной структуре многократной активизации кристаллического фундамента 1-го порядка (региональный надвиг) шириной
20...60 км, разделяющей крупные Байкало-Становой и Аргуно-Верхнеамурс-кий геоблоки. На участках сочленения с этой северо-восточной структурой линейных структур более высоких порядков локализуются рудные объекты радиоактивного сырья, олова, флюорита, золота, вольфрама, сурьмы [7].
По материалам разведки локальное пространственное положение наиболее изученного Жипкошинского месторождения контролируется пересечением Ха-ра-Шибирьского субмеридионального и Агинского широтного (серия разрывов шириной до 10 км) разломов. К разломам приурочены линейные магматические, площадные эффузивные тела, процессы метасоматического преобразования пород. Оруденение Нарын-Кун-дуйского месторождения также связано с разрывными структурами.
Сурьмяное оруденение Западного и Восточного участков Жипкошинского месторождения представлено многочисленными зонами жильной и прожилко-во-вкрапленной минерализации субмеридионального простирания и восточного падения (40-70°), локализованными в разрывных нарушениях. Рудовмещающим является горизонт конгломератов, туфоконгломератов мощностью 100-150 м позднего триаса и риолит-порфиры, полого перекрывающие конгломераты на участке Восточный. Средне-крупногалечные конгломераты и эффузивы трещиноваты, окварцованы и аргилли-зированы. Туфогенно-вулканогенные породы верхнекаменской подсвиты развиты и на северном фланге месторождения, где преобладают дациты и их экструзивные кластолавы (см. рисунок).
Н1И2Н.1И4Н5ЕЖ37Ш И^/'У'мУ: 10И II Ш12С 131 14015П160 І7И18Є19
Геологическая карта и разрез Жипкошинского месторождения:
1 — современные четвертичные отложения; 2-4 — триасовая система, верхний отдел — нижняя подсвита каменской свиты: 2 — дацитовые, андезитовые иорфириты, их переходные разности, андезибазальтовые, липаритовые порфиры, их туфы и туфокластолавы, 3 — риолиты, 4 — конгломерат^!, туфоконгломераты с прослоями песчаников; 5 — пермская система, верхний отдел — жипкошинская свита: песчаники, туфопесчаники, алевролиты, алевритопесчаники с прослоями когломератов; 6 — аргиллизироваиные породы; 7 — брекчированные породы; 8 — тектонические глинки трения; 9 — антимонит: вкрапленность, гнезда — просечки, прожилки — кварц-антимони-товые жилы; 10 — разрывные нарушения: достоверные (1), предполагаемые (2) и их элементы залегания; 11 — геологические границы: достоверные (1), предполагаемые (2), налегание (3); 12 — элементы залегания пород; 13 — вторичные литохимические ореолы сурьмы, %; 14 — рудное тело и его номер; 15 — линия геологического разреза; 16 — контур карьера (2008 г.); 17 — автомобильные дороги; 18 — канавы (2006-2007 гг.); 19 — скважины (2006-2008 гг.), год бурения, абсолютная отметка устья, угол бурения, градус
Пространственное положение рудных тел и их морфология определяются разрывными нарушениями. Они локализуется в мелких разрывах, линейных зонах дробления и катаклаза — оперяющих структурах более крупных разрывов. Руды выполняют открытые полости, реже образуются путем метасоматоза; богатые жильные руды (ЯЬ
39...46 %) часто сопровождаются дорудны-ми милонитами мощностью до 20 см.
Месторождение разведано с поверхнос-
ти канавами по простиранию через 20-40 м и скважинами через 40...60 м (категория С1), на Западном участке по рудному телу 1 пройден опытно-промышленный карьер. Сопоставление данных разведки и опытной эксплуатации подтверждает приемлемость принятой методики.
На месторождении выявлено 48 рудных тел различной промышленной ценности, из которых 54 % приходится на апофизы более крупных тел (табл. 1).
Таблица 1
Параметры рудных тел Жипкошинского месторождения
Руд- ных тел Элементы залегания, градус Протяженность, м Мощность истинная, м Содержание вЬ, %
азимут падения угол падения по простиранию по падению от ДО средняя от ДО среднее
Участок Западный
14 42-90 40-84 25,5-185 7,5-197 0,26 8,74 0,4-4,64 0,7 29,0 2,61- 19,58
Участок Восточный
34 41-73 72-100 34-123,5 5,0-101,5 0,43 7,16 0,51-3,4 0,75 20,0 1,27-18,0
Из таблицы следует, что многочисленные рудные тела по размерам мелкие, принадлежат к единому жильному морфологическому типу, различия в количестве и несущественные — в размерах рудных тел по участкам обусловлены ли-тологическимсоставомрудовмешающих пород; конгломераты более благоприятны для формирования разрывных структур. По невысокому коэффициенту вариации мощности рудных тел (48...80) и содержанию сурьмы (80...98,4) месторождение имеет показатели сложности 2-й группы, однако весьма неравномерное распределение рудных тел в объеме рудовмещающих пород (коэффициент рудоносности 0,1... 0,3) свидетельствует о его принадлежности к третьей группе по сложности геологического строения. Геометризованные запасы свидетельствуют о развитии на месторождении одного природного типа руд, добыча которого целесообразна открытым способом.
Опытно-промышленная отработка 2006-2007 гг. подсчетного блока 1-С2 рудного тела 1 уточняет достоверность основных параметров месторождения, полученных при разведке. Фактически увеличена мощность рудного тела (К = 1,22), снижено содержание сурьмы в добытой руде (К = 0,72). Увеличение количества руды (К = 1,46) с глубиной количества богатых жильной массы при соответствующем возрастании мощности бедных прожилко-во-вкрапленных руд. В целом количество добытой сурьмы в контролируемом объеме увеличилось на 3 %, что свидетельствует о приемлемом качестве разведочных работ. Технологическое картирование призвано уточнить технологические свойства руд, выявить соотношение природных и технологических типов руд для обоснования технологических схем, прежде всего, рудопод-готовки.
По прямым структурно-литологическим и минералогическим признакам
(состав вмещающих пород, минеральная форма полезного компонента, структурнотекстурные особенности и пр.) на месторождении намечается два природных сорта РУД:
— богатых жильных антимонит-квар-цевых руд, пригодных для ручной рудораз-борки с получением штуфного концентрата с содержанием сурьмы 30 % и более (жилы №1,3 участка Западного);
— рядовых и бедных прожилково-вкрапленных руд, развивающихся в при-контактовой части жил (участок Западный) или слагающих самостоятельные минерализованные зоны (участокВосточный).
Богатые жильные руды (ЯЬ 15.. .51 %) имеют резкие контакты, легко выделяются
визуально. Прожилково-вкрапленные руды характеризуются переменной мощностью (десятки сантиметров — первые метры), резкими колебаниями содержаний сурьмы, особенно в зоне окисления (от десятых долей до 10 %). Они отличаются также большим развитием окисленных форм сурьмы (51,6 % против 8,5 % в жильных). По 8 технологическим пробам массой 104...15000 кг установлено, что на месторождении развито монометалльное сурьмяное оруденение с простым минеральным составом и ограниченным набором рудных и нерудных минералов (табл. 2). В целом богатые жильные и рядовые прожилково-вкрапленные руды мало отличаются друг от друга.
Таблица 2
Минеральный состав руд, %
Минерал, группа минералов Участки
Западный Восточный
Кварц 73,5 53,6
Глинисто-слюдистые 21,9 15,5
Полевые шпаты (плагиоклаз, ортоклаз) 25,0
Карбонаты 0,8
Ярозит н/о
Скородит 0,3
Гидроксиды, сульфатыжелеза 3,5
Окисленные минералы сурьмы 0,2
Магнетит зн. 0,1
Сульфиды, вт.ч.: 4,6 1,1
Антимонит 4,6 1,0
Арсенопирит зн. 0,1
Пирит зн. зн.
Пирротин н/о н/о
Рутил, сфен, циркон н/о зн.
Всего 100,0 100,0
Примечание: зн. — единичные знаки, н/о — не обнаружено
Основной рудный минерал — антимонит на локальных участках составляет до 80 % объема жильной массы. Структура антимонита аллотриоморфнозернистая с лучистыми кристаллами длиной до 5 см, крупно-, средне-, мелкозернистая, гранобластовая, реликтовая. Текстура руд массивная, прожитковая, реже кавернозная. Широко
развиты структуры пластических деформаций, системы пластинчатых двойников, изгибы кристаллов и волнистое угасание. Как результат медленных механических деформаций мелкозернистый антимонит локализуется часто среди крупнозернистого. Нередки сростки антимонита и кварца, а сростки кристалликов арсенопирита, мар-
казита, пирита редки. По границам зерен и трещинам спайности антимонит замещается сурьмяными охрами, в виде тонких пленок и порошковидных масс локально развиваются валентинит, сервантит, гидроокислы железа.
На выбор методов рудоподготовки существенно влияют макросвойства антимонита [4; 9]. Для него характерна ромбическая сингония, призматические с грубой вертикальной штриховкой, часто игольчатые кристаллы, ленточная кристаллическая структура, металлический блеск, совершенная по длине кристаллов спайность, твердость по шкале Мооса 2, микротвердость (в числителе — пределы колебаний (кгс/мм 2), в знаменателе — коэффициент анизотропии [5]) 65...167/1,8, минерал несколько гибок, хрупок, удельный вес 4,6 (тяжелый), электричество не проводит, плавится в пламени свечи. Ромбические кристаллы антимонита обычно сложные, представляют собой комбинации ромбических призм, пирамид и пинакоидов, отличающихся различным пространственным положением.
Природные кристаллы обычно развиваются неравномерно. Одиночные кристаллы редки, чаще они срастаются в виде двойников, образуют агрегаты, плотные и зернистые массы. В минеральных агрегатах иногда наблюдается упорядоченное расположение кристаллов лучистой, жилковатой, зернистой и др. структур. Явления спайности объясняют строение минерала, в связи с которым силы сцепления в одних направлениях оказываются резко ослабленными по сравнению с силами сцепления в других направлениях. Минерал может иметь различный удельный вес в зависимости от механических примесей и колебания собственного химического состава.
На микроуровне по химическим и структурным признакам антимонит относится к природным соединениям, силовые характеристики взаимодействия электронов с ядром которых (кислотно-щелочные свойства атомов) не равны нулю. По степени свойств шринк-аналогии антимонит принадлежит к халькогенам (неметаллам) с ковалентной связью элементов [2], но в
определенных условиях проявляет и халь-кофильные (металлические) свойства. Поскольку ионы ЯЬ по сравнению с кислородом имеют существенно больший радиус, они легче поляризуются, образуя слабые гомополярные связи; объединение электронов соседних противоположно заряженных ионов проявляется в металлическом блеске антимонита [1].
В ковалентном антимоните пространственная ориентация связей определяется четырьмя типами гибридизации валентных орбиталей (катионы): р3 ^Ь3+^, вр3 ^Ь5+^, р3ё2 ^8Ь3+^, р5(с резонансом) вр3ё2 (8Ь3+). Поскольку неполновалентные р-катионы в связи с ближайшими хальколигандами имеют между в и р-орбиталями (формула атома ЯЬ 1^ 2^2рв Зв2 3рв3ё10 4^ 4р64ё10 б^бр3) большую энергетическую щель, пв?
— орбиталь занимает несвязывающая пара электронов. Она влияет на углы связей р-орбиталей с хальколигандами — в случае с 8Ь3+ формируются зонтичные группы с треугольником хальколигандов в основании и выступающими над ними атомами элементов тип-аналогов (Ав, ЯЬ, В1). Электронная пара образует вокруг таких атомов четвертую мнимую вершину, вместе с п^-орбита-лями формирует длинные остаточные связи типа зр3ё2.
В молекулярной структуре антимонита, стремящейся к плотной упаковке, проявляются, таким образом, электростатические силы, удерживающие структурные единицы в упорядоченном состоянии, определяющие соотношение размеров, количества катионов и анионов (координационные числа 3, 4 и 6), а также физико-химические свойства различных типов структур пространственной ориентации. Поскольку неполновалентные катионы 8Ь3+ имеют координацию с числом ближайших соседей 3 (8Ь83 — зондичная группа) и 5 (8Ь83 — по-луоктаэдры), на микроуровне структурная формула антимонита имеет вид (5)8Ь23+(3) 8Ь23+862~, в которой расстояние 8Ь — 8 в пределах молекулы равно 0,246-0,285, а между молекулами — 0,311...0,364 нм [2]. Энергией кристаллического вещества обусловлены такие свойства антимонита
как растворимость, летучесть, температура плавления, твердость и др. На энергию кристаллической решетки антимонита, не содержащего сильно поляризуемых ионов, ее структуру, а соответственно, и свойства должны существенно влиять энергетические поля. Об этом свидетельствуют:
— переменное количество структурных единиц (ионов) сурьмы;
— недостаточная «прочность» энергетических уровней электронов МнОв атоме;
— валентность, равная 3 (и 5), свидетельствующая о повышенной гетерополярности, стремлении перестроить внешнюю электронную оболочку атома путем упрочнения ее тремя электронами (до устойчивой структуры ксенона, № 54 в таблице Д.И. Менделеева);
— близость к магическому числу 50, характеризующему наиболее устойчивые свойства изотопов 6 элементов при наличии в атомных ядрах 2, 8, 20, 50, 82 и 126 нуклонов (нейтронов или протонов); магические ядра наиболее прочны, как прочны атомы благородных газов [3].
Химический состав антимонита и других минералов усложняют грубые механические, легко отделяемые и тонкие, трудно или совсем не отделяемые примеси. Грубые примеси обусловлены механическим захватом постороннего вещества растущим минералом, прорастанием одного минерала другим при разрушении минерала и переходом его в другой минерал или в случае зонального строения минерала, при котором отдельные слои отличаются по химическому и минеральному составу. Тонкие примеси связаны с наличием твердых растворов, изоморфным замещением или изоморфными смесями, адсорбцией ионов коллоидали. Твердые растворы — размещение кристаллической решетки растворенного вещества в растворителе, не затрагивая решетки последнего. Изоморфные смеси — замещение растворяемым веществом узлов структуры растворителя в случае близости структур кристаллических решеток.
Кварц представлен несколькими генерациями — криптозернистой (обломки среди основной массы жильного кварца),
мелко-среднезернистой (0,05-1,00 мм) призматической с антимонитом, ксеномор-фной, мелкоигольчатой. Поздний кварц гребенчатый, крупношестоватый.
Призматические кристаллы арсенопирита чаще образуют мелкую (0,005x0,04 — 0,5х0,2 мм) равномерную вкрапленность и шлироподобные гнезда в окварцованных вмещающих породах, отмечаются в микропрожилках кварца, пронизывающих антимонит, редко пойкилиговые сростки скелетных зерен арсенопирита встречаются в антимоните.
Пирит в виде изометричных зерен величиной <0,002...0,020 мм, редко до 0,5 мм (псевдоморфно замещены гетитом) развивается в окварцованных вмещающих породах; с укрупнением зерен появляются кристаллографические очертания.
Бертьерит отмечается в зернах кварца, пронизывающих антимонит; мелкие призматические кристаллы (0,03x0,05 мм).
Сурьмяные охры (стибиоконит, сер-вантит, сенармонтит) образуют маломощные прожилки мощностью 3 мм, в агрегате стибиоконига — сервантита наблюдались единичные зерна валентинита (0,02...0,2 мм). Оксиды сурьмы выполняют мелкие пустоты выщелачивания, трещинки и мик-ропоры в кварцевых прожилках и реликтовых обломках вмещающих пород, что придает им белесый либо желтый, желтокоричневый оттенок. Структуры оксидов сурьмы гелевые, аморфные, редко мелкозернистые, каемчатые, петельчатые, замещения, псевдоморфные.
Лимонит выполняет микротрещинки и стенки пустот в виде тончайших пленок и корок (<0,005...0,045 мм), чаще развит на контактах кварцевых прожилков и вмещающих метасоматитов. Гидроокислы железа локально пропитывают цемент вмещающих конгломератов.
Технологические свойства руд определяются вещественным составом, кристаллохимическими, физическими и механическими особенностями перерабатываемых минералов.
По результатам анализа 4 технологических проб химический состав сурьмя-
ных руд (%) достаточно изменчив: 8Ю2 —
46,98...74,81; А1203 - 1,87...16,00; ТЮ2
- 0,17...0,5; СаО - 0,35...1,33; М§0 -
0,16___0,33; МпО - 0,013...0,068; Ге203
(III) - 1,51____3,24; Ма20 - 0,04...1,98;
К20 - 0,39______3,16; Хп - 0,003...0,054;
РЬ - 0,001... >0,1; Си - 0,001...0,006;
Н§ - 0,0...0,02; 8общ - 0,24...12,53; А« -0,12___0,34; ЯЬ, - 0,86...34,92; ЯЬ -
7 7 7 общ 7 7 7 ОКИСЛ.
9,6...52,4; Аи, г/т — 0,2...0,217, А§ г/т — <0,13...0,80.
Элементный состав руд (табл. 3) свидетельствует об их элементной «чистоте» и отсутствии в них попутных компонентов.
Таблица 3
Результаты полуколичественного спектрального анализа руд, %
Элемент Содержание Элемент Содержание
Серебро 0,000005...0,00002 Молибден 0,0001
Мышьяк 0,2 Марганец 0,01...0,02
Барий 0,03...0,07 Никель 0,001
Бериллий 0,00003...0,0003 Ниобий -
Висмут 0,00002...0,0001 Свинец 0,001
Кобальт 0,00007 Олово 0,0001
Медь 0,001...0,002 Скандий 0,0002...0,0003
Хром 0,02...0,03 Титан 0,1...0,3
Церий 0,007 Ванадий 0,003...0,005
Кальций 0,3...0,5 Вольфрам 0,001...0,007
Галлий 0,0003...0,0007 Иттрий 0,001...0,003
Германий 0,0001...0,0002 Иттербий 0,0001...0,0003
Лантан 0,005 Цинк 0,005
Литий - Ртуть 0,01...0,02
По результатам количественных анализов содержание мышьяка не превышает 0,25 %, ртути—0,01...0,02 %, золота— 0,2 г/т, достигая в отдельных пробах 1,8 г/т. Корреляция между содержаниями золота и сурьмы незначима (К = 0,18), что свидетельствует о формировании этих элементов в разные стадии процесса рудообразования. Извлечение золота в гравитационный концентрат составляет 12,8 %, во флотационный — 19,9 %.
Зона окисления на месторождении проявлена до глубины 10___15 м от повер-
хности. Массивные жильные и прожилко-во-вкрапленные руды отличаются степенью окисленности. Складированные в воздушном пространстве прожилково-вкраплен-
ные руды подвержены быстрому окислению. При флотации окисленные формы сурьмы в значительной части уходят в хвосты (содержание ЯЬ в хвостах 1,42 %). В общих отвальных хвостах содержание ЯЬ составляет 0,44 %.
Физические свойства исходной руды: удельный вес — 2,64 г/см3, насыпной вес —
1,75 г/см3, пористость — 33,7 %. Крепость руды определена по ГОСТу 21153.1, коэффициент крепости 8 (руды средней крепости).
Согласно табл. 4, гранулометрический состав и распределение сурьмы по классам крупности благоприятствуют эффективному использованию в процессе переработки минерального сырья методов рудоподго-товки.
Таблица 4
Распределение сурьмы по классам крупности (пробы ТП-1, 2006 г, ТП-2,ТП-1)
Классы, мм Выход,% Содержание вЬ, % Извлечение вЬ, %
-75 + 40 [3,4] - (58,07) - 71,23 [18,67] - (5,29) - 34,35 [17,3]-(56,85) - 71,03
-40 +20 [53,0] - (24,84) - 16,77 [3,67] - (6,22) - 34,86 [54,0] - (28,52) - 16,98
Окончание табл. 4
Классы, мм Выход,% Содержание Sb, % Извлечение Sb, %
-20+10 [27,2] - (6,54) - 4,64 [4,31] - (3,54) - 28,20 [15,7] - (4,26) - 3,77
-10+5 [3,4] - (2,87) - 2,39 [2,54] - (3,74) - 33,87 [2,4] - (2,04) - 2,35
-5 + 2,5 [2,7] - (1,13) -1,06 [2,61]-(4,19) -33,54 [1,9] - (0,92) -1,01
-2,5 [10,3] - (6,54) - 3,91 [38,62] - (6,06) - 42,85 [7,7] - (7,41) - 4,85
Итого 100 [3,66] - (5,40) - 34,45 100,00
По пробам лабораторно-техиологичес-ких исследований выход класса +20-75 мм составляет 56...88,0 %, в котором сосредоточено 71... 87 % массы антимонита. Эти показатели еще более высоки при учете класса +10-75. При этом количество антимонита в более мелких классах крупности вне зависимости от исходного количества полезного минерала в руде относительно равномерное. Гравитационный анализ рас-классифированной руды указывает на возможность применения гравитационных методов дезинтеграции; содержание сурьмы в тяжелой фракции достигает 46%.
Таким образом, сурьмяные руды месторождения представлены одним технологическим и типом, и сортом. Выделение окисленных руд в самостоятельный сорт ввиду их ограниченности нецелесообразно. Минералого-техноло-гические свойства сурьмяных руд позволяют в процессе предварительного концентрирования эффективно использовать сортировку, тяжелосредное обогащение, методы электродинамической сепарации.
Выполненные недропользователем исследования свидетельствуют, что указанными методами объем переработки руды сокращается в четыре раза при извлечении сурьмы в промпродукты до 94 % . Дальнейшую переработку обогащенных продуктов и класса минус 2 мм исходной руды рекомендовано осуществлять по гравитационно-флотационной схеме.
Технологические свойства руды, определяющие технологию обогащения сурьмяных руд, включают:
— способность рудных минералов, в отличие от вмещающих пород, издавать ха-
рактеристическое излучение при воздействии на них рентгеновских лучей;
— контрастный удельный вес рудных минералов;
— гидрофобность рудных минералов.
Рентгенорадиометрическое свойство
рудных минералов легло в основу рентгенорадиометрической сепарации (РРС), контрастное отличие объёмных весов рудных и нерудных минералов обусловило применение обогащения в тяжёлых средах, отсадки и классификации, а гидрофобность рудных минералов использована при флотации.
По сравнению с ручной сортировкой естественные технологические свойства руды обеспечивают получение на основе «сухой» технологии обогащения методом РРС сурьмяных концентратов более высокого качества. Теоретически оценка концентрации Sb в сепараторе производится способом спектральных отношений через аналитический параметр Р:
PSb=f(CSb)=NSb /Ns+Npe, (1)
где Ngb и NFe — количество импульсов, регистрируемых от руды в аналитической области ХРИ Sb (SbKa = 26,4кэВ) и Fe (FeKa = 6,4кэВ);
Ng — количество импульсов первичного спектра рассеянного рентгеновского излучения (рентгеновская трубка БХВ-10, анод
— Ве), отраженное рудой.
Этот метод, благодаря высокой контрастности свойств руд и пород, обеспечивает:
— покусковую сепарацию и предварительное обогащение руды в целом;
— позволяет с высокой эффективностью реализовать технологию предварительного обогащения руды, управлять качеством и количеством товарных концентратов (Sb > 45...50 %), обогащенных продуктов
(Sb = 25...30 %) и хвостов; продукт и концентрат являются товарной рудой, а хвосты используются для производства щебня;
— несортируемый класс -20+0 мм (как первичный, так и вторичный) представляет отдельный продукт, который складируется и постепенно подшихтовывается к обогащенным продуктам, увеличивая общее количество товарной продукции;
— оперативное реагирование на качество добываемых руд (бедные руды подвергаются одной стадии сепарации, богатые
— двум), использование не только бедных, но и забалансовых руд (в опытной схеме эффективный порог содержания Sb опускается до 0,25 %, а концентрация в хвостах — падает до 0,14 %). Эта особенность способствует максимальному использованию недр, исключает селективную добычу руд в карьере, оптимизирует транспортные расходы.
По результатам изучения вещественного состава и технологических свойств сурьмяных руд (в т.ч. полупромышленных испытаний) разработан технологический регламент, включающий высокоэффективные методы рентгенорадиометрической (РРС) и тяжелосредной (ТСС) сепарации. Они позволяют на начальной стадии переработки руд удалить до 75 % пустой породы.
Рудоподготовка включает доставку из 5 небольших карьеров глубиной до 30...50 м автосамосвалами руды фракции -500 мм, загрузку ее в бункер, подачу пластинчатым питателем в щековую дробилку и на агрегат сортировки с инерционным грохотом, грохочение на фракции -150+50 мм, -50+20 мм и -20 мм. Руда класса -150+50 мм поступает на РРС в два комплекта аппаратов СРФ 4-150М, класса -50+20 мм в восемь комплектов аппаратов СРФ 4-50М. Хвосты РРС по содержанию сурьмы являются отвальным продуктом. Концентрат РРС и класс исходной руды -20 мм автотранспортом раздельно доставляются на обогатительную фабрику, где объединяются, проходят через щековую дробилку и грохот (класс -20 мм + 2 мм). Затем этот класс подвергается
ТСС на модульной тяжелосредной установке, продукты I стадии дробления, концентраты РРС и ТСС объединяются, дробятся в щековой дробилке и подлежат грохочению. Последующее измельчение проводится в шаровой мельнице (класс -10 мм). Далее начинается этап обогащения.
Примечательно, что природные и технологические свойства руд не требуют формирования шихты, а технология рудо-подготовки согласуется с результатами параллельных технологических исследований [8, 10, 11]. Эффективность применения РРС обусловлена специфической реакцией оригинальной кристаллической решетки сурьмы только на рентгеновское излучение. Поскольку эффекты такого воздействия других энергий не изучены, перспективы применения иных методов электродинамической сепарации заманчивы. Еще более экзотичной представляется технология прямого получения даже на самых мелких природных объектах сверхчистой сурьмы из окисленных руд, основанная на биохимических процессах, совершаемых бактериями; такие «работяги» открыты в СССР еще в 1974 г.
Прорыв в технологии рудоподготовки кварц-антимонитовых руд обеспечил существенное снижение современных требований к минеральному сырью. Еще 5...10 лет назад промышленными считались руды со средним содержанием сурьмы 8...10 %. В 2006 г. кондициями по Жипкошинскому месторождению определено минимальное промышленное содержание сурьмы в под-счетном блоке 4,0 %. Современными постоянными разведочными кондициями определены параметры:
для балансовых запасов в контуре карьера:
— бортовое содержание сурьмы для оконтуривания рудных тел по мощности —
0,7 %;
— минимальная мощность рудного тела
— 2 м;
— максимальная мощность прослоев пустых пород и некондиционных руд, включаемых в подсчет запасов —2 м;
— при мощности рудного тела меньше
минимальной применяется метропроцент, равный 1,4;
для забалансовых запасов :
— к забалансовым запасам в контуре карьера относятся запасы в блоках с содер-жаниемсурьмы0,5...0,7 %;
— к забалансовым относятся также запасы, оконтуренные по бортовому содержанию сурьмы 0,7 %,за пределами границ карьеров.
Можно предположить, что в результате «доработки» технологии переработки сырья в эксплуатационных кондициях отпадет не-
обходимость в выделении в границах карьера забалансовых руд, а бортовое содержание понизится до 0,3...0,4 %.
Таким образом, жильные и штокверко-вые руды месторождений Восточно-Забайкальской сурьмяной провинции, благодаря простому антимонит-кварцевому составу и высокой контрастности физических свойств минералов, представляют единый технологический сорт, который еще на этапе рудоподготовки позволяет получить требуемое качество рентабельного сурьмяного концентрата.
Литература
1. БетехтинА.Г. Курсминералогии: учебник. — М.: Госгеолтехиздат, 1956. — 558 с.
2. Годовиков, А.А. Минералогия: 2-е изд. перераб. и дои. — М.: Недра, 1983. — 647 с.
3. Детская энциклопедия: в 12 т. Т. 3. Вещество и энергия / науч. ред. И.В. Петрянов. — М.: Педагогика, 1973. — 544 с.
4. Изоитко В.М. Технологическаяминералогияи оценкаруд. — СПб.: Наука, 1997. — 582 с.
5. Лебедева С.И. Микротвердость минералов. — М.: Недра, 1977. — 118 с.
6. Павленко Ю.В., Поляков О.А. Восточно-Забайкальская сурьмяная провинция // Вестник ЧитГУ. - 2010. — №9,— С. 77-84.
7. Павленко Ю.В. Глубинное строение и минерагения Юго-Восточного Забайкалья. — Чита: ЧитГУ, 2009. - 200 с.
8. Сергеенко Е.Н. Обоснование экологической безопасности рентгенорадиометрической сепарации сурьмяных руд Восточного Забайкалья: автореф. дне. ... канд. техн. наук: 25.00.36. — Чита, 2009. — 21 с.
9. Смольянинов Н.А. Практическое руководство по минералогии: учебник. — М.: Госгеолтехиздат, 1955. — 432 с.
10. Соложенкин П.М., Бондаренко Е.В., Чертогова Е.В. Обогащение сурьмяных руд Забайкалья. — М.: Обогащение руд. — 2008. — №1. — С. 15-19.
11. Тюменцев Ю.А. Предпроектная сравнительная оценка эффективных методов обогащения кварц-антимонитовыхруд месторождения Жипкоша: автореф. дне. ... канд. техн. наук: 25.00.13.
— Чита, 2009. — 23 с.
Коротко об авторах____________________________________________________________Briefly about the authors
Поляков О.А., соискатель, Читинский государс- О. Polyarov, post-graduate student, Chita State Uni-твенныйуниверситет(ЧитГУ) versity
Служ. тел.: (3022) 35-25-72
Научные интересы: методы обогащения различ- Scientific interests: methods of mineral products en-
ных видов минерального сырья richment
Павленко Ю.В., д-р геол.-минер. наук, профессор, Yu. Pavlenko, doctor of geology and mineralogical sci-
Читинский государственный университет (ЧитГУ) enees, professor, Chita State University
Служ. тел.: (3022) 35-32-02
Научные интересы: мелко-среднемасштаное гео- Scientific interests: small-and middle-scale geologic логическое картирование, прогнозирование, поис- mapping, prognosticating, exploration and mineral de-ки. разведка месторождений_______________________posits prospection_________________________
