Изучение физико-химических и технологических свойств силикатных минералов Михайловского месторождения

© Т.Н. Гзогян, С.Р. Гзогян, 2007

УДК 552.1:553.677/622.7

Т.Н. Гзогян, С.Р. Гзогян

ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИЛИКАТНЫХ МИНЕРАЛОВ МИХАЙЛОВСКОГОМЕСТОРОЖЛЕНИЯ

Семинар № 4

Смешанные железистые кварциты представляют собой несколько минералого-технологических типов и разновидностей - магнетито-вые, магнетит-гематитовые и гематит-магнетитовые, с существенным преобладанием двух последних. Сложный и непостоянный их состав вызывает необходимость изучения зависимости технологических показателей от изменения минерального состава сырья с целью выявления закономерностей. Технология переработки таких кварцитов (мокрая магнитная сепарация в слабом поле и флотационная доводка) зависит от их минерального состава, текстурно-структурных особенностей, физико-химических и технологических свойств. Как правило, в процессе минералогического изучения руды и продуктов ее переработки главное внимание обращается на промышленные минералы и минералы - носители полезных примесей. Кроме основных минералов (магнетит, гематит и кварц) в смешанных железистых кварцитах в различных количествах присутствуют и силикатные минералы (зеленая слюда и эги-рин). Присутствие силикатных минералов и их генетические особенности в основном отражаются на технологических свойствах кварцитов и результатах их переработки.

Анализ показывает, что магнетито-вый концентрат и хвосты разделения

содержат их значительное количество, например, до 10.0 % силикатных минералов переходит в концентрат, а остальные - в хвосты. Изучение возможности повышения качества магнетитового концентрата методом обратной катионной флотации показало, что силикатные минералы концентрируются в основном в камерном продукте, ухудшая его ценность [1]. Хвосты же, как сырье для получения гематитового концентрата, являются неоднородными по физико-химическим и технологическим свойствам и, кроме гематита, значительная доля в них приходится на минералы силикатного комплекса [2]. Основная масса хвостов (свыше 50 %) выделяются в первой стадии магнитного обогащения и потери железа хорошо согласуются с природным вещественным составом смешанных железистых кварцитов: значительные потери железа связаны с гематитом (от 20.77 до 27.81 %) и с силикатными минералами (от 19.59 до 21.13 %) (табл. 1).

Следовательно, дальнейшее улучшение качества магнетитового, так и получение гематитового концентратов связано с удалением из них силикатных минералов. Для изучения их физико-химических и технологических свойств в карьере были отобраны полиминеральные фракции. Чистота полученных фракций проверялась

Таблица 1

Минеральный состав хвостов первой стадии мокрой магнитной сепарации, полученных из различных типов железистых кварцитов

Магнетит Г ематит Зеленая Эгирин Карбонаты Кварц Апатит Прочие

слюда рудные

магнетитовые

5.55 16.41 14.81 5.5 8.05 49.03 0.5 0.15

5.93 14.95 14.8 8.31 7.87 47.75 0.26 0.13

4.26 20.52 12.54 6.68 6.25 49.2 0.4 0.05

5.62 24.88 12.12 6.95 4.2 45.82 0.36 0.05

2.65 20.77 13.7 5.89 5.97 50.56 0.38 0.08

магнетит-гематитовые

2.19 25.99 14.6 2.93 6.69 45.14 0.38 0.08

7.65 19.48 13.99 4.83 7.29 46.35 0.28 0.13

3.33 22.56 13.41 4.62 6.94 48.71 0.33 0.1

4.26 21.29 14.8 6.33 6.15 46.72 0.35 0.1

гематит-магнетитовые

5.1 22.32 14.5 4.68 7.35 45.5 0.4 0.15

4.32 23.33 13.9 4.7 7.88 45.54 0.33 0.1

0.94 29.98 15.61 5.47 4.36 43.11 0.48 0.05

5.1 19.16 13.51 7.35 8.57 45.77 0.4 0.1

4.9 27.81 14.63 5.12 4.21 43.0 0.25 0.08

минералогическим, химическим и рентгенофазовым анализом.

В процессе выполнения исследований применены методы гранулометрического, химического, оптико-минералогического, иммерсионного, гравитационного и магнитного анализов, изучались технологические свойства.

Главные силикатные минералы - зеленая слюда и эгирин, как правило, образуют смешанные прослои в ассоциации с рудными минералами, реже, мономинеральные прослои мощностью до 1 см, сосредоточены главным образом в рудных слойках, в меньшей мере в виде секущих прожилков и ан-гедральных участков в кварцевых слойках. Оптико-минералогическими исследованиями установлено, что характерной особенностью этих минералов является включение рудных минералов, часто дисперсных, в связи с чем, в случае включения магнетита, они попадают в концентрат, а вклю-

чения дисперсного гематита могут способствовать переходу последнего вместе с этими минералами в хвосты. Включения магнетита и гематита и тесное срастание с железной слюдой постоянны. Для зеленой слюды характерно постоянное присутствие вростков гематита, реже магнетита, часто отдельные чешуйки развиты среди кварца. Зеленая слюда часто корродируется эгирином, иногда обнаруживает незначительные следы ощелачивания с образованием псев-доморфного синего минерала группы родусит - рибекит. При этом замещенный минерал включения железорудных минералов наследует.

Размер ее зерен разнообразный от 0.01 до 4.0 мм.

Просмотр аншлифов под микроскопом показал, что она характеризуется уплощенными, чешуйчатыми и пластинчатыми формами зерен с неровными ограничениями.

Форма зерен как резко удлиненно-чешуйчатая, так и лейсто видная. Размер чешуек разнообразный от 0.003x0.01 до 0.01x0.08 мм, размер зерен от 0.01 до 4.0 мм. Имеет совершенную спайность и четкий плеохроизм от изумрудно-зеленого (Ыя = 1.657 - 1.б6з) до светложелтого (Ыр = 1.625 - 1.620).

Чистота полиминеральной фракции зеленой слюды составила 97 % (табл. 2) с массовой долей железа общего 18.4 %, минералы-примеси

представлены гематитом и магнетитом в виде тонких включений размером от 0.001 до 0.01 мм.

По оптическим свойствам, химическому составу и рентгеноструктурному анализу* зеленая слюда представляет собой разновидность магнезиально-железистых слюд, близкую к слюдам ряда биотит-флогопит. Параметры кристаллической решетки соответствуют биотиту с моноклиннопризматической пространственной группой (а = 5.31 А, в = 9.12 А, с=20.13 А, в = 99°35'). По третьему пинакоиду (001) характерна совершенная спайность и раскалывание слюды происходит в основном по спайности, поэтому плоскость (001) является наиболее характерной рабочей плоскостью где, по-видимому, размещаются атомы кислорода, алюминия, Ре+1 и группы ОН.

Эгирин встречается спорадически в виде редких прослоев, секущих прожилок, а также отдельных зерен размером до 4, средний размер - 0.09 мм. Форма зерен таблитчатая со спайностью под углом 89° по (110), поверхность зерен гладкая. Для эгирина характерен широко развитый захват рудных зерен, встречаются включения кварца и апатита. Эгирин выполняет трещины, залегает в виде гнезд, обычно развит в виде единичных зерен среди магнетита и тогда содержит включения его

зерен, почему и переходит частично в концентрат, но присутствует чаще всего как среди гематита, так и среди магнетита. Часты его скопления и на контакте с рудными прослоями. Плеохроизм почти не наблюдается. Показатели преломления - Ыр = 1.74 -1.76, Ыя = 1.77 - 1.79.

Цвет эгирина от светло-зеленого до буроватого, параметры элементарной ячейки а = 9.526 - 9.531 А, в = 8.798 - 8.802 А, с = 5.293 --5.299 А, в = 104°.

Чистота полиминеральной фракции эгирина составила 78.5 %, массовая доля железа общего в нем 23.2 %.

После изучения минералого-пет-рографических характеристик, поли-минеральные фракции были измельчены до массовой доли класса минус 0.045 мм 90 % и удельной поверхности: зеленая слюда - до 2770, эгирин - 2499, гематит - 2034 см 1/г. Определение удельной поверхности методом воздухопроницаемости выполнялось на приборе Ходакова Г. С. Удельная магнитная восприимчивость силикатных минералов в сравнении с гематитом, выделенного из этого же месторождения, измерялась пондеро-моторным методом Фарадея в интервале напряженности магнитного поля от 1000 до 10000 Э (рис). Следует отметить, что значения удельной магнитной восприимчивости силикатных минералов и гематита Михайловского месторождения выше справочных данных, что объясняется присутствием в них дисперсного магнетита. Максимум значений фиксируется при Н = 2000 Э. Приведенные данные показывают, что разница в значениях

*Рентгеноструктурный анализ выполнен на дифрактометре АДП2 - 01,трубка Ре - антикатод, Мп - фильтр, 35 кв, 15 ма, скорость 2 град/мин.

Таблица 2

Химический состав полимииеральиых фракций

Мине- рал РЄоб РЄ 1 смг РеО РЄ2О3 8102 АІ2О3 СаО МдО Т1О2 ппп К2О ^О МпО

Зеле- ная 18.7 0.2 3.4 22.96 50.1 1.2 0.6 5.4 0.04 4.3 10.05 0.07

слюда Эги- 23 5 06 0 46 33.09 54.35 0.06 0.1 0.24 0.009 0 27 0.24 10.5 0.004

рин Кварц 2.0 0.9 0.54 2.26 91.0 3.13 0.25 0.24 0.008 0.26 0.07 0.04 0.034

Таблица 3

Результаты гравитационного анализа полиминеральных фракций и хвостов

Наименование фракции Класс крупности, мм Фракция

+ 4.2 г/см3 - 4.2 г/см3

выход, % Реобщ., % выход, % Реобщ., %

Хвосты общие +0.1 0.04 60.8 1.76 11.7

-0.1+0.056 0.68 60.8 9.29 13.8

-0.056+0.045 1.18 64.9 5.16 15.2

-0.045+0.03 12.68 68.0 13.01 17.4

-0.03+0.02 3.83 67.2 13.59 13.1

-0.02+0.01 2.54 66.1 14.72 10.4

-0.01 3.12 65.8 18.40 9.8

итого: 24.07 67.0 75.93 12.7

Кварц -0.056 2,48 64,5 97,52 0,4

Эгирин -0.056 3,37 59,3 96,63 22.2

Зеленая слюда -0.056 6,67 59,8 93,33 15.8

удельной магнитной восприимчивости зеленой слюды, эгирина и гематита колеблется и удельная магнитная восприимчивость силикатных минералов в 2-3 раза меньше удельной магнитной восприимчивости гематита, что недостаточно для селективного разделения этих минералов при магнитной сепарации. Этот вывод подтверждается результатами магнитного анализа, выполненного на магнитном анализаторе -трубке Дэвиса при Н = 1200 Э на по-лиминеральных фракциях и искусственной смеси из этих минералов. Полученный продукт содержал всего 46.0-54.0 % железа общего и до 18.8 % силикатных минералов из-за высокого извлечения зеленой слюды, в сильном поле селективность разделения снижается.

Как железосодержащие минералы при обратной катионной флотации они легко переходят в камерный продукт: зеленая слюда - до 48.1, а эги-рин - до 33.4 %. Экспериментами [1, 2] установлено, что силикатные минералы флотируются эффективнее магнетита и гематита, Можно считать более вероятным хемосорбционный характер взаимодействия реагента-собирателя с силикатными минералами, что возможно при преимущественном расположении катионов железа по плоскостям раскола.

Для оценки возможности применения гравитационного обогащения был проведен гравитационный анализ по-лиминеральных фракций в сравнении с хвостами мокрой магнитной сепарации по классам крупности (табл. 3). Для

Напряженность магнитного поля, Э

Зависимость удельной магнитной восприимчивости силикатных минералов и гематита от напряженности магнитного поля

этого использовалась жидкость Кле-ричи плотностью 4.2 г/см1, в которой в тяжелую фракцию переходит гематит, магнетит и гидрооксиды железа, а в легкую - силикатные минералы и остальные. Разделение осуществлялось для классов крупности плюс 0.1 мм методом отстаивания, а для классов минус 0.1 мм - центрифугированием.

1 Гзогян Т.Н., Губин С.Л. Влияние физико-химических факторов на флотационную доводку магнетитовых концентратов.// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.-2007- в печати.

2 Гзогян Т.Н., Губин С.Л., Гзогян С.Р. и др. О формах потерь железа с отхо-

Анализ данных показал возможность удаления основной массы силикатных минералов из процесса гравитационным методом (табл. 3).

Таким образом, выполненные исследования физико-химических и технологических свойств силикатных минералов позволят разработать эффективную технологию их удаления из концентратов.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

дами обогащения.//Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2005. - №6.

3 Фостер ММ. Зеленая слюда железорудной толщи Курской магнитной аномалии. - Зап. Всес. минералог.общества. -1959 - ч.88, вып. 6. ШИН

— Коротко об авторах —

Гзогян Т.Н. - ОАО «Белмеханобр». Гзогян С.Р. - ОАО «Белмеханобр».