Прогнозная обогатимость платинометальных руд на основе минералого-технологических исследований (Гальмоэнанский массив, Камчатка)

А.П. Козлов

ПРОГНОЗНАЯ ОБОГАТИМОСТЬ ПЛАТИНОМЕТАЛЬНЫХ РУД НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ (ГАЛЬМОЭНАНСКИЙМАССИВ,

КАМЧАТКА)

Проведена оценка обогатимости платинометальных руд Гальмоэнанского ба-зит-гипербазитового массива, на основании изучения их минералогических, химических и технологических свойств.

Ключевые слова: месторождения платины, обогатимость платинометальных руд, минеральный состав руд.

Открытие и освоение уникальных россыпных месторождений платины в Корякско - Камчатском регионе в конце ХХ века позволило выделить новую платиноносную провинцию на территории Российской Федерации [1]. В настоящее время, в связи с истощением россыпей, огромный интерес представляет изучение россыпеобразующей платинометальной минерализации в зональноконцентрических базит-ультрабазитовых комплексах уралоаляскинского типа.

Геологоразведочными работами в южной части Гальмоэнан-ского базит-гипербазитового массива выделено две рудоносные зоны с весьма неравномерным (бессистемным по В.И.Смирнову) распределением платины, значительными колебаниями мощности рудных тел и содержаний элементов платиновой группы (ЭПГ) в них. Количественная оценка прогнозных ресурсов, статистическим методом без геометризации рудных тел и расчетом средневзвешенного содержания платиноидов на длину интервалов опробования, показала наличие здесь большеобъёмного месторождения со средним содержанием платины - 1,5-2,5 г/т. Основной проблемой, для оценки значимости платинометального оруденения, является отсутствие в мировой практике аналогов промышленного освоения таких объектов, поэтому обоснование прогнозной обогатимости руд является важнейшим этапом принятия решения по дальнейшей разведке и освоению месторождения [2].

Целью настоящей работы являлась оценка обогатимости платинометальных руд Гальмоэнанского базит-гипербазитового мас-

сива, на основании изучения их минералогических, химических и технологических свойств.

Задачи исследований сводились к следующему:

- определить содержание элементов платиновой группы в рудах и горных породах;

- изучить минеральный состав и текстурно-структурные особенности руд;

- изучить гранулометрический состав и морфологию выделений платиносодержащих минералов;

- выделить технологические свойства платиносодержащих минералов;

- прогноз технологических показателей при обогащении руд.

Платинометальное оруденение приурочено к дунитам ядра

массива. В состав дунитов кроме оливина входят: серпентиновые минералы (4 - 40 %), хромшпинелиды (0,4 - 3 %), магнетит и бру-сит (1 - 2 %), хлорит (до 5 %) и клинопироксен (до 1%).

Для исследования были отобраны 14 минералоготехнологических проб (МТП) в пределах основного рудного тела, отражающих важнейшие с точки зрения платиноносности типы пород и руд. Кроме типовых МТП, исследования проводились на пяти малых минералогических пробах характеризующих основные разновидности хромититов: шлировый, жильный, брекчиевый, гус-товкрапленный и вкрапленный. На этих пробах был выполнен тот же объем исследований, что и на МТП, включая тестирование технологических свойств [3]. Аналитические исследования были выполнены в лаборатории ЗАО «Механобр-Аналит».

Для определения содержания ЭПГ в пробах использовано несколько способов: 1) прямое определение в руде путем пробирного анализа трех навесок, приготовленных по стандартной методике; 2) прямое определение при анализе методом ISP-MS; 3) определение содержания металла расчетным путем по результатам пробирного анализа технологических продуктов разделения проб на фракции по плотности минералов.

Степень аппроксимации определения содержаний платины в пробах методом ISP-MS довольно низкая. Расхождение объясняется малой величиной аналитической навески (5-50 мг) при анализе пробы и невозможностью дезинтегрировать металлические зерна самородных платиноидов до ультратонких размеров.

По результатам прямого пробирного анализа руды установлены значительные коэффициенты вариации в параллельных навесках, которые увеличиваются одновременно с ростом содержания Pt в руде. Так, при содержании платины в десятые доли г/т коэффициенты вариации колеблются от 5,6% до 27%, а в самых богатых пробах (до 120 г/т) достигают 62 - 100%.

Самые надежные определения содержания платины в МТП получены по технологическому балансу. При этом извлечение платины в надрешетный продукт рассева (+ 0,1мм) колеблется от 17% до 70%, а содержание Pt может достигать больших величин (сотни

- тысячи г/т). Анализ полученных результатов показывает, что неравномерности в распределении платины вызваны крупными минеральными частицами ЭПГ, которые фиксируются в богатых пробах и вносят основную неравномерность распределения платины в руде.

Содержания других платиноидов и золота в пробах значительно ниже платины. В богатых пробах кривая хондрит-нормализованного распределения благородных металлов имеет классический М-образный профиль, с платиновым и иридиевым максимумами. В пробах с пониженными и фоновыми концентрациями распределение благородных металлов приближается к хондритовому. В них отсутствует иридиевый максимум, а платиновый максимум увеличивается одновременно с повышением содержания хрома. В целом, можно констатировать наличие двух минералогогеохимических типа руд: 1) с высоким содержанием ЭПГ - ириди-сто - платиновый; 2) в рудах с низкими и фоновыми содержаниями

- платиновый.

Минеральный состав руд Гальмоэнанского массива приведен в табл. 1. Наиболее важной является система сплавов Pt (1г,КЪ) - Fe -Си, № (Со)поскольку в ней сосредоточено более 90 масс.% платиноидов. Исследованиями установлен практически полный ряд сплавов от самородного железа до самородной платины. В этом ряду максимумы составов сплавов отвечают изоферроплатине и тетраферроплатине. Вторые по значимости и распространенности сплавы с примесью меди и никеля (минералы - туламинит, никель-ферроплатина). Медно-платиновые сплавы образуют третью группу, где в настоящее время установлен только один минеральный вид - хонгшиит РЮи.

Таблица 1

Распределение минеральных форм платины в рудах Гальмоэнанского массива

Тип руд Количество МТП в выборке Изофер- роплати- на, PtзFe Тетра- ферро- платина, PtFe Сперри- лит, PtAs2 Тулами- нит, Р^еСи Платино- медные сплавы, (Р^Си) Прочие

Богатые 3 51,7 13,2 13,8 13,5 6,4 1,4

Рядовые 4 57,0 18,4 11,0 7,8 2,6 3,2

Бедные 7 57,5 18,3 11,5 7,9 3,0 1,8

Из сульфо-арсенидов основным выделяется сперрилит PtAs2. Всего в составе платиноидов установлено более 20 минеральных форм [4]. Следует отметить, очень важную закономерность, в бедных и рядовых рудах минеральный состав одинаковый, а в богатых уменьшается количество тетраферроплатины и изоферроплатины с параллельным ростом туламинита, сперрилита и платино-медных сплавов. Разнообразие минерального состава в МТП, также подчиняется правилу - чем богаче проба, тем более разнообразен состав платиносодержащих сплавов и сульфоарсенидов, появляются вис-мутиды и теллуриды. Это ещё раз подтверждает выделение двух минералого-геохимических типа рудных ассоциаций в составе платинометального оруденения: платинового (бедного) и иридисто -платинового (богатого).

Главным технологическим свойством установленных в руде платиносодержащих минералов является высокий удельный вес, а значит основным методом извлечения платиноидов будет гравитационное обогащение. В связи с этим, детально были изучены гранулометрия и морфометрия минералов ЭПГ. Результаты ситового анализа минералов ЭПГ в рудах Гальмоэнанского массива отражены на рис. 1. Гистограммы количественного и массового распределения платиноидов по крупности зеркально противоположны. С одной стороны, руды можно отности к тонковкрапленным, поскольку количественная доля частиц платиноидов крупностью < 20 мкм составляет 53 %. Однако при этом, массовая доля этих частиц, определяющая неизбежные потери платины при гравитации, составляет только 12%. Средний размер зерен минералов ЭПГ в руде составил 175 мкм, а средняя масса одного зерна определена, как 0,1 мг.

Диапазон крупности зерен, мкм

Рис. 1. Количественное и массовое распределение зерен платиноидов в рудах Гальмоэнанского массива

Зависимость между гранулометрическими характеристиками минералов ЭПГ и содержанием платины в пробах описывается степенными функциями с достаточно высокими коэффициентами детерминации. Несмотря на огромное количество мелких и тонких выделений МПГ в руде, основное количество металла, как уже сказано, связано с относительно крупными выделениями минерала.

С ростом размера частиц, меняется их морфология в сторону изометризации. Масса зерен платиноидов, извлеченных из проб руды, значительно ниже, чем должна быть у кубических зерен того же размера, что объясняется изометричными очертаниями зерен, многочисленными ветвеобразными ответвлениями и выступами, а также многочисленными включениями породообразующих минералов.

Кристаллохимически упорядоченная изоферроплатина анти-ферромагнитна, чистые платино-медные сплавы парамагнитны с очень низкой магнитной восприимчивостью, поэтому магнитные свойства минералов ЭПГ определяются присутствием в сростках ферромагнитных минералов, к которым относятся магнетит, тула-минит, тетраферроплатина и все неупорядоченные сплавы, содержащие железо.; Следует отметить, что магнитными свойствами в рудах обладает 41,7 масс.% платиносодержащих минералов, 43,9 масс. % обладают парамагнитными характеристиками и только 14,4 масс.% минералов немагнитные. Но магнитная восприимчивость минералов платино-железистого состава практически перекрывается с полями магнитных свойств основных породо- и рудообразующих минералов, поэтому использование магнитной сепарации для выделения платиноидов из руд признано нецелесообразным.

Таблица2

Результаты обогащения платинометальных руд Гальмоэнанского массива

Тип руд Количество МТП в выборке Выход концентрата, % Среднее содержание, Pt г/т Извлечение, %

По балансу Концен- трат Хво- сты в кон-цен-трат в хвосты

Богатые 3 2,28 32,34 1737,0 1,89 93,95 6,05

Рядовые 4 4,05 1,00 22,35 0,24 71,69 28,31

Бедные 7 1,67 0,11 4,02 0,05 47,27 52,73

Содержание платины, г/т

Рис. 2. Зависимость извлечения платины в гравитационный концентрат от содержания в рудах и размера зерен минералов ЭПГ

Технологические свойства руд при исследовании МТП определялись по результатам гравитационной сепарации. Все МТП были измельчены до крупности менее 0,5 мм и обогащались на концентрационном столе СКЛ-2М в примерно одинаковых режимах, вследствие чего возможно проведение сопоставления проб между собой (табл. 2).

Извлечение платины в гравитационный концентрат находится в прямой зависимости от ее содержания в пробах. Зависимость извлечения от гранулометрических характеристик минералов ЭПГ описывается степенными функциями с высокими коэффициентами детерминации (рис. 2).

На основе статистических данных распределения зерен платиноидов по классам крупности, максимальный размер зерен МПГ в рудах Гальмоэнанского массива составил 3,2 мм, что и является крупностью начала их раскрытия при измельчении. Ожидаемая масса самородков до 2,5 г. Вероятность обнаружения крупных самородков не нулевая, однако их доля в общей массе металла исчезающе мала.

Максимально возможное прогнозируемое извлечение платиноидов из руд Гальмоэнанского месторождения находится в диапазоне 70 - 94 % в зависимости от качества исходной рудной шихты.

Гистограмма массового распределения минералов ЭПГ по крупности носит модальный характер с двумя максимумами -400+200 мкм и -120 +80 мкм, т.е. к частицам именно этой крупности наибольшая массовая доля платины. Таким образом, для обогащения руд Гальмоэнанского месторождения можно рекомендовать стадиальное раскрытие руды до крупности -10, -5, (-3), -0,5 и -0,074 мм с гравитационным обогащением измельченного продукта после каждой стадии.

В целом, изучение минералого-технологических проб, отобранных в различных точках платиноносной зоны, позволило получить статистически достоверный материал и составить обобщенную картину прогнозной обогатимости платинометальных руд Гальмоэнанского массива. Это особенно важно, на этой стадии изучения объекта, поскольку позволяет подготовить техникоэкономическое обоснованние целесообразности вовлечения в переработку, этого нового, ранее не эксплуатировавшегося типа платинометальных руд.

1. Корякско-Камчатский регион - новая платиноносная провинция России / ред. Зайцев В.П., Литвинов А.Ф., Ланда Э.А. С-Петербург, 2002, 383 с.

2. Сидоров Е.Г., Толстых Н.Д., Козлов А.П. Рудная платина Гальмоэнанского массив. Вестник ТомскГУ, 2003, № 3, с.291-293.

3. Козлов А.П. Платинометальные месторождения Сейнав-Гальмоэнанского рудного узла (Корякия). «Геология и разведка», 2007, № 5, с.47 - 51.

4. Толстых Н.Д., Сидоров Е.Г., Видик С.В., Козлов А.П., Вильданова Е.Ю. Минералого-геохимические особенности минералов платиновой группы россыпного месторождения р.Левтыринываям // Петрология и металлогения базит-гипербазитовых комплексов Камчатки. М.: Научный Мир, 2001, с.94-114. ііїгл=і

Kozlov A.P.

FORECAST REFINEMENT OF PLATINUM-METHYLATION ORES ON THE BASE OF MINERALOGICAL AND TECHNOLOGICAL STUDIES

An estimation of refinement ofplatinum-methylation ores of Galmoanansky basite-hyperbasite rock mass on the base of the studies of its mineralogical, chemical and technological properties is carried out.

Key words: platinum deposit, refinement of platinum-methylation ores, mineral compound of ores.

— Коротко об авторе ---------------------------------------------

Козлов А.П. - старший научный сотрудник, кандидат геологоминералогических наук, Институт проблем комплексного освоения недр РАН (ИПКОН рАн), e-mail: kozap@mail.ru

А