Особенности минералогического изучения руд

© Е.Г. Ожогина, O.A. Якушина, A.B. Иоспа, 2014

УДК 549.08:550.835.8

Е.Г. Ожогина, О.А. Якушина, A.B. Иоспа

ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ РУД

Б промышленную переработку все шире вовлекаются низкокачественные сложные руды полиминерального состава, поэтому необходимо их всестороннее детальное изучение для получения наиболее полной и достоверной информации о минеральном составе и морфоструктурных характеристиках, которые определяют качество сырья. Применение комплекса физических методов исследования позволяет успешно решить эти задачи с учетом специфических особенностей руд, создающих определенные методические трудности при лабораторных исследованиях. Ключевые слова: методы исследования, минеральный состав, морфоструктурные характеристики, качество сырья, руды, черные металлы, легирующие металлы.

Обеспечение развития и воспроизводства минерально-сырьевой базы страны ставит новые научные и прикладные, практические проблемы. Трудно ожидать открытия сегодня новых крупных месторождений, и прирост запасов может быть обеспечен вовлечением в переработку нетрадиционных видов сырья резервных, забалансовых месторождений, ранее считавшихся неперспективными, использованием инновационных экологически дружественных схем комплексной технологической переработки сырья и утилизации отходов производства, обеспечивающих извлечение всех полезных компонентов с минимальными потерями.

Следует понимать, что сегодня значительно изменилось качество минерального сырья. Это низкокачественные руды полиминерального состава. Рудные минералы в них имеют достаточно сложные морфоструктурные характеристики: не только тесные срастания рудных фаз как между собой, так и с породообразующими минералами, неравномерный, нередко достаточно тонкий гранулярный состав, а также неоднородность зерен рудных

минералов. Полезный элемент может присутствовать в нескольких минеральных фазах, тесно ассоциирующих как между собой, так и с другими рудооб-разующими минералами. Кроме того, специфические особенности состава и строения руд (присутствие тонкодисперсных и аморфных фаз, близость физических свойств рудообразующих минералов, неоднородность зерен промышленно ценных минералов), создают определенные методические трудности и осложняют проведение прикладных минералогических исследований [1-3], в задачи которых входит:

- определение минерального состава, в т. ч. выявление и идентификация полезных и вредных минералов и их ассоциаций, количественная оценка всех рудообразующих фаз;

- определение морфоструктурных характеристик, характера взаимоотношения минералов и их гранулярного состава;

- определение реального состава и строения минералов;

- определение физических и физико-химических свойств минералов.

Решение этих задач в определенной степени приводит к оценке качества

минерального сырья. Практика показывает, что минералогические исследования востребованы на всех стадиях геологического изучения и освоения минерально-сырьевых объектов. Следует отметить тот факт, что традиционного изучения руд черных и легирующих металлов методами оптической микроскопии, как правило, недостаточно для решения геологических и технологических задач. Поэтому уже на ранних стадиях изучения месторождений (ру-допроявлений) становится необходимым проводить комплекс минералого-аналитических работ, позволяющий получить полную (необходимую и достаточную) информацию о руде.

Прогресс в области познания реального состава и строения рудных минералов и их ассоциаций, развитие аппаратурной базы и методов минералогического анализа, диктует изменения в подходах к оценке качества сырья минералогическими методами. Глубокое изучение руд железа, марганца, хрома, титана, в том числе техногенного генезиса, обусловленное их сложным мор-фоструктурным составом, неизбежно приводит к использованию широкого комплекса методов, для некоторых из которых потребовалась адаптация к практике минералогических работ [1, 2]. Так, введение рентгеновской томографии позволило четко выявить характер срастания силикатов и карбонатов марганца в рудах отечественных месторождений и доказать, что тонкодисперсная составляющая окисленных марганцевых руд, по-существу, всегда представляет собой рудный полиминеральный агрегат с переменным содержанием гидроксидов и оксидов марганца, иногда железа [3]. Не менее важные результаты получены при изучении окисленных фосфористых руд Порожинского месторождения, в которых содержание апатита достигает 11 %. Методами оптической микроско-

пии удается обнаружить единичные зерна апатита игольчатой формы в псиломелане, что подтверждено мик-рорентгеноспектральным анализом, выявившим фосфорсодержащие фазы.

Для выявления локализации и морфологии выделений апатита в руде нами применен комплекс из оптико-минералогического (ОМ), рентгенографического фазовогой (РФА) и рент-генотомографического (РТ) методов. Отобранные под стереоскопическим бинокулярным микроскопом желваки, имеющие по данным РФА апатит-кварцевый состав и содержащие рент-геноаморфную фазу, были исследованы методом рентгенотомографии, который позволил установить особенности строения апатита. Выяснилось, что апатит совместно с опалом и кварцем образует тонкодисперсные агрегаты, сохраняющие кристаллографическую псевдогексагональную форму, причем внешняя оболочка таких агрегатов толщиной до 100 мкм всегда сформирована опалом, который «маскирует» собственно апатит.

Установленные особенности срастания апатита, кварца и опала имели практическое значение, т.к. позволили объяснить невозможность селективного выделения апатита в технологических процессах методами рентгенорадио-метрической сепарации и флотации.

В практике минералогических работ все шире используются количественные методы анализа. В таких рудах количественно оцениваются не только содержание минералов, но и их гранулярный состав, морфометрические характеристики и свойства. В определенной степени это способствует более строгому выявлению типоморфных минералов и минеральных ассоциаций, т. е. решению поисковых задач (генетическая минералогия), а, с другой стороны, повышает значимость минералогических работ по оценку качества полезных иско-

паемых с последующей разработкой эффективных технологий их передела.

Необходимо отметить, что широкое использование количественных методов в значительной степени повысило уровень минералогических исследований. Полученная сегодня информация о составе и строении руд железа, марганца, хрома, титана изученных ранее сырьевых объектов, отличается большей полнотой и достоверностью. Наглядным примером являются результаты минералогического анализа титано-цирконие-вых россыпных руд. До конца прошлого века основным методом определения минерального состава ТЬ7г песков был оптико-минералогический. Обязательным условием работ было определение химического состава пробы.

Основной трудностью изучения их минерального состава традиционными оптическими методами является сложность состава и крупность слагающих руду минералов (присутствие, как правило, 15-20 рудообразующих минералов). Основные рудные минералы россыпных титано-циркониевых песков сосредоточены в классе крупности менее 0,05 мм. В значительной степени затруднительна их визуальная диагностика, а, следовательно, и определение содержания минералов (хромшпинели-

1. Ожогина Е.Г., Рогожин A.A. Применение комплекса минералого-аналитичес-ких методов для технологической оценки руд черных и цветных металлов // Разведка и охрана недр. 2005. №4. С. 33-36.

2. Ожогина Е.Г., Якушина O.A., Мош-кова М.В. Метрологическое обеспечение минералогических исследований полезных ископаемых: состояние и перспективы //

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

дов, кианита и анатаза). При этом методами ОМ невозможно определить степень изменения ильменита (лейкок-сенизацию) состав самого «лейкоксена», а также кварц, содержащийся в тонкодисперсном лейкоксеновом агрегате. Нами для этих целей был применен РФА и, цРТ, последний действительно выявил разницу рудных зерен черного шлиха, связанную с неравномерно протекающими процессами окисления ильменита - лейкоксенизацией.

Итак, для достоверной оценки запасов, выбора режима освоения месторождений и технологий переработки необходимо всестороннее изучение вещественного состава и морфоструктурных параметров природного и техногенного сырья в целях получения полной и достоверной информации о минеральном составе, особенности поведения минеральных фаз в технологических процессах. Минералогические исследования, выполненные как на ранних этапах ГРР, так и при лабораторных исследованиях, позволяют получить данные о составе и текстурно-структурных характеристиках (гранулярном составе и морфологии зерен), на основе которых можно проводить оценку качества руд черных и легирующих металлов и технологических продуктов из них.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Разведка и охрана недр. 2012. №1. С. 4953.

3. Yakushina O.A., Iospa A.V., Ozhogina E.G., Khozyainov M.S. Fast metal-bearing ores washability projection on X-ray Computed Tomography data / Proc. of the XV Balkan Mineral Processing Congress, BMPC-2013 (12-16 June 2013, Bulgaria), in 2 Vol.- Sofia: MUS, 2013. Vol. 1. P. 117-119 ЖШ

Ожогина Елена Германовна - доктор геолого-минералогических наук, зав. минералогическим отделом, e-mail: vims_ozhogina@mail.ru

Якушина Ольга Александровна - доктор технических наук, старший научный сотрудник, Иоспа Анастасия Владимировна - аспирантка,

Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского, Москва, Россия, e-mail: vims_ozhogina@mail.ru

UDC 549.08:550.835.8

PECULIARITIES OF METAL-BEARING ORES MINERALOGICAL STUDY

Ojogina E.G., Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, e-mail: vims_ozhogina@mail.ru Iakushina O.A., Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher, Iospa A.V., Graduate Student,

N.M. Fedorovsky Research Institute of Russia for Minerals and Raw Materials e-mail: vims_ozhogina@mail.ru

Processing of complex ores requires detailed mineralogical study for morphostructural characteristics resulting in ores technological properties and definite processing regime.

The integrated mineralogical analysis and calculations are required at early stages of studying an ore deposit (mineralization) to have exhaustive (necessary and sufficient) information on ore reserves. The studies on localization and morphology of intercalate apatite used a complex of optical-mineralogical, x-ray phase analysis and tomographic methods.

It is the wider spread practice to use quantitative methods in mineralogical analysis.

Mineralogical studies, either at early stages or in laboratory tests, allow data on ore composition and textural-structural characteristics (grain size composition and grain morphology) that set up a base for quality evaluation of ferrous metal and alloying metal ore and its derivative products.

Key words: laboratory methods, mineral composition, morphostructural characteristics, quality estimation, ores, ferrous ores, alloy ores.

REFERENCES

1. Ozhogina E.G., Rogozhin A.A. Primenenie kompleksa mineralogo-analitiches-kikh metodov dlya tekhnologicheskoi otsenki rud chernykh i tsvetnykh metallov (Application of a complex of mineralogical analytical methods in technological evaluation of ferrous and nonferrous metal ore), Razvedka i okhrana nedr. 2005, No. 4. pp. 33-36.

2. Ozhogina E.G., Yakushina O.A., Moshkova M.V. Metrologicheskoe obespechenie mineralogiche-skikh issledovanii poleznykh iskopaemykh: sostoyanie i perspektivy (Metrological provision of mineralogical analysis of minerals: state-of-the-art and potential future), Razvedka i okhrana nedr, 2012, No. 1. pp. 49-53.

3. Yakushina O.A., Iospa A.V., Ozhogina E.G., Khozyainov M.S. Fast metal-bearing ores washability projection on X-ray Computed Tomography data / Proc. of the XV Balkan Mineral Processing Congress, BMPC-2013 (12-16 June 2013, Bulgaria), in 2 Vol.- Sofia: MUS, 2013. Vol. 1. P.117-119.

ГОРНАЯ КНИГА -

Практический курс геомеханики подземной и комбинированной разработки руд

Д.М. Казикаев, Г.В. Савич 2013 г., 2-е издание 224 с.

ISBN: 978-5-98672-341-9 UDK: 622.272:622.83

Рассмотрены наиболее характерные задачи геомеханики подземной и комбинированной разработки рудных месторождений. В каждой главе изложена методика решения одной или нескольких однотипных задач, также содержится информация об их месте и значимости в общем процессе освоения рудного месторождения.

Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» направления подготовки «Горное дело».