Файл: Пирогов, Б. И. Минералогическое исследование железных и марганцевых руд.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 112

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Б-И-ПИРОГОВ, ВВПИРОГОВА

МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ

ЖЕЛЕЗНЫХ

И МАРГАНЦЕВЫХ РУД

МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ

ЖЕЛЕЗНЫХ И МАРГАНЦЕВЫХ РУД

Г

м т р

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А»

М О С К В А 1973

Гос.

пуб личная

научно-

ни

чая

бибпио-онй

,С Р

Æ . ЭКЗЕМПЛЯР

ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА

SS-//

-3 / S 3 S

Пирогов Б. И., Пирогова В. В. Минералогическое исследование железных и марганцевых руд. М., «Недра», 1973, 216 с.

В книге рассмотрены особенности вещественного состава желез­ ных и марганцевых руд различных генетических типов.

Приведена краткая характеристика различных видов проб и определено их назначение. Большое внимание уделено методике изу­ чения минерального и химического составов, текстурно-структурных признаков, форм проявления ценных и вредных компонентов, раскры­ тия минералов.

На примере магнетита, гематита (мартита), гидроокислов же­ леза, фосфатов сделана попытка выявить и изучить методами мине­ ралогического анализа закономерности поведения минералов при обогащении железных и марганцевых руд различными методами.

Рассмотрены вопросы минералого-петрографического контроля на обогатительной фабрике для обогащения железистых кварцитов

Кривбасса.

Книга рассчитана на обогатителей-технологов и исследователей, минералогов-петрографов исследовательских и производственных ла­ бораторий, а также может быть полезна студентам геологических и горных вузов.

Таблиц 51, иллюстраций 53, список литературы — 84 назв.

© издательство „ Н Е Д Р А ” , 1 9 7 3

«

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие черной металлургии СССР связано с рез­ ким увеличением добычи железных и марганцевых руд, под­ лежащих обогащению. Предполагается, что в 1980 г. количество железных руд, подвергающихся обогащению, увеличится. Прак­ тически обогащению подвергаются все добываемые руды мар­ ганца.

В связи с вовлечением в эксплуатацию новых месторождений

исовременными требованиями к технологической оценке железных

имарганцевых руд необходимо наиболее глубокое и всестороннее изучение их минерального состава, текстурно-структурных призна­ ков и физико-механических свойств. Недооценка углубленного изу­ чения вещественного состава руд нередко приводит к технологиче­ ским просчетам.

Минералогический анализ является одним из основных видов

исследования руд. Практика изучения вещественного состава руд в связи с их обогащением показывает, что ограничиваться только исследованиями химического состава нельзя. Недостаточно знать, что та или иная руда имеет какое-то содержание железа или мар­ ганца, гораздо важнее определить, в состав каких минералов оно входит. Большое значение при этом придается комплексному изу­ чению руд, содержащих помимо основного промышленно цен­ ного компонента примеси других элементов, пригодных для само­ стоятельного промышленного использования. Успех в познании минерального состава и текстурно-структурных признаков руд, физических свойств отдельных минералов, определяющих эффек­ тивность их разделения при обогащении, комплексность извлечения элементов зависит от того, насколько правильно будут подобраны и применены современные методы исследования. С помощью ми­ нералога могут быть глубоко изучены особенности поведения минералов в технологической схеме обогащения, выявлены при­ чины потерь ценных элементов, характер и поведение вредных примесей.

Основными задачами изучения вещественного состава желез­ ных и марганцевых руд являются:

выявление и изучение характерных особенностей веществен­ ного состава руд, а также основных геолого-минералогических факторов, определяющих их поведение при различных методах обогащения;


определение теоретически возможных показателей обогащения; обоснование метода и технологической схемы обогащения руд

сполучением определенных технологических показателей.

Взависимости от применяемых технологических схем в состав продуктов обогащения могут входить различные минералы, кото­ рые и определяют ход технологического процесса, поэтому при

оценке руды и выборе метода ее обогащения характер распреде­ ления ценных компонентов имеет первостепенное значение. Знание количественных соотношений минералов в соответствии с особен­ ностями их свойств и вкрапленностью необходимо для правиль­ ного выбора метода и принципиальной схемы обогащения. При выбранной технологии обогащения минеральный состав руды опре­ деляет прежде всего максимально возможные (теоретически до­ стижимые) качество концентрата, его выход и извлечение ме­ талла. По содержанию вредных примесей, наряду с содержанием ценного компонента, определяют сортность концентратов и методы их переработки при металлургическом переделе.

Физические свойства минералов и поведение их при обогащении определяются природой самих минералов — химическим составом и структурой, без глубокого изучения которых невозможно осуще­

ствить комплексное извлечение всех ценных компонентов при ми­ нимальных потерях.

С помощью количественного минералогического анализа может быть осуществлен необходимый контроль за степенью раскрытия рудных и нерудных минералов на различных стадиях измельче­

ния, а также контроль за эффективностью их разделения по всем стадиям обогащения.

В настоящее время в связи с успешным развитием современных методов минералогического исследования (рентгеноспектрального анализа, инфракрасной спектроскопии, электронной микроскопии, термического анализа и др.) значительно расширились возмож­

ности для более глубокого изучения вещественного состава руд в связи с их обогащением.

Минералоги, занимающиеся изучением вещественного состава руд и продуктов обогащения, должны владеть современными ме­ тодами исследования и в каждом конкретном случае определять тот комплекс методов, который быстро и точно приведет к вы­ полнению поставленной задачи. Исключительно важно, чтобы минералог и технолог постоянно работали в тесном контакте.

В книге обобщены материалы ряда институтов и многочислен­ ных геологических организаций по вопросам минералогического исследования железных и марганцевых руд в связи с их обога­ щением, а также опыт работ» крупнейших горнообогатительных предприятий страны. В книге также отражен опыт работы авторов в качестве геологов-петрографов на Южном и Ново-Криворожском горнообогатительных комбинатах Кривого Рога, в институтах Механобрчермет и Криворожском горнорудном институте.


ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА РУД РАЗЛИЧНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПОВ

ИСХЕМЫ ИХ ОБОГАЩЕНИЯ

§I. ЖЕЛЕЗНЫЕ РУДЫ

Внастоящее время 17,4% общего количества разведанных за­ пасов СССР представлено рудами, содержащими в среднем 55% железа, которые могут использоваться промышленностью без обо­ гащения, 63,8%-— рудами, обогащаемыми и намеченными к обо­ гащению по простым схемам, и 18,8% рудами, требующими слож­ ных методов обогащения.

Взависимости от того, каким генетическим типом представ­ лена руда, определяются, с одной стороны, ее минеральный со­

став, содержание в ней железа, полезные и вредные примеси, тек­

стурно-структурные

признаки и физико-механические свойства,

с другой — размеры

месторождений, условия их залегания, спо­

собы добычи и подготовки их к доменной плавке.

Комплексное использование железных руд, получение при обо­ гащении высококачественных концентратов с минимальными поте­ рями железа возможно лишь в том случае, когда технологическая схема полностью учитывает особенности вещественного состава руд месторождения.

Среди большого количества разрабатываемых месторождений наибольшее значение имеют следующие промышленные типы руд:

магнетитовые и гематитовые (железистые кварциты) желези­ сто-кремнистых формаций (месторождения Кривого Рога, Курской магнитной аномалии, Кременчута, Кольского полуострова),

магнетитовые в скарнах (месторождения Дашкесанское, Соко- ловско-Сарбайское) ;

магнетитовые в ультраосновных щелочных породах (месторож­ дение Ковдорское);

титаномагнетитовые в основных породах (месторождение Кач­ канарское) ;

магномагнетитовые в пирокластических породах, связанных с траппами (месторождения Коршуновское, Рудногорское),

оолитовые бурые железняки осадочного генезиса (месторожде­ ния Керченское, Лисаковское).

Железистые кварциты железисто-кремнистых формаций

Этот тип руды наиболее важный в промышленном отношении. Железистые кварциты в виде пластовых залежей приурочены к комплексам в различной степени метаморфизованных железисто­

кремнистых осадочных и эффузивных пород. Месторождения их приурочены к сложно-складчатым геосинклинальным зонам в докембрийских щитах или фундаменте платформы. Это узкие гео­ синклинальные зоны (полосы), имеющие преимущественно субме­ ридиональное простирание. Следует отметить большое сходство геологического строения различных месторождений и веществен­ ного состава железистых кварцитов, особенно для месторождений одной и той же метаморфической фации.

По степени и характеру метаморфизма железистые кварциты относятся к трем фациям — зеленых сланцев (подфации биотито­ хлоритовая и биотито-куммингтонитовая), амфиболитовой и гранудитовой (Пирогов, Федорченко, 1969).

По ведущему рудному минералу выделяются кварциты четы­ рех типов: магнетитовый, гематитовый, лимонитовый, сидеритовый, причем третий и четвертый типы имеют резко подчиненное значе­ ние. Каждый тип кварцитов дополнительно подразделяется по ми­ неральному составу, текстурно-структурным признакам и физиче­ скому состоянию на ряд разновидностей (Пирогов, Федорченко, 1969).

Для железистых кварцитов характерны следующие признаки:

1)изменение содержания железа от 25 до 45%, незначительное содержание вредных примесей (серы, фосфора) и повышенная концентрация германия для отдельных месторождений;

2)химический состав железистых кварцитов изменяется в об­

ратной корреляционной зависимости между содержанием железа и кремнезема, отличается закономерным уменьшением содержа­ ний Si02 Abos, MgO, CaO силикатсодержащих разновидностей у контакта с подстилающими и покрывающими сланцами к магнетитовым и гематит-магнетитовым основной толщи пласта (гори­ зонта) и соответственно увеличением абсолютного содержания же­ леза от 25—30 до 38—40% и более в гематит-магнетитовых и магнетитовых кварцитах*;

3) изменения содержаний железа и железа магнетита в преде­ лах отдельных месторождений связаны с изменением соотношений между различными текстурно-минералогическими разновидностями кварцитов. Более равномерно изменяется содержание железа в ге­ матит-магнетитовых разновидностях кварцитов, наименее одно­ родны силикатсодержащие кварциты.

* Детальная химическая и минералогическая характеристика железистых кварцитов различных месторождений приведена в работе Б. И. Пирогова (1969).


В зависимости от соотношения магнетита и гематита законо­ мерно изменяется соотношение молекулярных количеств БіОг и Fe (Плаксенко, 1966), которое увеличивается по мере перехода от гематитовых (БіОг : Fe= 1,02) к чисто магнетитовым кварцитам и достигает максимума (БіОг : Fe = 2,42) в малорудных и безрудных кварцитах. В рудных кварцитах это соотношение дости­ гает 2;

4) изменчивость содержаний железа и железа магнетита квар­ цитов всех месторождений подчиняется закону нормального рас­ пределения, что облегчает их сопоставление.

В табл. 1 показана изменчивость средних содержаний железа, железа магнетита, их средних квадратичных отклонений и коэф­ фициентов вариации, полученных по материалам статистического анализа в различных минеральных разновидностях железистых кварцитов в зависимости от их принадлежности к той или иной фации (подфации) метаморфизма. Значения средних квадратич­ ных отклонений и коэффициенты вариации возрастают для одной и той же разновидности от фации зеленых сланцев к амфиболито­ вой. В то же время средние значения железа и железа магнетита уменьшаются. Следует иметь в виду, что характер и глубина ре­ гионального метаморфизма предопределяют степень однородности вещественного состава железистых кварцитов отдельных разновид­ ностей: кварциты высоких ступеней метаморфизма менее одно­ родны. Самые высокие значения а и Ф характерны для разновид­ ностей, содержащих силикаты: чем выше содержание силикатов, тем более неоднородны кварциты.

Из табл. 1 видно, что железистые кварциты Михайловского месторождения КМА, особенно гематитсодержащие, характеризу­ ются низкими величинами квадратичного отклонения и коэффици­ ентов вариации. За счет развития метасоматического гематита и, таким образом, перераспределения трехвалентного железа кварциты становятся более однородными, уменьшаются значения

аи ф

5)характерно равномерное распределение общего (раствори­ мого) железа по простиранию и вкрест простирания рудных за­

лежей и весьма

неравномерное распределение железа,

связанного

с различными

минералами (магнетитом, гематитом,

гидроокис­

лами, карбонатами, силикатами) как по отдельным слоям желези­ стых кварцитов (рудным, смешанным, силикатным и т. д.), так и

вцелом по залежи;

6)магнетит кварцитов почти не содержит изоморфных приме­ сей и приближается к стехиометрическому составу с содержанием

72,38 Fe, иногда характерно повышенное содержание Ge;

7)основным типом текстуры кварцитов является слоистая, обу­ словленная перемежаемостью слоев различного минерального со­ става и изменчивостью размеров зерен и агрегатов минералов по слоям;

8)вкрапленность магнетита и гематита, в основном мелкая и


Изменчивость содержаний железа общего и железа магнетита кварцитов различных фаций (подфаций) метаморфизма

 

Фации и подфации

Месторождение,

Железо общее, %

Железо магнетита, %

 

Кварциты

 

 

 

метаморфизма

Горизонт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1*

а

ô

И-

О

»

Fe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фация зеленых слан­

Скелеватское,

37,00

1,96

5,3

33,50

2,00

5,96

0,90

 

цев: подфация биотито­

Кривой Рот, К2Ж

 

 

 

 

 

 

 

 

хлоритовая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подфация

биотито-

Ингулецкое, Кривой Рог,

37,20

3,90

10,6

31,80

4,70

14,80

0,85

 

куммингтонитовая

к 24ж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнетитовые

То

же

 

Новокриворожское,

34,30

2,15

6,27

29,14

3,35

11,50

0,85

 

 

 

 

 

 

Кривой Рог, К2Ж

 

 

 

 

 

 

 

 

Подфация

биотито-

Стойленское, КМА

37,56

2,73

7,25

33,68

2,98

8,85

0,86

 

куммингтонитовая с ин­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тенсивным щелочным ме­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тасоматозом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фация амфиболитовая

Петровское

32,50

5,90

18,3

27,80

5,90

21,30

0,86

 

Фация зеленых слан­

Скелеватское,

38,10

1,18

3,10

30,4

1,94

6,40

0,80

 

цев:

подфация биотито­

Кривой Рог, К2Ж

 

 

 

 

 

 

 

 

хлоритовая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гематит-магнетитовые

Подфация

биотито-

Михайловское, КМА

37,12

1,61

4,33

20,59

2,16

10,50

0,55

 

куммингтонитовая с ин­ тенсивным щелочным ме­ тасоматозом

Подфация биотито-

Ингулецкое,

38,3

1,59

4,15

29,33

4,63

15,78

0,76

куммингтонитовая

Кривой Рог, К2Ж

 

 

 

 

 

 

 

То же

Ингулецкое, Кривой Рог,

39,2

1,48

3,78

29,96

4,88

16,28

0,75

Магнетит-гематитовые

Подфация

биотито-

Михайловское, КМА

37,35

0,61

1,63

19,18

1,3

6,81

0,51

 

куммингтонитовая с ин­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тенсивным

метасомато­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Силикат-гематит-маг-

Подфация

биотито-

Стойленское, КМА

37,23

2,11

5,66

27,24

2,91

10,68

0,73

нетитовые

куммингтонитовая с ин­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тенсивным

щелочным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метасоматозом

 

 

 

 

 

 

 

 

Гематит-магнетитовые

Фация амфиболитовая

Петровское

36,70

4,20

11,50

21,50

5,20

24,20

0,59

Хлорит-карбонат-маг- нетитовые

Силикат-карбонат-маг- нетитовые и карбонатмагнетитовые

Силикат-магнетитовые

Фация зеленых слан­

Скелеватское, Кривой

36,10

2,37

6,57

29,20

3,26

11,00

0,81

цев: подфация

биотито­

Рог, К2Ж

 

 

 

 

 

 

 

хлоритовая

 

 

 

 

 

 

 

 

Подфация

биотито-

Новокриворожское,

30,5

2,68

8,80

23,38

4,68

20,02

0,77

куммингтонитовая

Кривой Рог, К2Ж

 

 

 

 

 

 

 

То же

 

То же,

К2Ж

31,0

2,75

8,87

20,29

3,64

17,94

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ингулецкое,

Кривой

28,50

2,85

10,00

21,11

4,01

18,99

0,74

 

Рог, К2Ж