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

Химический состав магнетитов железных руд

Компоненты

при высоких температурах эти элементы были в значительной сте­ пени захвачены в кристаллическую решетку магнетита, а при по­ нижении температуры частично обособились в виде эмульсионной вкрапленности в шпинели (приложение 2, М, Н).

Формирование магнетитовых руд Соколовского, Сарбайского и Алешинского месторождений Тургайского прогиба происходит

Fe+1Fez*30if

Рис. 20. Фазовый состав магнетита железных руд различных генетических типов (номера анализов соответствуют табл. 19)

в две стадии: раннюю, вместе со скаполитом, и несколько позже его, и более позднюю—■послескарновую (Соколов, Дымкин, 1967). При этом заметно различается состав элементов-примесей вмагнетитах этих стадий. Более высокотемпературная разновидность магнетита, связанная с процессом скаполитизации, содержит всегда повышен­

магнетите титан и ванадий присутствуют в небольших количе­ ствах (соответственно до 0,2 и 0,07%).

Существенно изменяется состав изоморфных примесей магнетитов различных генераций, как это можно видеть в рудах Дашкесанского месторождения.

Магнетит Іи II генераций характеризуются повышенным содер­ жанием изоморфных примесей Mn+2 Mg, Al, замещающих Fe+2 -и Fe+3. Содержание железа в магнетите I генерации составляет в среднем 70,5%, а во II генерации — 71,7%. Магнетит I генерации характеризуется повышенным содержанием марганца и отсутст­ вием германия, а магнетит II генерации — повышенным содержа­ нием германия (0,00016—0,00026%).

Л. Ф. Борисенко и др. (1969) отмечают, что в титаномагнетйтах из горнблендитов, роговообманковых и диаллаговых пироксенитов содержания Sc, V, Cr, Ni, Ga очень близки, а титаномагнетиты из оливиновых пироксенитов содержат меньше Sc, Ti, V, но больше Сг и Ni. Несколько отличаются по содержанию Ті02 титаномагнетиты вкрапленных и сплошных руд месторождений Кач­ канарского массива (Фоминых и др., 1967). В титаномагнетитах вкрапленных руд среднее содержание Ті02 3,62%, в сплошных оно возрастает до 4,45%, а в титаномагнетитах горнблендитов падает. Крайне непостоянно и содержание хрома, которые колеблется от тысячных долей до 1,03%, что вообще характерно для титаномагнетитовых месторождений Урала (Штейнберг, Фоминых, 1962).

Более низкотемпературные магнетиты содержат больше Mn, Zn, V и меньше Ni, Mg, а также других элементов-примесей (Знамен­ ский, Фоминых, 1962).

Условия образования магнетитов различных генетических типов железных руд предопределяют не только особенности их состава, но физические и физико-химические свойства.

Весьма существенно колеблется микротвердость магнетитов. Для железистых кварцитов Кривого Рога микротвердость маг­ нетита, определенная на приборе ПМТ-3 при нагрузке на индентер 100 г, колеблется от 420 до 770 кгс/мм2 (по шкале Мооса 5,2— 6,3), составляя в среднем 575 кгс/мм2 (по шкале Мооса 5,8). Сред­ няя микротвердость магнетита I генерации руд Дашкесанского ме­ сторождения составляет 700 кгс/мм2 (по шкале Мооса 6,2), II ге­ нерации— 745 кгс/мм2 (по шкале Мооса 6,2). Микротвердость резко возрастает в зависимости от содержания в магнетите молекулы ■магнезиоферрита. Для магномагнетитов Коршуновского месторож­ дения она колеблется от 500 до 1100 кгс/мм2 (по шкале Мооса 5,5—7,2), составляя в среднем 795 кгс/мм2 (по шкале Мооса 6,48). На примере изучения магнетитов железорудных месторождений Сибирской платформы В. И. Синяков и М. М. Федосеева (1967) делают вывод, что изоморфное вхождение магния вместо железа вызывает значительное уплотнение упаковки атомов в кристалли­ ческой решетке магнетита и приводит к резкому увеличению твер­ дости. Они устанавливают прямую зависимость твердости магне­

тита от содержания в нем молекулы магнезиоферрита в следую­ щем ряду: средняя микротвердость магнетита без магния 556— 695 кгс/мм2; при содержании 4% магнезиоферрита— 613 кгс/мм2 (Татьянинское месторождение); при 37% магнезиоферритовой мо­ лекулы— 725 кгс/мм2 (Коршуновское месторождение); при 57% магнезиоферритовой молекулы — 800 кгс/мм2 (Камышевский Байкитик).

Магнитные свойства магнетитов зависят от параметров кристал­ лической решетки, межатомных расстояний и крупности зерен (Швец, 1970) . С увеличением параметров решетки и с уменьше­ нием крупности зерен увеличивается магнитная жесткость магнети­ тов. Как отмечает И. Н. Швец (1970), намагниченность насыщения чистого магнетита выражает суммарный момент металлических ионов Fe+2 и Fe+3 и зависит лишь от его структурных особенностей. Для криворожских природных магнетитов различных ступеней метаморфизма намагниченность насыщения достигается в полях 1050—1200 э и лежит в пределах 89—103 гс, а для искусственных магнетитов намагниченность насыщения достигается в полях 1300—1500 э и определяется величиной 93—119 гс.

Изучая зависимость магнитных свойств магнетитов железистых кварцитов ЮГОКа и НКГОКа (Кривой Рог) от крупности измель­ чения частиц, И. Н. Швец (1962, 1963) отмечает, что увеличение удельной магнитной восприимчивости и интенсивности намагничи­ вания с увеличением крупности зерен происходит с определенной закономерностью, которая резко нарушается в образце с разме­ рами частиц более 0,25 мм, где происходит не увеличение, а умень­ шение магнитной восприимчивости. Причину этого явления И. Н. Швец объясняет тем, что частицы данного диаметра не яв­ ляются уже чисто магнетитом, а содержат включения немагнитных минералов.

Многочисленные исследования показывают существенное изме­ нение магнитных свойств магнетита при изоморфизме Fe+2 на Мп+2 и особенно на Mg+2. При этом прежде всего снижается удельная магнитная восприимчивость. Для магнетитов различных генетиче­ ских типов характерно возрастание коэрцитивной силы с уменьше­ нием величины зерен. Как отмечают А. А. Богданов и А. Я. Вла­ сов (1965), различные доменные структуры проявляются на раз­ личных гранях кристалла магнетита.

Точка Кюри для магнетита из различных месторождений колеб­ лется от 550 до 600° (Барсанов, Колесников, Сергеев, 1965). Про­ слеживается линейное понижение точки Кюри до 516—519° при увеличении Мп до 7—8% (Колесников, Румянцев, 1965), а у маг­ незиальных разностей магнетита точка Кюри снижается до 450— 350° (Смелов, 1957).

Магнетит практически нерастворим в воде и слабощелочных растворах при обычной температуре, но при pH = 0,5—1,3 раство­ ряется полностью. Растворимость магнетитов увеличивается при

применении разнообразных кислот в такой последовательности: Н 3 Р О 4 , H2 S 04 HCl, HN03 (Епатко, Воробьева, 1964).

Поведение магнетита при магнитном обогащении. Теоретиче­ ские основы процессов магнитного обогащения раскрыты в рабо­ тах В. И. Кармазина, В. Г. Деркача, А. В. Кваскова и др. Не рас­ сматривая проблему в целом, мы остановимся только на тех осо­ бенностях, которые связаны с минералогическими исследованиями процесса магнитного обогащения.

Процесс магнитной сепарации магнетитовых руд (сильно маг­ нитных) основан на значительном различии магнитной восприим­ чивости магнетита и ассоциирующих с ним рудных и нерудных ми­ нералов. Эффективность самого процесса разделения в значитель­ ной степени определяется особенностями вещественного состава руд, конструкцией сепараторов и режимом разделения. Оптималь­ ная напряженность применяемых сепараторов колеблется от 900 до 1 1 0 0 э.

Магнетит железных руд нередко характеризуется весьма слож­ ными типами срастаний с рудными и нерудными минералами, ино­ гда содержит значительное количество нерудных включений или сам тонко вкраплен в нерудных минералах. В связи с этим в про­ цессе измельчения, наряду с открытыми рудными частицами, по­ стоянно образуются различные по составу и структуре сростки, разделение которых в значительной степени предопределяет эффек­ тивность магнитной сепарации.

В процессе магнитной сепарации отделение сростков, содержа­ щих более 50% магнетита, от чисто рудных зерен ввиду малого различия удельной магнитной восприимчивости разделяемых ком­ понентов затруднено. Даже при тонком измельчении железных руд, характеризующихся пойкилитовыми срастаниями магнетита с квар­ цем, шпинелью и другими минералами, образуется значительное количество таких и более бедных сростков, которые попадают в концентрат, снижая его качество.

На горнообогатительных комбинатах Кривбасса при измельче­ нии железистых кварцитов до 92—98% класса — 0,074 мм и мо­ кром 'магнитном обогащении получают концентраты с содержанием 64,5—65% железа. Анализ концентратов некоторых ГОКов (табл. 20, Губин, Николаенко и др., 1970) показывает, что по со­ держанию железа класс +0,074 мм обеднен. Минералогическими исследованиями установлено, что степень раскрытия магнетита в этом классе низкая. Он представлен главным образом богатыми (среднее содержание магнетита 75% в сростке) и бедными (25%) сростками (табл. 21). Содержание класса +0,074 мм колеблется от 1,5—2 % (СевГОК) до 9—1 0 % (НКГОК). Удалить материал этого класса методом мокрой магнитной сепарации практически невозможно. Для повышения степени раскрытия магнетита необ­ ходимо более тонкое измельчение.

Степень раскрытия магнетита в классе 0,05—0 мм очень высо­ кая. Однако, как показывают результаты седиментационного