Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор и анализ ранее проведенных работ 10
1.1 Генезис, строение и типизация колчеданных месторождений 10
1.2 Анатомические и физические характеристики колчеданных руд 14
2. Генезис, строение и вещественный состав колчеданных месторождений северного кавказа и южного урала 33
2.1 Генезис и вещественный состав колчеданных месторождений Передового хребта Северного Кавказа 37
2.2 Генезис и вещественный состав колчеданных месторождений Приводораздельной зоны Северного Кавказа 50
2.3 Генезис и вещественный состав колчеданных месторождений Южного Урала 53
3. Методика минералофизических исследований, параметрические показатели руд и месторождений колчеданного класса 62
3.1 Показатели микротвердости пирита колчеданных руд и месторождений 65
3.2 Показатели термоэлектрических свойств колчеданных руд и месторождений 84
4. Генетические физические критерии прогноза и поисков месторождений колчеданного класса и технологических свойств их руд 105
4.1 Рудно - и минералофизические параметрические критерии прогноза и поисков месторождений колчеданного класса 105
4.2 Руднофизические параметры технологических свойств руд месторождений колчеданного класса 115
Заключение 123
Список использованной литературы 124
- Анатомические и физические характеристики колчеданных руд
- Генезис и вещественный состав колчеданных месторождений Приводораздельной зоны Северного Кавказа
- Показатели термоэлектрических свойств колчеданных руд и месторождений
- Руднофизические параметры технологических свойств руд месторождений колчеданного класса
Введение к работе
Актуальность работы: Медноколчеданные месторождения Кавказа и Южного Урала представляют наиболее богатые рудные объекты, дающие в настоящее время медь, золото, платину (Урупское, Худесское, Гайское месторождения). Остро стоит вопрос промышленного освоения целого ряда разведанных медноколчеданных месторождений: Кизил-Дере, Худесское, Быковское, Даутское, Скалистое, Первомайское, Левобережное, Зимнее, Осеннее, Акжаровское, Ащебутакское и др. В то же время, в колчеданоносных районах Кавказа имеется более 500 проявлений колчеданной минерализации разного масштаба. Часть зон колчеданной минерализации обследованы поисковыми работами на предмет их потенциальной золотоносности. Для восполнения минерально-сырьевой базы работающих горно-добывающих предприятий, в значительной степени проявления сульфидной минерализации должны быть оценены с выделением потенциальных промышленных объектов, это выделение может быть осуществлено на анализе их генетических позиций и создания поисковых (параметрических) моделей нового поколения.
Для эффективного решения задач прогноза и поисков качественные геолого-поисковые модели требуют дополнения количественными (параметрическими) показателями главных элементов: масштабов оруденения и интенсивности метасоматических, геохимических ореолов и геофизических аномалий. Параметрические модели и поисковые критерии представляют объективную основу для разработки методов прогнозирования, поисков, оценки и разведки месторождений. Параметрические методы изучения физических свойств минералов и руд позволяют количественно решать эти задачи.
Для руд месторождений колчеданного семейства главным минералом (до 95-100%) является пирит. Поэтому моделирование и генетическая характеристика месторождений и их руд неизбежно связаны с генетическими, анатомическими и другими параметрическими свойствами пирита. Сочетание отдельных генетических и структурно-анатомических разностей этого минерала определяют генетический, текстурно-структурный, технологический типы руд.
Физические показатели дают характеристику зональности и генезиса месторождений, выраженную параметрически, позволяя их использовать при решении вопросов пространственного положения рудных тел колчеданных месторождений.
В данной работе проводится комплексный системный анализ физических свойств базисного минерала (пирита) – колчеданных руд и месторождений.
Цель работы – генетическая типизация и определение технологических свойств руд колчеданных месторождений Северного Кавказа и Южного Урала на основе их параметрических типоморфных показателей.
Задачи исследования:
1) определение типоморфных физических показателей природных типов колчеданных руд;
2) выявление зависимости параметрических показателей физических свойств колчеданных руд от генетической принадлежности и формационной позиции месторождений;
3) выявление связи минералофизических показателей колчеданных руд с их технологическими свойствами;
4) разработка генетической модели колчеданных месторождений Северного Кавказа и Южного Урала на основе параметрических минералофизических показателей руд.
Фактический материал и методика исследований. В основу работы положен материал исследований колчеданных объектов Северного Кавказа и Южного Урала. Изучены полевые материалы, аншлифы, образцы и проанализированы результаты геохимического изучения для руд колчеданных месторождений Северного Кавказа (Быковское, Кизил-Дере, Левобережное, Урупское, Худесское) и Южного Урала (Акжаровское, Барсучий Лог, Гайское, Зимнее, Комсомольское, Летнее, Осеннее), а также рудопроявления Южного Урала (Ащебутакское), любезно предоставленные И.А. Богушем и А.А. Бурцевым. Каждое из месторождений охарактеризовано десятками образцов, аншлифов и шлифов (в общей сложности 1127 образцов). Проанализированы и обобщены опубликованные и фондовые материалы.
В процессе работы (2003-2008 гг.) автором было описано 158 полированных шлифов; отобрано и изучено 224 монофракции рудных минералов и продуктов технологической переработки, произведено 8460 единичных замеров термо-ЭДС, 9480 единичных замеров микротвердости, привлечено для характеристики 358 спектральных и пробирных анализов, а также результаты минералофизических исследований профессора И.А. Богуша (более 100 тыс. единичных замеров микротвердости и 60 тыс. термо-ЭДС).
Аналитические исследования выполнялись в лабораториях ЮРГТУ (НПИ) и включали в себя:
- рудно-минералогический анализ руд колчеданных месторождений (текстурно-структурные особенности руд, генетическая типизация руд и минералов);
- комплексный системный генетический анализ руд и минералов колчеданных месторождений и рудопроявлений (Богуш И.А., Жабин А.Г., Труфанов В.Н., Старостин В.И., Шатагин Н.Н., Юшкин Н.П.);
- анализ изменения минералофизических свойств пирита и колчеданных руд для определения типоморфных показателей их генетических типов, выявления минералофизической зональности и генезиса рудных тел и месторождений, для определения уровня эрозионного среза и пространственного расположения месторождения.
Научная новизна работы. Впервые результаты комплексного системного анализа физических свойств колчеданных руд применены как критерии, характеризующие генетическую позицию месторождений. Обосновано параметрическое выделение рудных интервалов по результатам физических исследований пирита, а также интервалов природных типов колчеданных руд. Разработана и опробована методика исследования термоэлектрических свойств продуктов технологической переработки руд колчеданных месторождений. Установлена зависимость показателей термоэлектрических свойств руд и их продуктов обогащения. Выявлена корреляционная зависимость содержания золота в продуктах технологической переработки и их показателями термо-ЭДС.
Практическая значимость. Обоснование и выработка основных положений применения минералофизических показателей при проведении генетической типизации и параметрического моделирования месторождений колчеданного семейства могут быть использованы для разработки прогнозно-поисковых моделей. Показано, что при использовании физических критериев генезиса колчеданных руд возможно выделение наиболее перспективных для разработки месторождений. Рекомендовано проведение картирования рудных тел минералофизическими методами при разведочных работах для определения геотехнологических параметров колчеданных руд.
Основные защищаемые положения.
1. На эталонных объектах колчеданных месторождений Северного Кавказа и Южного Урала реализована методика выделения природных типов руд на основе параметрических показателей физических свойств пирита.
2. Типоморфные физические показатели пирита, отражающие условия полигенного рудообразования, позволяют произвести группировку колчеданных месторождений по их геотектоническим позициям.
3. Исследованные физические показатели руд – микротвердость и термо-ЭДС позволяют производить экспрессную качественную оценку технологических сортов колчеданных руд.
4. На основе физических показателей пирита разработана параметрическая генетическая модель колчеданных месторождений Северного Кавказа и Южного Урала.
Апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в 12 научных статьях, в том числе одна в реферируемом журнале ВАК и докладывались на международных и региональных научно-практических конференциях и совещаниях: международной научной конференции «Проблемы геологии, геоэкологии и минерагении Юга России и Кавказа» (г. Новочеркасск, 1999, 2004, 2006 г.г.); первом Российском семинаре по технологической минералогии «Результаты фундаментальных и прикладных исследований по разработке методик технологической оценки руд металлов и промышленных минералов на ранних стадиях геологоразведочных работ» (Петрозаводск, 2006); научной конференции «Проблемы геологии рудных месторождений, минералогии, петрологии и геохимии» (ИГЕМ РАН Москва, 2008); научно-практической конференции «Прогноз, поиски, оценка рудных и нерудных месторождений – достижения и перспективы» (ЦНИГРИ Москва, 2008).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 110 наименования. Объем работы - текста 137 печатных страниц, в том числе 9 таблиц 41 рисунок.
Анатомические и физические характеристики колчеданных руд
Основным минералом (до 95-100%) для месторождений колчеданного семейства является пирит. Сочетание отдельных генетических и структурно-анатомических разностей этого минерала определяют генетический, текстурно-структурный и технологический типы руд. Генетическая информация, касающаяся колчеданных руд, совпадает с информацией об этом индикаторном минерале.
В практике геологических и технологических работ пирит является не только наиболее распространенным сульфидным минералом, но самым различным образом используется при прогнозе, поисках, разведке и технологиях переработки руд. Пристальное внимание изучению пирита уделено В.Г.Прохоровым (Прохоров В.Г., Хайретдинов И.Л., 1965). На важную роль пирита в формировании пространственной зональности околорудных ореолов колчеданных месторождений указывается в работах И.А.Богуша и др. (Богуш И..А. и др., 1985), А.Г.Жабина (Жабин А.Г., 1985), В.В.Зайкова и др. (Зайков В.В. и др., 2002), Н.В.Петровской (Петровская H.B., 1961), Т.Н.Шадлун и др. (Шадлун Т.Н. и др., 1960), а также других исследователей.
Развитие научно-технической базы, позволяет применять большее количество методов исследования вещества и обработки банков данных по большему количеству объектов. Появились более детальные подразделения колчеданных объектов в зависимости от их генезиса, геотектонических позиций и других условий. Однако до сих пор не существует единой классификации (Кривцов А.И. и др., 2002, Еремин Н.И. и др.. 2000).
В этих условиях появились новые методы и методики изучения и классификации колчеданных месторождений. Традиционные вербальные подходы означают долгие, зачастую интуитивные поиски ответа на поставленные вопросы и ожесточенные дискуссии при отсутствии четко выраженных критериев. При этом решающую роль играет субъективный опыт исследователя. Острота проблемы снимается посредством применением параметрических геолого-статистических моделей рудного объекта.
Наличие большого количества новых данных и необходимость последних лет развития (воспроизводства) минерально-сырьевой базы цветных и благородных металлов вызвало необходимость дальнейшего изучения колчеданных объектов с целью создания унифицированных моделей промышленного рудогенеза и методических руководств при проведении поисковых и разведочных работ с большей точностью и меньшими экономическими затратами. Для более эффективного решения задач прогноза и поисков качественные геолого-поисковые модели требуют дополнения количественными (параметрическими) показателями главных элементов: линейных размеров геологических тел, размеров и интенсивности метасоматических ореолов, а также геохимических и геофизических аномалий, фиксирующих рудные тела и разные части околорудного пространства. Параметрические модели представляют собой основу для разработки прогрессивных технологий прогнозирования, поисков и оценки месторождений (Кривцов и др. 2002).
Минералофизические методы отвечают этим требованиям. Наработанные методики комплексного минералофизического изучения колчеданных руд позволяют создавать объективные параметрические модели месторождений. Минералофизические показатели также дают характеристику зональности месторождений, выраженную параметрически. Индикаторные свойства пирита, выраженные через физические показатели, дают возможность количественно моделировать процесс формирования сульфидного месторождения и осуществлять прогноз скрытого оруденения на основе минералогических находок (Китаенко А.Э., 1988; Жабин А.Г., 1985, 1986; БогушИ.А., 1985). В процессе образования минералы обретают физико-химические свойства, характерные соответствующим условиям генезиса: температуре, давлению, химизму, геодинамической обстановке в целом и т.д. Это и определенный состав примесных элементов, и кристаллографические параметры, и твердость, и многое другое. Соответственно, исследуя свойства и состав минералов руд и пород, мы можем говорить с некоторой долей уверенности об условиях (обстановках) образования. Так, в отличие от натриевых базальтов задуговых бассейнов породы из трансформных разломов относятся к калиево-натриевой серии. Смена островодужных базальтов толеитами задуговых зон спрединга в процессе расщепления островных дуг выражается в уменьшении содержания калия и увеличении — титана. На диаграмме ТЮ2 — К20 выделяются поля составов базальтов из широкого круга геодинамических обстановок, группирующиеся вдоль четырех трендов, которые соответствуют рядам развития геоструктур разных типов (Миронов и др., 1999).
Изучение влияния условий образования на приобретаемые минералами свойства исследовалось на протяжении многих лет. Развитие теоретической и инструментальной баз исследований повлекло увеличение изучаемых свойств, с привлечением всё более новых методов изучения вещества, на всё более детальном уровне. Развитие компьютерной техники позволяют получать новые .результаты в результате статистической и математической обработки ранее накопленных огромных объемов информации, что даёт возможность осмысления закономерностей в окружающем макромире, и создания параметрических моделей, отвечающих требованиям настоящего времени.
При изучении колчеданных объектов по результатам минералофизических исследований пирита и руд автором в качестве рабочего метода принимался комплексный генетический анализ, позволяющий решать ряд практических задач на поисковой, поисково-разведочной и эксплуатационной стадиях геологических работ. Он дает возможность уже на поисковом этапе разбраковывать многочисленные колчеданопроявления (зоны пиритизации) на промышленно перспективные гидротермально-осадочные и малоперспективные гидротермально-метасоматические объекты, а при необходимости определять уровень эрозионного среза колчеданной залежи. В этот ряд также входит определение положения «висячий — лежачий бок» рудного тела и рудоносного интервала в дислоцированных рудоносных толщах. Этот анализ позволяет по данным случайно вскрытых сечений рудных тел и их фрагментов прогнозировать размеры и мощность рудных тел, вещественный состав и качество полезного ископаемого в конкретных участках разведуемых залежей и как следствие — технологические и горноэксплуатационные характеристики полезного ископаемого.
В качестве одного из первых методов исследования руд может быть названо изучение текстурно-структурных особенностей руд. Такая приоритетность обусловлена широкой доступностью макро- и микроскопического изучения текстурно-структурных характеристик, их устойчивостью и наглядностью. Изучение их является не только необходимым, но в ряде случаев и достаточным для определения генетической принадлежности колчеданных руд (Богуш И.А., Бурцев А.А., 2004).
Текстурно-структурные характеристики пород и руд отображают взаимоотношение составляющих их частей: агрегатов, минеральных зерен, кристаллов. Естественно, что они отображают генетические аспекты, как синрудных, так и пострудных этапов формирования месторождений полезных ископаемых. Эти особенности руды имеют большое значение при определении генезиса и объяснении последующей истории месторождения полезного ископаемого (Исаенко М.П., 1961). Изучением и систематизацией текстур и структур колчеданных руд в разное время занимались А;Г.Бетехтин (Бетехтин А.Г., Генкин А.Д., Филимонова А.А., Шадлун Т.Н., 1958), И.А.Богуш (Богуш И.А., Бурцев А.А., 2004), Н.С.Скрипченко (Скрипченко Н.С., 1963, 1976), Г.Амштутц (Amstutz G.C., Pare W.C., Shot E.H., Love L.G., 1967) и другие исследователи.
Генезис и вещественный состав колчеданных месторождений Приводораздельной зоны Северного Кавказа
К участкам активного развития вулканизма и зонам сопряжения глинистых и алевро-псаммитовых типов пород, фиксируемых вдоль зон глубинных разломов, приурочены первичные серноколчеданные руды и связанные с ними унаследованно-стратиформные медно-пирротиновые и колчеданно-полиметаллические месторождения (Аданге, Кизил-Дере, Кацдаг, Филизчай), сформировавшиеся гидротермально-осадочным и метаморфогенно-гидротермальным путем при сравнительно невысоких термодинамических параметрах (Твалчрелидзе А.Г., Ярошевич В.3.,1981). Эти месторождения и многочисленные рудопроявления цветных металлов входят в состав Приводораздельной металлогенической зоны, в пределах которой в Горном Дагестане выделяются Хнов-Борчинский (Ахтычайский), Самурский, Филизчайский (Аварский) рудные районы.
Месторождение Кизил-Дере тяготеет к юго-западному борту регионального Ахтычайского (Главного Кавказского) разлома, являющегося долгоживущей конседиментационной структурой. Рудные залежи месторождения локализованы в плоскости единой линейной субвертикальной разрывной структуры, секущей породы нижней и верхней свит кизилдеринской свиты (Курбанов М.М., 1998).
Рудные тела и вмещающие породы в равной степени затронуты региональным метаморфизмом в рамках начальных стадий зеленокаменных перерождений с заметно преобладающим фактором динамического метаморфизма. Пострудные складчатые дислокации образовали систему субвертикальных, наклоненных к северу складок так, что рудные залежи оказались в ядре локальной синклинали. Верхние части залежей месторождения Кизил-Дере выходят на дневную поверхность и в различной степени затронуты процессами гипергенеза.
Месторождение Кизил-Дере представлено двумя разобщенными участками колчеданнго оруденения, которые по своему положению относительно ущелья р.Кизил-Дере получили названия Правобережной и Левобережной залежей (Курбанов М.М., Козачук Д.Т., 1984). Колчеданные залежи сложены сближенными линзовидными, субпараллельными кулисообразными сульфидными телами, которые местами сливаются друг с другом; они сложены сплошными брекчиевидными, а также вкрапленно-прожилковыми рудами и сосредоточены в единой зоне кварц-сульфидного штокверка.
В составе всех рудных тел принимают участие сфалерит-пиритовые, пиритовые, халькопирит-пиритовые и халькопирит-пирротиновые руды, распределение которых в пространстве подчиняется общей закономерности зонального строения рудных тел. Внутри последних выделяются контуры цинковоколчеданных, серноколчеданных и медноколчеданных руд (Курбанов. М.М., 1998).
Колчеданные руды месторождения имеют простой минеральный состав, в целом вполне типичный для руд этого промышленного и генетического типа. Минералогическая неоднородность руд определяется непостоянством количественных соотношений, как отдельных рудообразующих минералов, так и их основных ассоциаций: 1) пирит + кварц; 2) пирротин + халькопирит + сидерит; 3) пирротин + пирит + халькопирит + сфалерит + карбонаты. Эти соотношения варьируют в широких пределах, однако взаимопереходы между выделяемыми минералогическими разновидностями руд, как правило, постепенные.
Морфологические изменения рудных тел сопровождаются направленными изменениями вещественного состава и типоморфных текстурно-структурных показателей оруденения. Сплошные руды являются ведущим типом оруденения, они имеют проходящий по вертикали характер распространения и слагают как линзовидные раздувы, так и трубообразные тела. Прожилково-сетчатые и брекчиевидные руды (Курбанов М.М., Родзянко Н.Г., Савин СВ., Рылов В.Г., Полищук И.Б., 1974; Курбанов М.М., Козачук Д.Т., 1984) широко распространены в основании залежи и следуют вверх по разрезу в экзоконтактах тел сплошных руд. Максимум раздува по мощности гидротермально-метасоматического оруденения и метасоматитов приурочен к основанию залежей (корневая зона). Метасоматиты кварц-хлоритового, кварц-хлорит-гидрослюдистого состава в различной степени сульфидизированы и в различной степени замещают рудовмещающие сланцы.
В зависимости от степени преобладания той или иной минеральной ассоциации, в первичных рудах выделяются 3 промышленных типа -медноколчеданный, цинковоколчеданный и серноколчеданный (Курбанов М.М., 1998).
Медноколчеданные руды как промышленный тип выделяются по признаку устойчивого присутствия халькопирита в рудах, сложенных преобладающим пирит-пирротиновым агрегатом. В зависимости от количественных соотношений. пирита и пирротина, выделяются руды на существенно пиритовой или существенно пирротиновой основе, причем чисто пирротиновые и, тем более, чисто пиритовые разности не играют значительной роли в объеме рудных залежей, и к тому же они относятся к наиболее убогим по содержанию меди. Цинковоколчеданные руды сложены, главным образом, сфалерит-пиритовым агрегатом с весьма незначительной примесью пирротина. Содержания халькопирита, как и вообще в пиритовых разновидностях руд, не превышают в среднем 1%. Серноколчеданные руды представлены существенно пиритовыми массивными разностями. В них почти отсутствует примесь других сульфидов, вследствие чего они генетически и пространственно занимают промежуточное положение между цинковоколчеданными и бедными медколчеданными (халькопирит-пиритовыми) рудами.
Показатели термоэлектрических свойств колчеданных руд и месторождений
Термоэлектрические свойства минералов начали изучать более полувека назад (Telkes М., 1950). К настоящему времени природа этого явления изучена достаточно в полной мере. На основе данных о полупроводниковых свойствах стали решаться конкретные геологические задачи (Князев Г.И., Куделя В.К., 1969 и другие).
В результате изучения термо-ЭДС различных минералов (Князев Г.И., Куделя В.К., 1969; Богуш И.А., 1985, Федоренко Я.Д.,1976; Полтавец З.И., 1974; Рылов В.Г., 1977, Оверчук В.М., 1981), в основном сульфидов, многие исследователи пришли к выводу, что данный минерало физический критерий в большей степени обладает типоморфизмом применительно к пириту (Богуш И.А., Шатагин Н.Н., Старостин В.И., 1985; Богуш И.А., Бурцев А.А., 2004; Князев Г.И., Куделя В.К., 1969; Аревадзе Д.В., Ярошевич В.3.,1975; РакчеевА.Д.,1989).
Как отмечено выше, пирит является базисным минералом колчеданных месторождений и рудопроявлений, а также безрудных зон пиритизации, отличается широким генетическим спектром и емкой минералогической памятью (Богуш И.А., Бурцев А.А., 2004). Генетическая принадлежность колчеданных руд уверенно устанавливается по комплексу типоморфных текстурно-структурных и минералофизических показателей пирита куда входит и термо-ЭДС (Богуш И.А., Бурцев А.А., 2004).
Термоэлектрический эффект в минералах появляется при наличии в исследуемом кристалле определенного градиента температур. Измерение термо-ЭДС заключается в определении на поверхности полированного аншлифа разности потенциалов, возникающей между холодным и горячим электродами. В зоне с повышенной температурой увеличивается число свободных носителей, увеличивается кинетическая энергия свободных носителей. Если одна часть кристалла будет нагрета, а другая будет находиться при более низкой температуре, то свободные носители начнут диффундировать из горячей области, где их концентрация и кинетическая энергия больше, в холодную. Такое перемещение заряженных частиц приведет сравнительно быстро к избытку положительных зарядов в одних участках кристалла и отрицательных в других. Однако появление объемных зарядов противоположного знака в разных частях кристалла влечет за собой образование внутреннего электрического поля. По мере роста зарядов возрастает и разность потенциалов между нагретой и холодной частями кристалла. Увеличивающееся электрическое поле будет постепенно замедлять диффузию носителей тока, что в конечном итоге приведет к установившемуся равновесию: потоки зарядов в обоих направлениях сравняются. Возникшая при таком равновесии разность потенциалов называется термоэлектродвижущей силой кристалла (термо-ЭДС) (Ракчеев А.Д., 1989).
Методика определения термо-ЭДС описана в литературе(Богуш И.А., Шатагин Н.Н., Старостин В.И., 1985; Ракчеев А.Д., 1989; Розова Е. В., 1969; Рылов В.Г., 1977; Полтавец З.И., 1974, и другие) генетическая информативность результатов подтверждена и многократно апробирована И.А.Богушем, А.А.Бурцевым и др..
Установка для измерения термо-ЭДС состоит из приспособления для создания в исследуемом образце перепада температур, который обеспечивается нагревом с помощью электрической обмотки одного из контактирующих с поверхностью аншлифа электродов. Электроды медные, концы конические. Горячий электрод закреплен в установке неподвижно. Разнос электродов составляет 0,5 - 1 мм, что практически не влияет на точность измерения показателей термоэлектрических свойств.
Температуру горячего электрода измеряют с помощью термопары, вмонтированной в конец электрода. Необходимый для исследования температурный режим обеспечивается регулированием тока, подаваемого в обмотку нагреваемого электрода, лабораторным автотрансформатором. Разница температур между горячим и холодным электродами составляет 100С. В качестве измерительного прибора использовался регистрирующий милливольтнанамперметр Р-325.
Термоэлектрические свойства измерялись в полированных шлифах колчеданных руд, основу которых составляет агрегат пирита. Из-за специфики методики измерения термо-ЭДС минералов колчеданных руд и их структурных особенностей, конкретно пирита, следует учитывать, что получаемый результат является интегральным параметром, характеризующим не столько конкретно кристалл пирита, сколько минеральный (пиритный) агрегат, являющийся основной частью руды. Тем самым, показатели термоэлектрических свойств, измеренные в пиритном агрегате, отражают генетические, минералогические, структурные и геохимические особенности колчеданной руды.
Руднофизические параметры технологических свойств руд месторождений колчеданного класса
Для показателей термоэлектрических свойств руды и продуктов её технологической переработки, следует отметить направленность изменения коэффициента корреляции по технологической цепочке (рис. 41) содержания пирита к содержанию меди хвосты — руда - медный концентрат в сторону уменьшения.
Наиболее интересным в практическом отношении представляется коэффициент корреляции содержания меди в концентрате с показателями полупроводниковых свойств данного агрегата. Он подчеркивает еще раз отрицательный (n-тип) характер полупроводниковых свойств халькопирита (основного медного минерала), а также достаточно высокую степень зависимости показателей термо-ЭДС от содержания меди в продуктах обогащения. Что представляется перспективным для практического применения данного минералофизического анализа в процессе переработки рудного материала для определения качества продукта.
Типоморфизм показателей микротвердости и термоэлектрических свойств колчеданных руд по отношению к их текстурно-структурным особенностям и содержанию полезных компонентом позволяет автору рекомендовать проведение геотехнологического картирования на стадии разведки с целью выявления рудных участков с различными технологическими свойствами. Это позволит при селективной отработке повысить качество процесса обогащения с последующим экспрессным контролем содержания полезных компонентов по всей технологической цепи переработки колчеданных руд.
Для термоэлектрических показателей пиритов медноколчеданных руд нами (Джангиров М.Ю., 2006) доказана высокая степень типоморфности этого показателя. Пирит — господствующий минерал колчеданных руд (до 95-98% и больше). Термо-Э.Д.С. пирита, одновременно с исследованиями структур и текстур руд, количественно характеризуют его генетическую принадлежность, а стало быть, и самих колчеданных руд. В пределах гетерогенных колчеданных залежей полупроводниковые свойства пирита направленно изменяются, следуя соответствующим генетическим типам пирита, и отражают универсальную зональность колчеданных рудных тел (Князев Г. И., Куделя В. К., 1969; Богуш И.А., Бурцев А.А., 2004).
Для термоэлектрических показателей пиритов медноколчеданных руд нами (Рылов В.Г., 1977) доказана высокая степень типоморфности этого показателя. Пирит — господствующий минерал колчеданных руд (до 95-98% и больше). Термо-Э.Д.С. пирита, одновременно с исследованиями структур и текстур руд, количественно характеризуют его генетическую принадлежность, а стало быть, и самих колчеданных руд. В пределах гетерогенных колчеданных залежей полупроводниковые свойства пирита направленно изменяются, следуя соответствующим генетическим типам пирита, и отражают универсальную зональность колчеданных рудных тел (Богуш И.А., Старостин В.И., 1982; Богуш И.А., Бурцев А.А., 2004) Минералогическое картирование 35 колчеданных залежей Кавказа и Южного Урала, сопровождалось массовыми (более 100 тыс. единичных замеров) исследованиями термо-Э.Д.С. пирита этих месторождений. Результаты этих исследований показали широкий интервал вариации значений этого показателя для различных по генезису, минеральному составу и степени метаморфизма колчеданных руд.
Суммарный, интегральный показатель термо-ЭДС колчеданных руд слагается из показателей главных минералов - пирита, халькопирита и сфалерита. Главные нерудные минералы силикаты и карбонаты (кварц, кальцит, хлорит, серицит) являются диэлектриками и существенного влияния на общий показатель термо-ЭДС не оказывают. Сфалерит, как правило, обнаруживает весьма слабые полупроводниковые эффекты, или вообще не проявляет этого свойства. Термо-ЭДС пиритов колчеданных руд изменяется в широких пределах от +560 мкВ/К до -380 мкВ/К, при этом нередко в одном рудном образце, а зачастую, и в одном зерне пирита, обнаруживается двойственный дырочно-электронный тип проводимости, свидетельствующий о гетерогенности этого минерала. Халькопирит однозначно относится к полупроводникам с электронной проводимостью (п - тип), изменяющейся в пределах от -30 мкВ/К до -570 мкВ/К, таким образом, халькопирит вносит свои коррективы в суммарный показатель ТЭДС руд в виде доли отрицательной проводимости.
В рудах Урупского медноколчеданного месторождения проявляются следующие закономерности изменения полупроводниковых свойств. Относительно высокая степень метаморфизованности месторождения снижает роль показателей термо-ЭДС пиритов осадочных и гидротермально-осадочных руд. Поведение графика ТЭДС пирита и показатели замеров халькопирита в единичных образцах по скважине №2715 Урупского месторождения в совокупности с содержанием меди в руде не однозначно отображает реакцию полупроводниковых свойств пирита. Соответствие показателей ТЭДС пирита и халькопирита К= -0,37 (табл. 8) весьма косвенное, обусловленное меньшей возможностью измерения в аншлифах показателей халькопирита. Показателен высокий коэффициент корреляции содержания меди в образцах и значений
Похожие диссертации на Параметрические критерии генетических особенностей и технологических свойств колчеданных руд месторождений Северного Кавказа и Южного Урала
