Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор 18
1.1. Состояние вопроса 18
1.2. История вопроса
2. Краткие сведения о месторождении 31
3. Методология исследований
3.1. Методика опробования и подготовки проб исходных соляных пород и продуктов их переработки 37
3.2. Методика аналитических исследований исходных соляных пород и продуктов их переработки 46
3.3. Методика минералогических исследований 51
3.4. Методика исследований форм нахождения благородных металлов 55
3.5. Методика исследований распределения благородных металлов по компонентам руд и типам шламов 56
3.6. Обоснование технологических решений и методических подходов при выборе направления технологических 58 исследований
3.7. Методика технологических исследований 59
4. Вещественный состав соляных пород Верхнекамского месторождения, формы нахождения благородных металлов и элементов-микропримесей 61
4.1. Вещественный состав соляных пород и продуктов их переработки 61
4.2. Распределение благородных металлов в соляных породах 64
4.3. Распределение элементов-микропримесей в соляных породах 66
4.4. Изменения в распределении Н.О. и благородных металлов при переработке соляных пород 68
4.5. Формы нахождения благородных металлов в соляных породах и продуктах их переработки 72
4.6. Формы нахождения элементов-микропримесей в соляных породах и продуктах их переработки 88
5. Минералогия солей и благородных металлов 100
5.1. Распределение и состав соляных пород 100
5.2. Особенности минералогии подстилающей каменной соли 101
5.3. Особенности минералогии калийной залежи 108
5.4. Особенности минералогии благородных металлов 130
6. - Методология аналитических исследований благородных металлов 137
6.1. Определение извлекаемого количества благородных металлов в глинисто-солевых отходах (шламах) 137
6.2. Качественное и количественное определение органических соединений благородных металлов в породах различного состава 140
6.3. Аналитика растворов и конечных продуктов технологического передела 147
7. Обоснование технологических решений и методических подходов при выборе направления технологических исследований 149
7.1. Обоснование технологических решений и методических подходов 149
7.2. Основные стадии технологического передела шламов 155
Заключение 162
Список использованных источников
- История вопроса
- Методика аналитических исследований исходных соляных пород и продуктов их переработки
- Распределение элементов-микропримесей в соляных породах
- Особенности минералогии калийной залежи
Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Присутствие Au, Ag и Pt-металлов в соляных породах (K-Mg рудах) Верхнекамского месторождения солей и концентрирование благородных металлов в отходах после переработки руд, позволяет рассматривать Верхнекамское месторождение, как потенциальное месторождение благородных металлов. Ранее Au в отходах калийных предприятий было обнаружено Дытнерским (1984), а в сильвинитах Белкиным и Николаевым (1992). Несколькими группами исследователей (Матюшев и др., Заболоцкий и др. 19941998) были проведены исследования распределения Au и Ag в соляных породах месторождения и извлечения этих металлов из глинисто-солевых отходов (шламов). Эти исследования не были завершены из-за традиционного подхода к формам нахождения Au и Ag и, как следствие, неверных технологических выводов. Платиноиды в рудах обнаружены не были. В этой связи, необходимость изучения минералогии, нетрадиционных форм нахождения Au, Ag и Pt-металлов и обоснования выделения нового формационного типа месторождений этих металлов - очевидна. Присутствие данных металлов в солях месторождения показывает возможность обнаружения их в других соленосных бассейнах.
Цель работы заключается в установлении особенностей формирования концентраций благородных металлов, форм нахождения, методологии их анализа для обоснования выделения нового формационного типа месторождений благородных металлов. Выявленные особенности служат обоснованием технологических решений при разработке промышленной технологии переработки шламов.
Основными задачами исследований являлись:
-
Изучение вещественного состава соляных пород, состава нерастворимого в воде остатка (Н.О.) соляных пород и формы нахождения в них благородных металлов;
-
Изучение формы нахождения микропримесных элементов;
-
Изучение взаимоотношений соляных минералов, соединений благородных металлов и минералов микропримесей;
-
Установление последовательности минералообразования и стадийности минералообразующего процесса;
-
Выявление формационной принадлежности концентраций благородных металлов;
-
Роль эпигенетических процессов в преобразовании минерального состава соляных пород, перераспределении благородных металлов и минералов микропримесей;
-
Разработка методологии анализа нетрадиционных форм нахождения благородных металлов и минералов микропримесей;
-
Использование особенностей минералогии соляных пород, форм нахождения в них благородных металлов и минералов-микропримесей для
обоснования технологических решений при разработке промышленной технологии переработки шламов.
Фактическая основа и методика работы.
Работа основана на материале собранном автором с 1994 по 2011 год в рамках договоров ГИ УрО РАН с ОАО «Уралкалий» и материала собранного в рамках тематики ГИ УрО РАН по программам ОНЗ РАН и Президиума РАН.
Фактический материал складывался из структурно-минералогических наблюдений в горных выработках промышленной зоны калийной залежи и верхней пачке подстилающей каменной соли (ПдКС), опробования соляных пород и продуктов их переработки и исследованиях отобранного материала.
В верхней пачке ПдКС отобрано 36 проб по 4-м разрезам. Из этих проб выделен нерастворимый в воде остаток (Н.О.). Проанализировано 108 фракций Н.О. (осадочной и флотируемой части).
В калийной залежи опробовано 6 разрезов (на рудниках БКПРУ-1, БКПРУ-4 и БКПРУ-2) по 13 проб в каждом разрезе (по числу слоев и пластов в разрезе). Всего отобрано 78 проб. Помимо исходных проб проанализировано 312 фракций Н.О. (осадочной и флотируемой части).
Для минералого-технологического тестирования было отобрано более 50 минералого-технологических проб в соляных породах (сильвинитах, карналлитовых породах, маркирующей глине). Кроме того, были отобраны и изучены пробы в несоляных породах (черные сланцы, медистые песчаники), содержащих органические соединения благородных металлов.
Параллельно с накоплением материала по исходным соляным породам и обобщения результатов наблюдений проводилось опробование шламов галургической, флотационной, карналлитовой обогатительных фабрик, технической соли на БКПРУ-1, флотационных фабриках БКПРУ-2, БКПРУ-3 и галургической фабрике БКПРУ-4.
Было отобрано и исследовано 35 укрупненно-лабораторных проб объемом по 200 литров каждая, около 100 лабораторных проб объемом по 10-15 литров и три опытно-промышленных пробы общим весом до 4 тонн. Пробы шламов разделялись на отдельные компоненты.
Основной объем лабораторных исследований был выполнен автором лично, часть исследований совместно с сотрудниками института геологии Коми НЦ УрО РАН, института минералогии УрО РАН в г. Миасс, ВНИИ химической технологии и ГЕОХИ. Химические анализы были проведены в СП ЛИК ОАО «Уралкалий», микрозондовые (МРС-анализы), ГЖХ, ХМС, РФА анализы - в институте геологии КОМИ НЦ УрО РАН. Атомно-абсорбционные, атомно- эмиссионные анализы выполнялись в ГЕОХИ РАН, АСИЦ ВИМС и ВНИИНМ, рентгенофазовые анализы - в институте минералогии УрО РАН и АСИЦ ВИМС.
Основные защищаемые положения:
Положение 1. Формами нахождения Au, Ag и Pt-металлов в солях Верхнекамского месторождения являются органические соединения. Концентраторами их являются битумоиды, сингенетичные соляным породам, в ассоциации с сульфатами кальция.
Положение 2. Процесс формирования соляной толщи включает три стадии минералообразующего процесса - стадию формирования подстилающей каменной соли, стадию формирования калийной залежи и стадию формирования покровной каменной соли, которые заканчиваются катагенезом. После завершения катагенеза выделяется процесс постседиментационных эпигенетических изменений составляющих стадию эпигенеза, широко проявленную в калийной залежи соляной толщи.
Положение 3. Выделен новый формационный тип месторождений Au, Ag и Pt-металлов в эвапоритовых отложениях, характеризующийся наличием трех парагенетических минеральных ассоциаций:
ангидрит, гипс, ярозит, доломит, кварц, полевые шпаты, целестин, пирит, органическое вещество, самородное Au и Ag, хлориды и сульфосоли Ag, органические соединения Au, Ag и Pt-металлов, сульфиды Cu, Pb, Zn, монацит, металлы и интерметаллиды Ni, Sn, Cu, Fe, Ti, Cr и др.;
гетит, гематит, доломит, кварц, карбонилгалогениды Au, самородное золото, интерметаллиды Au, Cu, Ag, циркон, минералы Sn, монацит, металлы и интерметаллиды Ni, Sn, Cu, Fe, Cr, Ti и др.;
ангидрит, гипс, доломит, кварц, полевые шпаты, гематит, гетит, лепидокрокит, органическое вещество, самородное Au, хлориды и сульфосоли Ag, самородное Au и Ag, органические соединения Au, Ag и Pt - металлов, циркон, апатит, монацит, самородные металлы и интерметаллиды Ni, Sn, Cu, Fe, Cr, и др.
Положение 4. Разработаны методики анализа органических соединений благородных металлов, основанные на общем методологическом подходе, который заключается в поиске новых методических решений в определении содержания металлов находящихся в нетрадиционных формах нахождения.
Поиск привел к отрицанию необходимости полного растворения пробы для анализа благородных металлов в растворе и необходимости селективного их извлечения в анализируемый раствор. На основе нового подхода разработано два способа анализа:
-
Способ подготовки проб нерастворимого остатка соляных пород и продуктов их переработки для качественного и количественного определения содержания благородных металлов.
-
Способ качественного и количественного определения органических соединений благородных металлов в породах различного состава.
Положение 5. Предложены технологические решения для разработки промышленной технологии переработки шламов с целью извлечения благородных
металлов, основанные на выявленных особенностях минералогии и форм нахождения благородных металлов в соляных породах и продуктах их переработки.
Научная новизна работы.
1. В солях Верхнекамского месторождения впервые обнаружены органические соединения благородных металлов (Au, Ag, Pt, Pd), связанные с битумоидами сингенетичными с соляными породами и это может свидетельствовать о возможности обнаружения этих металлов в эвапоритовых отложениях других регионов.
-
-
Концентрации благородных металлов в соляных породах Верхнекамского месторождения характеризуют новый формационный тип месторождений Au, Ag, и Pt-металлов.
-
В процессе образования Верхнекамского месторождения солей выделяются три стадии минералообразования, отвечающие формированию соляной толщи и концентраций благородных металлов, а также стадия эпигенеза широко проявленная в калийной залежи и связанная с радиогенно-химическими процессами.
-
Разработана методика поиска способов преобразования органических соединений благородных металлов в извлекаемые (кислоторастворимые) соединения.
-
Особенности минералогии и формы нахождения благородных металлов явились основой для обоснования технических решений при разработке промышленной технологии переработки шламов с целью извлечения благородных металлов.
-
Оригинальной и впервые использованной явилась методология исследований наноразмерных органических соединений благородных металлов в хлоридных средах.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
-
-
-
Показана возможность (методическая) изучения наноразмерных органических соединений благородных металлов;
-
Выявлена возможность концентрирования этих соединений в отходах после переработки соляных пород до промышленно значимых содержаний;
-
Выявлены минералогические, аналитические и технологические признаки, позволяющие диагностировать концентрации благородных металлов в других соленосных бассейнах;
-
Доказана возможность извлечения благородных металлов из глинисто- солевых отходов калийных предприятий обогатительными, пиро- и гидрометаллургическими методами с получением коллективного концентрата благородных металлов.
Реализация результатов исследований изложенных в диссертации в фундаментальном направлении заключается:
1. В разработке методологии исследований концентраций органических соединений благородных металлов в хлоридных средах;
-
-
-
-
В формировании концепции «Минералогия солей и благородных металлов и формы их нахождения в эвапоритовых отложениях»;
-
В определении формационной принадлежности месторождений Au, Ag и Pt-металлов в эвапоритовых отложениях и особенностей эпигенеза в соляных породах, содержащих карналлитовую компоненту.
Реализация результатов исследований изложенных в диссертации в прикладном направлении заключается:
-
-
-
-
-
Разработке методов анализа органических соединений Au, Ag и Pt- металлов в хлоридных средах;
-
Разработке технического задания для создания технологии переработки шламов;
-
Разработке на основе полученных патентов исходных данных для проектирования и строительства опытного производства.
Публикации и апробация результатов исследований.
Соискателем опубликовано 58 научных работ (включая патенты), посвященных теме диссертации, из них 9 опубликовано в рецензируемых журналах, включенных в список ВАК, зарегистрировано и выдано 10 патентов, остальные работы имеют региональный статус.
Всего по результатам исследований получено 10 патентов. По большей части патентов получены аналоги в странах ближнего и дальнего зарубежья. Один патент (№2291907) зарегистрирован в Женеве (Европатент № ЕП1 978 117 А2) и в Патентном Офисе США (USPTO), где получен Патент США №92623.
Результаты исследований обсуждались на 32 конференциях и совещаниях. Вопросы минералогии благородных металлов, их форм нахождения докладывались автором на конференциях и международных семинарах в институте геологии Коми НЦ УрО РАН, в институте минералогии УрО РАН в г. Миасс. Ежегодно результаты исследований сообщались на научной сессии ГИ УрО РАН. Вопросы обогащения, пиро- и гидрометаллургии и технологической минералогии докладывались на ежегодных конференциях «Плаксинские чтения». Вопросы методологии аналитических исследований рассматривались на конференции по аналитике, химии и технологии платиновых металлов «Черняевские чтения».
Личный вклад автора в достижении научных результатов, изложенных в диссертации, выражается в его участии в хоздоговорных и тематических научно - исследовательских работах в качестве руководителя и ответственного исполнителя тем и договоров. Все материалы исследований обработаны автором. Все результаты и выводы получены или самостоятельно или в соавторстве с другими участниками тематических и хоздоговорных работ. В списке использованных источников сделаны соответствующие ссылки.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, соответствующих пяти защищаемым положениям, трех вспомогательных глав, введения,
История вопроса
Термин «галогенная формация» определяет генетический тип осадочных отложений. Вместе с этим, термин «галогенная формация» в большинстве случаев объединяет более или менее сложный парагенезис отложений, различных по литологии, минеральному составу и фациальному характеру.
Поэтому по этим признакам могут быть выделены различные типы галогенных формаций: соляная, сложенная преимущественно каменной солью; соленосная, представленная чередующимися пачками и слоями каменной соли и аутигенно-терригенных пород; калиеносная с залежами, пластами и проявлениями калийных солей в парагенезисе с каменной солью; галит-мирабилит-глауберитовая; ангидритовая; ангидрит-карбонатная; терригенно-гипсоносная.
Бассейны, в которых на определенной стадии эволюции галогенной седиментации (галогенеза) происходило отложение растворимых минеральных солей, называются солеродными. Этот термин необходимо рассматривать как относящийся к определенному времени или эпохе галогенеза (солеобразования).
Если речь идет о бассейне как о площади, в пределах которой распространен комплекс тех или иных галогенных отложений и полезных ископаемых, границы, которой более или менее установлены, следует говорить о соляном или соленосном, гипсоносном, калиеносном и другом бассейне, подобно тому, как эти термины применяются к ряду других полезных ископаемых.
Исходя из приведенных терминологических определений, изучаемое нами Верхнекамское месторождение солей можно отнести к галогенной формации, которая сформирована в солеродном бассейне, относящемуся к внутриконтинентальным солеродным водоемам морского типа пермского периода. Эта формация расположена в Предуральском краевом прогибе и по составу относится к соляно-калиеносному типу формаций.
Наиболее близкой, по условиям образования и основным признакам, является галогенная формация, расположенная в Припятском прогибе (Старобинское месторождение). Она также приурочена к солеродному бассейну морского типа. Но имеются некоторые отличия: 1) Припятский прогиб не является предгорным, что обусловило большие площади соленакопления, чем для Предуральского прогиба; 2) Наличие нескольких циклов соленакопления, три из которых сформировали продуктивные горизонты (в Предуральском прогибе один цикл); 3) Меньшие мощности продуктивных пластов (горизонтов); 4) Не во всех циклах, особенно в калийной залежи выражен разрез каменная соль, сильвинит, карналлит. По остальным признакам эти две формации можно считать аналогами.
Из других формаций морского генезиса необходимо упомянуть следующие: 1) Лагунные галогенные формации; 2) Галогенные формации морских заливов; 3) Галогенные формации краевых частей открытых эпиконтинентальных морей.
В определении исследуемой нами формации, следующие ключевые слова: месторождение; галогенная формация; солеродный бассейн; время образования; комплекс соляных пород, внутриконтинентальные солеродные водоемы морского типа; соляно-калиеносный тип формации (по составу).
Рассмотрим обоснование выделения соляно-калиеносного типа формаций.
Соляная формация - это формация сложенная преимущественно каменной солью и предположительно характеризующаяся тесными пространственными и парагенетическими связями минералов слагающих, как собственно каменную соль, так и аутигенно-хемогенно-терригенные минералы (ангидрит, доломит, кварц, полевой шпат, и др.). Последние могут обособляться в виде глинисто-ангидритовых прослоев (или галопелитов), и в то же время насыщать собственно кристаллические постройки галита, составляя нерастворимый в воде остаток (Н.О.). Таким образом, каменная соль минералогически представляет собой единую парагенетическую ассоциацию и одновременно стадию минералообразования, а геохимически единую гидрохимическую солевую фацию. В разрезе Верхнекамского месторождения солей есть две таких фации, представляющих две стадии минералообразующего процесса, это подстилающая каменная соль и покровная соль, перекрывающая калийную залежь.
Калиеносная формация - это формация, сложенная залежами, пластами и проявлениями калийно-магниевых солей в парагенезисе с каменной солью и также характеризующаяся тесными пространственными и парагенетическими связями минералов, слагающих теперь уже несколько видов парагенезисов. Это, в первую очередь сильвинитовые породы, представляющие собой срастание сильвина и галита, а также минералов аутигенно-хемогенно-терригенного происхождения, прорастающих агрегат сильвина и галита. Кроме того, в этом агрегате присутствует и карналлит, но в количестве, не превышающем 0,5-1,5 %. Во-вторых - это междупластья каменной соли (между пластами сильвинитовых пород), представляющие собой срастание преимущественно галита с очень небольшим количеством сильвина и, большим чем в сильвинитах количеством минералов аутигенно-хемогенно-терригенного происхождения. Последние часто обособляются в так называемые коржи, где преобладающими становятся, именно, аутигенно-хемогенно-терригеные минералы. В-третьих - это карналлитовые породы, представляющие собой срастание карналлита, галита, минералов аутигенно-хемогенно-терригенного происхождения и в небольших количествах сильвина. Карналлитовые породы также переслаиваются междупластьями каменной соли, где преобладающим является галит и, в подчиненном количестве находятся карналлит и сильвин, но в большем количестве, чем в карналлитовой породе присутствуют аутигенно-хемогенно-терригенные минералы, также часто обособляющиеся в коржи.
Методика аналитических исследований исходных соляных пород и продуктов их переработки
Аналитика матричного состава соляных пород, шламов их компонентов, органического вещества и составляющих не вызывает трудностей и дает полную картину матричного состава и элементов-примесей. Сложнее положение с аналитикой благородных металлов, так как, традиционный анализ благородных металлов атомно-спектральными методами связан с полным переводом исследуемой матрицы в раствор в несколько стадий - спекания, сплавления, упаривания, кислотного растворения, причем некоторые переделы повторяются. В случае анализа благородных металлов в форме органических соединений, это приводит к их «потере». Даже применение автоклавного вскрытия проб не решает полностью эту задачу.
Определение содержания благородных металлов в технологических продуктах сопряжено с еще большими трудностями, поскольку в этих продуктах органическое вещество представлено смесью природной и техногенной органики. Поэтому в разработке аналитики благородных металлов в исходном сырье и продуктах передела сформировалось два направления, которые реализовались в разработке двух методов анализа, главным звеном в которых явилась подготовка проб: 1. Способ подготовки проб нерастворимого остатка соляных пород и продуктов их переработки для качественного и количественного определения содержания благородных металлов [109]; 2. Способ качественного и количественного определения органических соединений благородных металлов в породах различного состава [110].
Первый из них предназначен для определения извлекаемого количества благородных металлов в лабораторных, укрупнено-лабораторных и опытно промышленных пробах технологическими методами, что не следует путать с промышленной технологией, в которой естественно те же стадии переработки (обжиг, выщелачивание, сорбция, десорбция и получение конечного продукта коллективного концентрата благородных металлов). Но в промышленной технологии процесс начинается с подготовки материала (распульповывание шлама), обогащение (гидроциклонирование шлама), грануляции и сушки и, только потом обжиг, выщелачивание и т.д. В нашем случае опробуются все продукты технологического передела и в первую очередь продукты обогащения, как концентраты, так и отходы. Целью является определение количества благородных металлов в концентратах, отходах и общая оценка эффекта обогащения. В конце цикла получается не коллективный концентрат благородных металлов, как в цикле промышленной технологии, а товарный раствор (десорбат), в котором традиционными атомно-спектральными методами определяется содержание благородных металлов, характеризующее их извлеченное количество из данного продукта.
Второй метод предназначен для определения содержания благородных металлов в породах различного состава содержащих органические соединения благородных металлов, в том числе и в соляных породах. За основу взят пробирно-атомно-абсорбционный метод. Но перед пробирной плавкой анализируемый материал смешивается (шихтуется) с хлоридами натрия или калия и только потом смешивается с окисью свинца (свинцовым глетом). Присутствие хлоридов при отжиге органики способствует преобразованию соединений благородных металлов в соединения, которые коллектируются в свинцовом глете при пробирной плавке. Еще одна роль хлоридов «экран» препятствующий «уходу» благородных металлов при отжиге в возгоны. Подробнее этот материал будет обсужден в главе 6.
Оба метода защищены патентами [109, ПО].
Анализ жидких отходов и растворов. В исследованиях, а особенно, в процессе технологического передела необходим анализ растворов. Здесь имеются в виду различного рода фильтраты, отстой, представляющие собой отходы обогащения шламов или отстой после отмывки лабораторных и укрупнено-лабораторных проб. Определение содержания в них благородных металлов необходимо, чтобы оценить степень потерь полезных компонентов после какого либо процесса с получением жидких отходов.
Поскольку из всех исследуемых благородных металлов наиболее растворимым является палладий и чтобы исследовать степень растворения и масштабы потерь при отмывке и фильтрации, а также для разработки способов ликвидации потерь палладия - применялся фотоколориметрический способ определения Pd в растворах.
Потери Pd в щелоках оценивались методом введения в исследуемый раствор FeCU с подкислением до рН 2-2,5. Затем следовала нейтрализация содой до рН 8-9 и осаждение хлорида палладия. Далее отстой декантировался, осадок растворялся в царской водке и анализировался традиционными атомно-спектральными методами.
Анализ конечных продуктов технологического передела.
Конечный продукт технологического передела - коллективный концентрат благородных металлов, анализируется твердофазными способами -рентгенофазовым (матричный анализ), рентгенорадиометрическим и рентгеноспектральным - определяющими приближенно-количественное содержание благородных металлов. Количественное содержание благородных металлов определяется атомно-абсорбционным способом. Для применения этого способа проба коллективного концентрата благородных металлов должна быть переведена в раствор и проанализирована количественным атомно-абсорбционным методом. Кроме того, полный спектр элементов коллективного концентрата анализируется масс-спектральным методом с индуктивно связанной плазмой (ИСП МС).
Распределение элементов-микропримесей в соляных породах
Анализ табличных данных показывает, что все благородные металлы концентрируются в Н.О. сильвиновой, и галитовой составляющей сильвинитов. Поскольку в выпаренной соли их нет, извлечение их должно составлять около 100 %. Расчет, сделанный на основании весового анализа компонентов и распределения содержания исследуемых металлов, показывает, что при содержании золота в исходном сильвине 0,18 г/т и отсутствии его в выпаренной соли, содержание его в Н.О. должно быть не 2,5 г/т, а 9,5 г/т. Т.е. извлечение составило всего 26 %.
Из практики, пробирного анализа известно, что при пробирной плавке, золото может уходить в возгоны и, оседать на сводах нагревательной печи. Но количество это обычно не превышает 15-25 %, а в данном случае дефицит составляет 74 %. Из этого явления следуют выводы: 1. Большая часть золота находится не в самородной форме, а в виде соединений, способных при нагревании (пробирная плавка) уходить в возгоны (улетучиваться); 2. Чтобы извлечь золото в нетрадиционной форме нахождения, необходимо преобразовать его либо в металл, либо разработать способ связывания этих (гипотетических) соединений Au, Pt, Pd, например, в кислоторастворимую форму с последующим извлечением в раствор; 3. Полная сохранность Au в исходном сильвине обеспечивается присутствием хлоридного экрана.
Последний вывод позволяет прогнозировать выбор способа преобразования и последующего извлечения нетрадиционных форм нахождения золота. Если из Н.О. сильвина и галита золото уходит в возгоны, то в исходной соли оно сохраняется, расчет баланса строится именно на этом. Причиной может быть то обстоятельство, что при пробирной плавке в присутствии хлоридного агента происходит отжиг органики и образование соединения данного металла, которое может быть и хлоридным соединением или, во всяком случае, его кислоторастворимой формой. Это допущение было использовано при выборе возможного способа (хлорирующий обжиг) перевода соединений благородных металлов в кислоторастворимую форму. Главным выводом этого исследования является доказательство существования нетрадиционных форм нахождения благородных металлов и необходимость идентификации самих соединений благородных металлов или их приуроченности к каким-либо, например, органическим соединениям.
Еще одним выводом этого исследования является возможность разработки способа (метода) анализа определения содержания благородных металлов в форме органических соединений с использованием «хлоридного» экрана.
Последующие исследования подтвердили данные, полученные при исследовании первой пробы [46, 47, 48-52, 60-72, 78, 79, 81, 85, 102].
Изучение распределения благородных металлов было предпринято во всех составляющих нерастворимого в воде остатка (Н.О.) соляных пород. Напомним, что существует два типа Н.О. - межзерновое Н.О. и Н.О. пигмента соляных минералов. Изучался нерастворимый остаток всей соляной породы (поскольку отдельно межзерновой Н.О. выделить невозможно) и пигмент соляных минералов (сильвина). Обе разновидности Н.О., при их выделении делились на осадочную и флотируемую часть. Было установлено, что во флотируемой части Н.О. содержание ОВ выше, чем в осадочной части. В осадочной части Н.О. сконцентрированы практически все минералы из состава микропримесей и во флотируемой части они отсутствуют.
Результаты исследований пигмента сильвина (и карналлита), показали, что основная часть Аи, предположительно в форме карбонилгалогенидов, связана с гётитовой составляющей пигмента, в состав которого входят гематит, гётит, лепидокрокит, кварц, доломит. В осадочной составляющей пигмента сконцентрирована вся микропримесная минерализация, и в том числе, самородное Аи и минералы Ag. Содержание самородного Аи и его интерметаллидов (размеры выделений от 300 нм до 70 мкм) не превышает 3-4 % от его количества в соляных породах.
Поскольку связь благородных металлов с органическим веществом Н.О. просматривается достаточно четко, было предпринято дальнейшее разделение органической составляющей Н.О. методами хлороформенной и спиртобензольной экстракции. В ХБ и СББ вытяжках и остатке после вытяжек, определялось содержание благородных металлов атомно-спектральными методами (табл. 17). Состав этих компонентов исследовался способом инфракрасной спектроскопии (см. рис.3).
Особенности минералогии калийной залежи
Образец гиганто-зернистого агрегата кристаллов белого сильвина, бесцветного, голубоватого и синего галита, отобранного из контакта пласта «В» и «ВГ» на опытной панели БКПРУ-4, был исследован с помощью интерферометра-профилометра New View (рис. 20, 21, 22).
На рис. 20 представлена галитовая часть срастания, на рис. 21 и 22 -сильвиновая часть срастания. В галите (рис. 20) исследована наиболее развитая поверхность роста. Хорошо видны четко выраженные зоны роста, на профильной части снимка хорошо выражен рельеф (рис. 20.3, 20.4).
Кристаллы галита имеют моноблочное строение и могут вырастать до значительных размеров (до 10 см по ребру). Кристаллы сильвина при образовании крупных агрегатов (20 х 20 см) имеют мелкоблочное строение. Поэтому участок галита в поле зрения профилометра, в виде законченной структуры, не входит и видна только часть зоны роста.
Гигантозернистый бесцветный галит из срастания с сильвином. 20.1. Макрофото образца; Микрофото образца: 20.2. Оптическое изображение исследуемой поверхности; 20.3. Профиль, характеризующий рельеф исследуемой поверхности; 20.4. Трехмерная реконструкция исследуемой поверхности. В отличие от галита, в сильвине, крупные выделения, которого имеют мелкоблочное строение, в поле зрения профилометра попадают растущие зародыши кристаллов в полном объеме.
Приведенная характеристика различий в образовании крупных кристаллических построек галита и сильвина явление наблюденное. Т.е. на приведенных микрофото галита и сильвина поле зрения совершенно одинаково. Тем не менее, зоны роста галита помещаются в поле зрения частично. А в поле зрения сильвина входят зародыши кристаллов разной площади, но полностью.
В сильвине на рис. 21 мы видим хорошо развитые поверхности с зонами роста новых кристаллов сильвина, представленных классическими «лодочками» [32]. На другом участке блока поверхности роста сильвина наиболее развитые и менее развитые, разноориентированные, но везде видны зародышевые кристаллы (рис. 22). Такие агрегаты образуются в контакте пласта «В» и «ВГ» и в условиях свободного роста, в трещинах разрыва, осложняющих осевые части складок в пласте «В и ВГ».
Эффект отгонки пигмента сильвина в краевые части зерен и в межзерновое пространство является следствием перекристаллизации. Перекристаллизация может вызывать рафинирование (очистку) минералов от примесей [6], в том числе и от микровключенных газов. Для сильвинитовых пластов характерно увеличение степени перекристаллизации, слагающих их минералов, снизу вверх по разрезу калийной залежи. В карналлитовой части пласта «В» перекристаллизация сопровождается растрескиванием карналлитовой породы, появлением блоков желтого и бесцветного перекристаллизованного карналлита. Галит, являющийся спутником карналлита, окрашен в синий цвет, но в отличие от галита в сильвинитовых пластах, цвет его становится интенсивно синим и даже принимает чернильный оттенок.
Несмотря на внешне хорошо развитые поверхности роста, на исследованных плоскостях наблюдаются совершенно разные образования. На наиболее развитой поверхности (рис. 23) видны зоны роста, но видно, что они смещены, по отношению друг к другу и резко отличаются от зон роста кристалла галита из сильвинитовой части пласта «В». На другой поверхности развития (рис. 24) совершенно непривычная картина - видны округлые в плане образования, имеющие внутри целую сеть образований квадратного сечения со сглаженными краями.
На рис. 25 (деталь) видно, что эти образования имеют положительный рельеф, кубическую форму, т.е. это мелкие кристаллы новообразованного галита, ничего общего не имеющие с зонами роста. При этом окраска кристалла чернильно-синяя, т.е. имеется определенная связь с интенсивностью окраски и появлением описанных образований, поскольку в менее интенсивно окрашенных кристаллах галита, в том числе и из сильвинитовых пластов, описанное явление не наблюдается.
Необходимо прокомментировать некоторые сведения о природе окраски синего галита, которые неоднократно обсуждались ранее [22, 37, 88]. В работе Исаенко СИ. [22] показано, что причиной окраски галита являются мельчайшие коллоидные частицы металлического натрия. Образование их связывается с радиогенным воздействием 40К и 87Rb на кристаллическую решетку галита в контакте с сильвином. Соглашаясь с тем, что причиной окраски являются частички металлического натрия, нельзя согласится с тем, что механизм образования - результат воздействия радиоактивного излучения генерируемого 40К на кристаллы галита. С этим нельзя согласиться по двум «причинам». С учетом энергии излучения генерируемого 40К преобразовать (разрушить) молекулы NaCl в галите просто невозможно. Вторая причина наблюденная, в сильвините 40К значительно больше, чем в карналлите, а синий галит в сильвинитовых пластах наблюдается
Похожие диссертации на Минералогия солей и благородных металлов Верхнекамского месторождения
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
