Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы: 11
1.1. Минералогические особенности титаномагнетита 11
1.2. Технологическая минералогия титаносодержащих железных руд 17
2. Краткая геологическая характеристика месторождений 19
2.1. Собственно-Качканарское месторождение 19
2.2. Чинейское месторождение (участок Магнитный) 22
2.3. Пудожгорское месторождение 26
3. Неоднородность титаномагнетита и ее оценка методом микрорентгеноспектрального анализа 31
3.1. Микрорентгеноспектральный анализ титаномагнетита расфокусированным пучком 31
3.2. Вещественный состав руд 46
3.3. Текстурно-структурные особенности руд 50
3.3.1. Собственно-Качканарское месторождение 50
3.3.2. Чинейское месторождение 57
3.3.3. Пудожгорское месторождение 60
3.3.4. Сравнительная оценка особенностей вещественного состава титаномагнетитовых руд месторождений 65
4. Самоорганизация системы «минерал-среда» и ее влияние на степень неоднородности титаномагнетита 75
4.1. Фазовый состав титаномагнетита 75
4.2. Нерудная минерализация и ее связь с уровнем титанистости магнетита 76
4.3. Статистическая обработка данных 80
5. Типоморфные признаки титаномагнетита, определяющие технологию переработки железных руд магматического генезиса 86
5.1. Оценка типоморфных особенностей титаномагнетита 86
5.2. Гранулометрия и морфология минеральных индивидов 86
5.3. Микротвердость титаномагнетита и сосуществующих с ним минералов 87
5.4. Состояние железа в титаномагнетите 89
5.5. Типоморфные признаки титаномагнетита 101
5.6. Типоморфные признаки ильменита 101
Заключение 107
Список использованной литературы
- Технологическая минералогия титаносодержащих железных руд
- Пудожгорское месторождение
- Собственно-Качканарское месторождение
- Нерудная минерализация и ее связь с уровнем титанистости магнетита
Технологическая минералогия титаносодержащих железных руд
В работе [Крейг, Воган, 1983], одна из глав которой посвящена обзору по титаномагнетитам, сделан вывод, что растворимость ильменита в магнетите слишком мала, даже при магматических температурах, и объяснить большинство ильменит-магнетитовых срастаний РТР невозможно.
Приводимые данные указывают на то, что в процессе пространственного разделения атомов между отдельными участками объема гомогенного протораствора, происходит его преобразование в многофазную смесь, состоящую из фаз, более обогащенных или обедненных каким-либо изоморфным компонентом. Таким образом, в случае распада титаномагнетита, как протораствора, представляющего собой серию твердых растворов ряда Fe3O4 (магнетит) – Fe2TiO4 (ульвешпинель) должны выделяться фазы, по составу изоморфных компонентов отвечающими общей формуле - Fe3-xTixO4, где 0x1, однако в реальности дело обстоит намного сложнее. Как показано в работах [Мясников, Боярская, 1965], [Price, 1980, 1981], [Кудрявцева и др., 1982], [Хисина, 1987], [Haggerty, 1991]; [Kakol, 1991], [Petrochilos, 2010], в естественных условиях определяющее влияние на минеральный состав образующихся продуктов оказывают температура среды и фугитивность кислорода (O2). Согласно [Хисина, 1987], увеличение O2 в процессе субсолидусного остывания твердого раствора приведет к выделению из него в качестве продукта распада ильменита, а не ульвошпинели. В работах [Price, 1981], [Haggerty, 1991]; [Petrochilos, 2010] также подчеркивается, что высокая степень фугитивности кислорода препятствует выделению гомогенных зерен титаномагнетита. Это связано с тем, что формирования ильменитового твердого раствора понижает содержание титана в минерале-хозяине и уменьшает термодинамическую движущую силу несмешивания. Таким образом, превращение исходного твердого раствора в определенные фазы критически зависит от окислительно-восстановительного потенциала системы. Описанный исследователями [Хисина, 1987], [Petrochilos, 2010] «кислородный распад» титаномагнетита, при низком парциальном давлении приводит к образованию ламелей ильменита в титаномагнетите, реже в гематите (гемоильменит, титаногематит), при изменении которых в результате лейкоксенизации образуются оксиды Ti и Fei - оксиды. В работе [Кудрявцева, 1988], описано еще одно возможное окисление титаномагнетита серии магнетит-ульвит, приводящее к образованию титаномаггемитов, обладающих структурой шпинели и характеризующихся значительными отклонениями от стехиометрии. Титаномаггемиты яляются членами ряда - Fe2O3 – - FeTiO3 и образуются при гомогенном окислении. В работах [Бережной, 1970], [Кудрявцева, 1988] отмечено, что при гетерогенном окислении происходит образование стабильных соединений серии FeTi2O5 – Fe2TiO5 и рутила.
При этом важно указать, что в выделяющихся фазах магнетита и гематита может сохраняться часть титана, наличие которого определяет эти минералы как титаномагнетит и титаногематит соответственно [Зубков, 1987].
Важно отметить вероятность разложения оксидных соединений в восстановительных условиях, часто являющихся характерными для основных и ультраосновных магм [Перельман, 1989, 1990]. В работе [Бетехтин, 1958] описано, что ильменит из титаномагнетита обособляется при замещении сульфидами.
В результате упомянутых выше изменений образуется минеральный агрегат – «титаномагнетит», состоящий из продуктов распада твёрдых растворов магнетит - ульвешпинель, гематит – ильменит, ильменорутил (ферропсевдобрукит) - псевдобрукит, шпинелей, продуктов их последующего замещения [минералов группы рутила, перовскита, сфена и др.) и окисления (титаномаггемиты), оксидов железа и титана, открытых в конце XX – начале XXI века (псевдорутила – Fe2Ti3O9, Tietaiyangite-Fe3+4Fe2+TiO9 и др.), а также мельчайших включений силикатной породы и др., который непосредственно и представляет технологический объект [Быстров, 2013]. Таким образом, из всего обозначенного следует: технологический объект титаномагнетит – является для каждого месторождения уникальным продуктом совокупной деятельности всех процессов рудообразования, наложенных на исходный расплав, находящийся в прямой зависимости от состава и свойств рудовмещающих пород, динамично развивающийся во временном континууме.
Сложность состава и строения рудных минеральных агрегатов – в первую очередь по причине широкого развития структур многостадийного распада твердых растворов (РТР), обусловливает необходимость проводить комплексное изучение этих руд [Быстров, 2013, 2014; Пирогов, Быстров, 2014]. Однако спектр методов, позволяющих получить информацию, необходимую для оценки минералого-технологических особенностей титаномагнетитов, ограничен [Пирогов и др., 1988; Изоитко, 1997]. Продукты распада представлены тонкими выделениями минералов изоморфных рядов группы шпинели, практически неразличимых методами оптической микроскопии (ОМ). Диагностические линии минералов этой группы также недостаточно хорошо разрешимы на дифрактограммах рентгенофазового анализа (РФА). Установление элементного состава представителей группы шпинелидов и их взаимоотношений необходимо в виду существенного влияния на минералого-технологические особенности руд. Кроме того, необходимо учитывать влияние захваченных в процессе кристаллизации минералов
Пудожгорское месторождение
По данным [Фоминых и др., 1967] описания руд и горных пород Качканарской группы месторождений появляются в литературе, начиная с XVIII века. Это работы П.С. Палласа, А.И. Антипова, А.П. Карпинского, А.А. Черданцева и др. Большой вклад в изучение Качканара внес Н.К. Высоцкий (1913), составивший первую детальную карту массива в масштабе 1:42000 и опубликовавший капитальную монографию. В 1931-1932 гг. были проведены небольшие разведочные работы на титаномагнетит, результаты которых изложены И.И. Малышевым, П.Г. Пантелеевым и А.В. Пэком (1934).
В последующие годы титаномагнетитовые месторождения Качканара разведывались Уральским геологическим управлением и рекомендовались к передаче в эксплуатацию. Результаты этого периода изучения изложены в работах З.В. Рупасовой (1948), М.И. Алешиным (1959), В.А. Решитько (1959, 1963) А.Ф. Фадеичевым (1961) и К.Д. Тимоховым (1963). Геологическое строение Качканарского массива достаточно полно изложено в этих публикациях, и ниже по их материалам дается краткое описание Качканарского месторождения.
Качканарская группа месторождений титаномагнетита (Гусевогорское и Собственно-Качканарское) находится в Исовском районе Свердловской области в 30 км к северо-западу от ж.-д. ст. Нижняя Тура.
Рудоносный Качканарский габбро-пироксенитовый плутон занимает площадь около 110 км2. Плутон имеет изометричную форму и относится к типу лакколитов. Вмещающими породами являются плагиоклазовые порфириты на восточных контактах и эффузивные диабазы силурийского возраста, на западных - слюдяные и кремнистые сланцы ордовика. В северной и южной периферических частях плутона габбро сменяются амфиболитами. Половину площади интрузива слагают пироксениты, представляющие два массива: Качканарский на западе и Гусевогорский на востоке (рис. 3). Гусевогорский пироксенитовый массив, частично сложенный перидотитами, горнблендитами и габбро, вытянут в меридиональном направлении на 8,5 км при ширине 1-3,5 км.
Качканарский пироксенитовый массив, в составе которого также участвуют оливиниты и перидотиты, вытянут в северо-восточном направлении на 5,5 км, средняя его ширина 3,2 км. В пределах Гусевогорского месторождения выделяется девять рудных залежей, из которых эксплуатируется Главная залежь, площадь кондиционного оруденения которой 1,1 км2. В контуре промышленного оруденения имеются некондиционные и безрудные участки, обычно изометричные, площадью от 1000 до 2200 м2. Оруденение распространяется на глубину более 500-600 м.; скважины, пройденные до этих глубин, не вышли из кондиционных руд.
Как рудоносные, так и безрудные пироксениты пересекаются многочисленными дайками кварцевых и роговообманковых плагиоклазитов мощностью до 2 м с разнообразным простиранием и падением под углами 20-90.
Рудные тела слагаются вкрапленным титаномагнетитом, реже шлировыми выделениями и прожилками массивных руд в основном в пироксенитах, габбро и горнблендитах, в значительно меньшей мере в перидотитах и оливинитах. Руды месторождения подразделяются на пять природных типов: крупно- (более З мм), средне- (1-3 мм), мелко- (0,2-1 мм), тонкозернистые(0,05-0,2 мм) и дисперсновкрапленные (менее 0,05 мм).
Основным рудным минералом является титаномагнетит со структурой распада твёрдого раствора, содержащий 2-18% ильменита. Титаномагнетит содержит изоморфную примесь ванадия. Второстепенные рудные минералы - пирит и пирротин, редко встречаются халькопирит, пентландит и борнит, а также самородная платина и платиноиды. Нерудные минералы представлены пироксенам, амфиболами, оливином, серпентином, плагиоклазами, иногда эпидотом, апатитом, цоизитом, шпинелью и продуктами изменения пироксенов и амфиболов - хлоритом и биотитом.
Рис. 3 Схематическая геологическая карта Качканарской группы месторождений (Селиванов и др., 2014)
При металлургической переработке железо-ванадиевых концентратов кроме чугуна получают ванадий путём извлечения его из конверторных шлаков. Балансовые запасы Гусевогорского месторождения оцениваются в 3,5 млрд. т., Качканарского - 2,6 млрд. т. при среднем содержании железа в рудах 16,6 % [Железорудная база России, 2007].
Исследования обогатимости руд Собственно-Качканарского месторождения, проведенные в ВИМСе [Повышение эффективности…, 2013] показали возможность их обогащения по схемам, принятым на Качканарском ГОКе. По схеме сухой и мокрой магнитной сепарации получен концентрат с содержанием железа 63,9%, пентоксида ванадия 0,73% при извлечении в концентрат 70,59% железа, 76,71% пентоксида ванадия. Магнетитовый концентрат содержит также 3,91% TiО2. Извлечь ильменит в отдельный концентрат не удалось из-за его низкого содержания в руде и тонких сростков с магнетитом. Гидрогеологические и горно-технические условия месторождения благоприятны для отработки его открытым способом. Подземные воды месторождения относятся к типу трещинных, питание которых происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков. Среднегодовой приток воды в карьер с проектной глубиной 100м по расчетам не будет превышать 100м3/ч. Мощность вскрышных пород составляет в среднем 5,1м [Повышение эффективности…, 2013].
Собственно-Качканарское месторождение
Пудожгорское месторождение титаносодержащих железных руд расположено на восточном берегу Онежского озера непосредственно у п. Пудожгорский и д. Римское Пудожского района Республики Карелия, его протяженность 7.1 км, координаты центральной части: 6217 30 с.ш. и 3554 в.д. [Трофимов, Голубев, 2008]. Месторождение было открыто горным мастером Аносовым еще в 1859 г., который и начал его изучение [Еселев и др., 1952]. Непосредственно разведочные работы были начаты в 1932 г., во время индустриализации, когда промышленность страны особенно нуждалась в железнорудном сырье, и проводились с перерывами до 1952 гг. С середины 1980-х гг., в связи с обнаружением на месторождении благороднометалльной минерализации (Au-Pt-Pd) Институт геологии КарНЦ РАН возобновил работы по исследованию его руд.
В раннем протерозое на площади Карело-Кольского региона в связи с процессом рифтогенеза происходит одновременное и массовое внедрение расслоенных интрузивов. На границе Балтийского щита и Русской плиты, области наиболее благоприятной для разрыва сплошности коры закладывается Беломорско-Лапландская рифтовая структура, с формированием Водлозерско-Сегозерского сводового поднятия связано внедрение Бураковского расслоенного плутона – крупнейшего на Балтийском щите, с U-Pb возрастом по циркону 2449±1,1 млн. лет [Amelin etc., 1995]. С людиковийским этапом активизации рифта произошло образование сводового поднятия более мелкого ранга с круговым сводовым поднятием в центре – Бураковский блок Бураковского плутона, обусловившим внедрение Пудожгорского интрузива и процессы минерагении. Структура Пудожгорского рудного узла обусловлена характером тектонических деформаций, сопровождающихся развитием радиальной системы трещин, по наиболее крупной из которых шло внедрение Пудожгорского интрузива [Трофимов и др., 2005].
Пудожгорское месторождение комплексных Ti-V-Fe руд с совмещенной Au-Pt-Pd минерализацией является уникальным мировым объектом, относится к новому рудоформационному благороднометалльно-титаномагнетитовому типу, связанному с трапповой толеит-базальтовой магматической формацией [Трофимов, Голубев, 2008]. Оно приурочено к дифференцированному пологопадающему пластовому интрузиву кварцевых долеритов – субформация габбро-титаномагнетит-диоритовая, по классификации Ю.А. Кузнецова [Кузнецов, 1989]. U-Pb возраст интрузива по циркону составляет 1984±8 млн. лет [Amelin etc., 1995].
В разрезе интрузива (рис. 5) выделены: эндоконтактовые слои с проявленными зонами закалки, переходный слой верхних долеритов и пять горизонтов – подрудный, рудный (собственно титаномагнетитовый), надрудный, гранофировый и такситовый, подробно охарактеризованные в работе [Трофимов, Голубев, 2008]. Переходы между ними постепенные. Степень раскристаллизованности пород в разрезе несколько раз изменяется от мелко- до средне- и крупнозернистых. Наиболее крупнозернистые породы наблюдается дважды – в кровле рудного горизонта и центральной части надрудной зоны – гранофировый горизонт и верхняя часть надрудного. Титаномагнетитовый горизонт, занимая строго определенное положение в разрезе, не имеет резких границ, плавно переходит в выше- и нижележащие горизонты; на его долю приходится около 20% мощности интрузива. Титаномагнетит образует вкрапленные структуры по всему разрезу интрузива. Без учета эндоконтактовых слоев, интрузив условно разделяется на нижнюю габброидную зону, сложенную содержащими титаномагнетит долеритами подрудного и рудного горизонта, и верхнюю – существенно долеритовую, обогащенную щелочами (альбит, анортит) и кремнеземом (свободным кварцем и гранофиром).
Запасы титаномагнетитовой руды Пудожгорского месторождения, подсчитанные по промышленным категориям, составляют 316,7 млн. т при содержании Fe – 28,9%, TiО2 – 8,14%, V2О5 – 0,43%. Среднее содержание благородных элементов, принятое для расчета прогнозных ресурсов, равно 0,928 г/т. Вместе с ресурсами интрузива, в целом оцениваются на уровне 1 млрд. т., а благородных элементов в руде – Pd, Pt и Au – в 700 т. [Трофимов, Голубев, 2008]. Последнее позволяет отнести его к категории суперкрупных объектов. Руды Пудожгорского месторождения, как комплексное сырье, содержат нижеследующие, технологически доказанные, извлекаемые элементы в порядке их значимости: Ti, V, Fe, Pd, Pt, Au, Cu и Ag. Запасы руды, подсчитанные по промышленным категориям, составляют 316,7 млн. т при содержании Fe – 28,9%, TiО2 – 8,14%, V2О5 – 0,43%; меди в руде – 411,7 тыс. т. По содержанию основного элемента – титана – оно уступает лишь двум месторождениям: Куранахскому, Амурская обл. (14,2% TiО2) и Гремяха-Вырмес, Мурманская обл. (12.4% TiО2) [Куранахское…, 2004]. Однако по качеству руд (содержанию вредных примесей) превосходит все находящиеся на государственном балансе месторождения, характеризуясь самыми низкими содержаниями серы S и фосфора P (металлургическое производство) и красящими оксидами – Cr203, Mn0, P205 (лакокрасочное производство).
На месторождении выделяются относительно богатые руды с содержаниями более 25 % Fe, 8,45 % TiO2, характеризующие рудный горизонт и бедные руды, содержащие 20-25 % Fe, 6,4 % TiO2, отвечающие подрудному горизонту [Трофимов, Голубев, 2008]. Предполагается совместное обогащение указанных типов руд электротермической переработкой с получением железотитанованадиевого концентрата с содержаниями Fe – 53,0%; Ti02-16,0; V205 – 0,90, при извлечении Fe – 56,1% и выходе 29,0%.
Исследования обогатимости руд Пудожгорского месторождения, проведенные в ВИМСе, показали, что получаемый в результате обогащения концентрат, по существу, представляет собой комплексную железо-титан-ванадиевую руду высокого качества. В процессе обогащения руда в значительной степени освобождается от примесей, переходящих в отвальные хвосты. Однако извлечение в концентрат из руды только 59% нельзя признать высоким, в связи с чем, требуется более детальное комплексное минералого-технологическое исследование.
Приурочено к пироксенитовому пологопадающему (В-СВ - 20-50) массиву, сложенному пироксенитами. Размер массива по простиранию - 5,5 км, средняя ширина -3,3 км. Рудные минералы присутствуют в виде вкрапленности, реже образуют шлирово-полосчатые скопления, мощность более 600 м Приурочено кгабброидномумассиву. Оруденениепредставленопологопадающими(В – 2-40),кулисообразнозалегающимиплитообразнымизалежами мощностьюот 4,6 м до 35,6 м припреобладающеймощностиот 15 до 20 м Приурочено кдифференцированномупологопадающему(ЮЗ – 10-15)пластовому интрузивукварцевых долеритовмощностью около120 м.Титаномагнетит,занимая около 20%мощности интрузива,образует вкрапленныетекстур.
Микрорентгеноспектральный анализ титаномагнетита расфокусированным пучком Неоднородность титаномагнетитов, как упоминалось ранее, определяется разной онтогенией индивидов (зерен) и агрегатов (распад твердого раствора с формированием различных узоров взаимоотношения микрофаз. Их эволюция под действием наложенных процессов минералообразования), и системно нетождественно проявляется в различных геолого-генетических формациях магматогенных железных руд, предопределяя особенности их поведения в технологии переработки. На этой основе формируются в технологической минералогии характеристики качества руд, как с позиций возможных способов рудоподготовки так и методов сепарации.
Качественные показатели неоднородности титаномагнетита удается получить комплексом традиционных (оптических и рентгенографического) и прецизионных (растровая и просвечивающая электронная микроскопия, рентгеноспектральный микроанализ и др.) методов анализа. Эти исследования с учетом геологических, геохимических и генетических данных позволяют определить технологические свойства руд -способность к обогащению, возможность выделить отдельные фракции слагающих их минералов.
Нерудная минерализация и ее связь с уровнем титанистости магнетита
Для руд средней и высокой титанистости характерно значительное проявление наложенных вторичных метасоматических процессов, обуславливающих избирательность изменений пироксенов и плагиоклазов, что приводит к появлению большого количества переизмельченного материала, осложняющего процесс магнитной сепарации при глубоком обогащении. Наиболее существенное влияние на характер раскрытия рудных и нерудных выделений минералов, в том числе на стадии мелкого дробления, позволяющего выделить отвальные хвосты, оказывает формирование «ложных» типов срастаний. Образование таких срастаний происходит на границе (контакте) рудных и нерудных выделений (зерен и агрегатов минералов), обеспечивая возможность выделения значительной части пустой породы и обогащенного силикатно-рудного промежуточного продукта, направляемого на глубокое обогащение.
Проследить эволюционные преобразования месторождений позволяет статистическая обработка данных. Так, факторный анализ, проведенный по данным химического состава руд (по материалам Фоминых В.Г. и др., 1967; Гонгальского и др., 1985-2008, Трофимова Н.Н., Голубева А.И., 2008, отчетов ВИМСа), отобранных с разных глубин рудных залежей, позволил выделить изменения, происходившие по всей глубине интрузивов. На всех рассматриваемых месторождениях прослеживается близкая тенденция, в связи с чем, а также в виду наибольшего количества анализов, в работе рассмотрены данные, полученные только по Пудожгорскому месторождению. Наиболее существенным для формирования интрузива оказалось влияние трех факторов (табл. 14), несущих практически 70% информации о рассматриваемом геологическом объекте. показывают, что значения исследуемых характеристик определяются преимущественно на 42,5% действием одного фактора F1. Анализ признаковой структуры фактора F1 показывает, что нагрузка этого фактора значимо определяется концентрациями FeO (0,93), Fe2O3 (0,73), TiO2 (0,93), V2O3 (0,83), СоО (0,86), Ni0 (0,63), CuO (0,75), в меньшей степени S(0,41) и имеет значимую отрицательную связь с Na2O (-0,84) и с SiO2 (-0,98). Такой набор признаков и характер их действия позволяет предполагать, что фактор F1 отражает процесс привноса элементов первой группы в кварцевый долерит. Учитывая небольшую нагрузку обусловленную концентрацией S, можно предположить, что сопутствующие магме фумаролы были обогащены этим элементом. Два других фактора имеют существенно меньшую нагрузку
(табл. 14), но не меньшее значение в понимании эволюции месторождения и, следовательно, рудного минерала. Так второй фактор положительно характеризуется действием P2O5 и отрицательно действием S (0,49) оказывает влияние на Mg, Ca, Mn, Cr. Следовательно, происходит перераспределение литофильных элементов, содержащихся во вмещающей породе (выше отмечено (табл. 7), что привноса этих элементов не происходило) под действием серы. А отсутствие связи с Fe, согласно работе [Перельман, 1989] указывает на восстановительную нейтральную (слабощелочную) среду. Третий фактор, вероятно, указывает на поступление S позднемагматическую стадию, по всей видимости, в виде гидротермальных растворов. Последовавшее за этим изменение условий окружающей среды вызвало очередное перераспределение Ca и Mg в составе минералов. Скорее всего, факторы 2 и 3 описывают метасоматоз пород, возникших при остывании магмы, и ранее раскристаллизовавшихся пород, т. е. происходят процессы серпентинизации, хлоритизации, амфиболитизации и автометасоматоза. Важно отметить, что наличие корелляционной связи S со всеми выделенными факторами должно оказывать существенное влияние на морфологию и химический состав серосодержащих минералов, и, безусловно, на текстурные особенности руд в целом.
Рассматривая в сравнении данные по низкотитанистым рудам, связанным с габбро-пироксенитами - Собственно-Качканарское; среднетитанистым рудам, связанным с расслоенными габброидами, в том числе и с пироксенитами и плагиоклазитами - Чинейское месторождение, участок Магнитный; и высокотитанистым рудам, связанным с дифференцированным интрузивом кварцевых долеритов - Пудожгорское месторождение (Карелия) можно сделать следующие выводы:
Наиболее низкое содержание основных полезных элементов (Fe, Ti, V) и благородных металлов характерно для низкотитанистых руд месторождения Урала с постепенным возрастанием к средне- и высокотитанистым рудам Забайкалья и Карелии. Это в конечном итоге предопределяет эффективность и показатели обогащения сухой, мокрой магнитной сепарации и возрастание роли металлургического передела. Соотношение других рудообразующих компонентов (SiO2, Al2O3, CaO, MgO, MnO, Na2O, K2O), а также Cu, Pb, Zn, S, P связано с перераспределением их между различными минералами и особенностями геохимической специализации руд. Значимо отличаются руды различных месторождений по соотношению основных нерудных компонентов, что связано с их перераспределением между первичными и вторичными нерудными минералами.
Сравнительный минеральный состав руд различных месторождений показывает существенное их отличие, прежде всего, по соотношению силикатов (пироксенов, амфиболов, оливина, гранатов), слюд, хлоритов, кварца, полевых шпатов (калиевых полевых шпатов и плагиоклазов), а также по ряду других сопутствующих минералов (табл. 8). Отличие по физическим характеристикам (микротвердость, спайность, отдельность) в сравнении с рудными минералами предопределяют, несомненно, особенности дробимости, измельчаемости, а в конечном итоге влияют на эффективность процессов обогащения.
Главный рудный минерал – титаномагнетит характеризуется различным уровнем проявления структур многостадийного распада твердого раствора в матрице магнетита, приведших к появлению в его составе различных вторичных минеральных фаз. Это определяет сложный состав титаномагнетитов с различным уровнем неоднородности, обуславливающих получение концентрата разного качества по содержанию Fe, TiO2 и V2O3, а также изменчивость их магнитных свойств (c, Нс, магнитная жесткость), что в конечном итоге влияет на эффективность магнитной сепарации [Кудрявцева и др., 1982; Пирогов и др., 1988];
Ильменит (второй рудный минерал) образует не только сложные срастания с титаномагнетитом, но и часто отличается небольшими размерами при низком содержании в рудах, что не позволяет получать в достаточном количестве самостоятельный ильменитовый концентрат хорошего качества.
Сложные текстурно-структурные характеристики руд с учетом особенностей гранулярного состава и разнообразных срастаний и прорастаний рудных и нерудных минералов, преимущественно характерных тонко-мелкозернистых выделений рудных, а также вторичных минералов за счет наложенных метасоматических процессов минералообразования обуславливают в целом трудную обогатимость руд и при увеличении в них содержания TiO2 требуют включения в технологию на заключительном этапе стадии металлургического передела.
Микрорентгеноспектральный анализ индивидов титаномагнетитов месторождений показывает более высокие содержания TiO2 (табл. 2-6), чем в собственно титаномагнетите [Справочник «Минералы», 1967] за счет проявления многоступенчатых продуктов распада твердых растворов, а также разнообразных продуктов перекристаллизации и замещения минералов.
Таким образом, количество включений в титаномагнетитах возрастает от низко - к средне - и высокотитанистым рудам и свидетельствует о различном уровне неоднородности рудного минерала. Для оценки уровня неоднородности таких титаномагнетитов руд различных месторождений следует использовать предложенные Пироговым и др. [Пирогов и др., 2013] коэффициенты титанистости и ванадистости. С возрастанием этих коэффициентов резко снижается содержание Fe в рудном минерале и, как следствие, в продуктах обогащения. Это позволяет с учетом особенностей химического состава рудного минерала, коэффициентов его неоднородности по Ti и V и, в целом, в связи с изменчивостью титанистости руд различных месторождений и их обогатимостью, использовать в названиях рудного минерала с различным уровнем неоднородности дополнительно обозначений: соответственно титаномагнетиты - Н, - С и В. С возрастанием TiO2 в рудах заметно изменяется также состав (Fe, TiO2, V2O3) железосодержащих силикатов в минеральных ассоциациях при увеличении в них содержаний Fe. В конечном итоге, это определяет содержание Fe в хвостах обогащения, которое возрастает в этом же направлении. Как правило, более железосодержащие силикаты характерны для руд Чинейского и Пудожгорского месторождений. Однако кварц и полевые шпаты обеспечивают снижение содержания Fe и сопутствующих компонентов в нерудной составляющей при обогащении руд этих месторождений. Это позволяет при сухой магнитной сепарации сбросить значительную часть силикатов уже при мелком дроблении (0,020-0 мкм), т.к. в хвосты попадают кварц, полевые шпаты, высоко- и маложелезистые вторичные минералы. При этом содержание Fe в хвостах остается достаточно близким в целом для руд различных месторождений.
Приведенные выше данные наглядно демонстрируют сходства базовых характеристик титаномагнетитовых месторождений и существенные различия конечных, обусловленные эволюцией руд, определяемой различием геолого-структурной позиции месторождений.
