Значение текстур и структур руд для обогащения

Исследование текстурно-структурных особенностей руд необ­ходимо для их комплексного использования и приобретает боль­шое значение при эксплуатации бедных руд. Минеральные сраста­ния, влияющие на традиционные процессы обогащения физически­ми методами, целесообразно разделить на две группы: первая — текстуры, структуры и внутреннее строение индивидов, благо­приятные для обогащения (табл. 11); вторая — текстуры, струк­туры и внутреннее строение индивидов, неблагоприятные для обо­гащения (табл. 12).

Благоприятными текстурами и структурами в данном типе руды называются такие формы срастания минералов, кото­рые обусловливают максимальное извлечение промышленного ми­нерала в зависимости от состояния, технологии обогащения на юснове физических методов.

Текстуры, благоприятные для обогащения (см. табл. 11), объ­единяют срастания минеральных агрегатов, подразделяемых на группы: однородные, пятнистые, удлиненные, некоторые катаклас­тические и кластические, редко коллоидные.

Руды с однородными текстурами — массивная и густовкраплен-ная, отлично обогащаются при условии, если в них отсутствуют тонкие срастания с непромышленными минералами и минералами носителями вредных примесей. Руды с неоднородным срастани­ем— пятнистой, удлиненной и катакластической текстурами —.обогащаются хорошо и тем лучше, чем более прямые границы меж­ду минеральными агрегатами и чем крупнее их размеры. Напри­мер, в обогащении по крупности агрегатов различают руды с тон­кой вкрапленностью промышленных минералов (менее 0, 1 мм), мелковкрапленные (0, 1—2 мм), крупновкрапленные (2—20 мм) [9].

Благоприятны искусственно созданная при взрыве трещинова­тость руды, представляющей собой агрегат минералов высокой прочности (например, железистый кварцит), и природная трещи­новатая текстура. В первом случае возрастает дробимость и из-мельчаемость руды [11]; во втором — ее необходимо проверять на лереизмельчаемость.

Руды с коллоидными текстурами обогащаются с небольшими потерями в том случае, если промышленные минералы слагают крупные мономинеральные агрегаты с однородным строением, ко­торые легко освобождаются от непромышленных минералов. Так, например, оолиты (см. рис. 8), почки, конкреции, сложенные пси-ломеланом и пиролюзитом, или гётитом и лептохлоритами, легко отделяются путем промывки с отсадкой от рыхлого песчано-гли-нистого цемента. Хорошо отделяются от рыхлых пород и конкре­ции малахита, церуссита, гётита.

Благоприятными для обогащения являются зернистые и собст­венно кристаллобластические структуры (см. табл. 12). Это обыч­но равномернозернистые структуры. Очень большое значение для переработки руды имеют колебание размеров зерен рудообразу­ющих минералов и их средняя величина. Поэтому принято руды разделять по крупности зерен на пять групп: 1) крупнозернистые с величиной зерен в диаметре более 2 мм; 2) среднезернистые — от 2 до 0, 2 мм; 3) мелкозернистые — от 0, 2 до 0, 02 мм; 4) тонко­зернистые— от 0, 02 до 0, 002 мм; 5) субмикроскопические и кол­лоидно-дисперсные с величиной частиц менее 0, 002 мм [9].

Хорошо разделяются минералы в крупно-, средне- и мелкозер­нистых агрегатах, для которых характерны зернистые и собствен­но кристаллобластические структуры. Морфологический вид струк­тур в этих группах не имеет значения при обогащении руды.

Благоприятными для обогащения являются зерна минералов с однородным внутренним строением и прямыми границами. Зерна однородного строения при структурном травлении протравлива­ются равномерно и в поляризованном свете угасают одновременно. Однородное строение наблюдается в зернах свободного роста, а также в кристаллобластах (см. рис. 16). Для последних такое строение наиболее характерно. Зерна удлиненной, пластинчатой и угловатой форм хорошо флотируются; изометричной формы (в равных условиях) —хуже [30].

Неблагоприятные текстуры и структуры — это такие особенности срастания минералов, которые при обогащении вле­кут за собой большие потери промышленного минерала или не позволяют его отделить физическими методами. При тесном срас­тании минералов в концентраты выделяются непромышленные и вредные минералы; ценные минералы теряются в хвостах, что усложняет процесс обогащения.

Текстуры и микроструктуры, неблагоприятные для обогащения руды, характеризуются сложной формой срастаний в руде, резко неравномерными и мелкими размерами и зазубренными границами мономинеральных агрегатов. В эту груп­пу объединяются сложные по рисунку текстуры и микротекстуры: коллоидные и метаколлоидные, катакластические, цементные и др. (см. табл. 11). Некоторые из них (коллоидные, метаколлоидные, цементные, коррозионные, катакластические, каркасные) могут быть благоприятными для процессов выщелачивания (химическо­го и бактериального). Эти текстуры обусловливают повышенную неоднородность минерального состава, физических и химических свойств руды, пористость, переизмельчаемость, большую поверх­ность коррозионных границ—благоприятные для выщелачивания.

Тонковкрапленные текстуры руд (размеры вкрапленности ме­нее 0, 1 мм) любого генезиса и сопутствующие им тонкозернистые структуры руд обогащаются с большими потерями в шламах раз­мером 10—20 мкм.

Коррозионные микротекстуры, например, графическая, релик­товая (рис. 24), каемочная (рис. 25), сетчатая и др. характеризу­ются тонкими прорастаниями минералов (каемки, микропрожил­ки, реликты и другие формы) и зазубренными границами между ними. Такие формы срастания обусловлены процессами коррозион­ного метасоматического замещения глубинного или большей ча­стью поверхностного генезиса. Поэтому принято выделять три типа руд: первичные, смешанные и окисленные, которые требуют различной технологии обогащения. Такие типы руд широко разви­ты в медноколчеданных, полиметаллических, медно-молибденовых, в гематит-магнетитовых месторождениях, они всегда выделяются на погоризонтных планах и разрезах. -

Коррозионные микротекстуры и структуры типичны для позд­них парагенетических минеральных ассоциаций, в которые входят самородные металлы, теллуриды, висмутиды. Эти парагенезисы, характерные для месторождений сульфидных руд, являются носи­телями ценных примесей — золота, серебра, висмута, теллура, пла­тины, платиноидов и др. Такие ассоциации отлагаются из оста­точных растворов, обогащенных элементами высоких порядковых номеров. Минералы слагают микровыделения, образующие ните­образную, каемочную, эмульсиевидную микротекстуры; часто при­урочены к кварцу, развиваются по границам сульфидов и кварца, что обусловливает их переизмельчение и потери с рудной пылью в процессе добычи, дробления, измельчения, или в хвостах фло­тации. Иногда ценные редкие минералы сосредоточены в каком-либо сульфиде (например, в халькопирите) и переходят в халько-пиритовый концентрат.

Природное поверхностное окисление также способствует пере­измельчению руды, так как часто образуется тонкое срастание хрупкого и твердого минерала (например, халькопирит и гётит, халькопирит и халькозин и др.). Развитие процессов окисления способствует образованию тонких пленок — покрытий на первич­ных минералах, что приводит к изменению, большей частью ухуд­шению их магнитных, флотационных и электрических свойств. Технология обогащения легко окисляющихся руд должна регуляр­но контролироваться минералогическим и текстурно-структурным анализами.

Коллоидные и метаколлоидные текстуры и микротекстуры. При флотации полиминеральных руд с колломорфными, оолитовыми и почковидными текстурами и микротекстурами промышленные ми­нералы извлекаются в концентрат с большими потерями. Обычно в таких рудах наблюдается тонкое срастание рудообразующих ми­нералов друг с другом. Коллоидные минералы всегда содержат много примесей. При технологическом картировании участки руд с такими текстурами должны выделяться.

Обилие пор, септарий, радиальных и концентрических трещин усыхания и дробления способствует поверхностному окислению как природному, так и промышленному, возникающему при складиро­вании руды и в процессе обогащения. При флотации следует учи­тывать высокую сорбционную способность коллоидных агрегатов в связи с большой неоднородностью их поверхности. Полимине­ральные руды, представленные рыхлыми или порошковатыми раз­ностями, относятся к труднообогатимым.

Цементные микротекстуры. Руды с цементными микротекстура­ми обогащаются с потерями. При технологической переработке ме­дистых песчаников медный концентрат сильно загрязняется релик­тами непромышленных минералов. В рудах с унаследованной це­ментной текстурой выделения ценного минерала имеют зазубрен­ные границы и загрязнены реликтами кварца, плагиоклаза и каль­цита. Всегда существует опасность переизмельчения, так как руда сложена минералами различной твердости, причем более мягкими являются рудные минералы.

Текстуры катакластические представлены минеральными аг­регатами в форме обломков руды, минералов или породы. Облом­ки образуются при дроблении руд при воздействии агентов мета­морфизма или выветривания. Морфологическими видами в этой группе являются трещиноватая, брекчиевая и др. Трещиноватая текстура наблюдается в рудах, пересеченных в одном или в не­скольких направлениях трещинами. Брекчиевую тектоническую текстуру образуют обломки руды или минералов, сцементирован­ных тонкораздробленной массой этого же состава. Наличие тре­щин дробления указывает на возможность переизмельчения руды, особенно содержащей минералы, склонные к переизмельчению. По направлениям трещиноватости может развиваться другой минерал (например, трещинки дробления в хромите выполнены сер­пентином), а также происходит природное и промышленное окис­ление в виде пленок, побежалости при складировании руды в про­цессе обогащения.

Катакластические текстуры широко развиты в зонах разломов, им обычно сопутствуют катакластические структуры. Эти участки всегда выделяются при технологическом картировании.

Каркасные текстуры неблагоприятны для обогащения вследст­вие наличия большого количества пустот, пор и перегородок, на неоднородной поверхности которых адсорбируются различные эле­менты-примеси, что повышает неоднородность минеральных час­тиц. Для каркасных текстур характерны срастания минералов рез­ко различающейся твердости, что определяет опасность переиз­мельчения менее твердых промышленно-ценных минералов. Раз­витие каркасных текстур как текстур выщелачивания тесно свя­зано с явлениями природного окисления, редко гипогенного выще­лачивания. Следует учитывать все трудности, связанные с окис­ленными поверхностями минералов.

Структуры, неблагоприятные для обогащения, относятся к шести морфогенетическим группам: коррозионные, ме-тазернистые, коллоидные, метаколлоидные, распада твердых раст­воров и катакластические (см. табл.12). Это обычно неравномер-нозернистые, часто мелко- и тонкозернистые структуры.

Коррозионные структуры формируются в минеральном агрега­те при растворении кристаллов, зерен или коллоидного вещества ранее выделившихся минералов неравновесными с ними раство­рами. В процессе коррозии изменяется облик зерен минералов. При разъедании идиоморфных и гипидиоморфных зерен образуют­ся скелетные формы зерен, а при более глубоком замещении от кристаллов, зерен и коллоидного вещества остаются реликты. Ха­рактерными признаками коррозионных структур являются зазуб­ренные границы между ранними и поздними минералами данной ассоциации. Эти структуры всегда имеют подчиненное распростра­нение в руде.

Метазернистые структуры, неблагоприятны для обогащения вследствие неравномерной зернистости агрегатов и ситообразного строения зерен. При переработке руд имеет место разубоживание концентратов за счет реликтов других минералов.

Коллоидные структуры принято выделять в колломорфных аг­регатах сферической и фестончатой форм, сложенных мельчайши­ми частицами величиной от 0, 002 до 0, 0002 мм и менее. Выделения коллоидного вещества характеризуются порами и трещинами усы­хания— радиальными, концентрическими и сетчатыми. Трещинки усыхания могут быть выполнены рудными или нерудными мине­ралами или быть пустыми. Поэтому руды с коллоидными структу­рами легко дробятся.

Метаколлоидные структуры образуются при раскристаллиза-ции геля в твердом состоянии. В шариках, почках, фестонах, про­жилках и полосках бласты имеют лучистую или волокнистую форму. При раскристаллизации коллоидного вещества образуются мелкие пустотки и поры, распределенные неравномерно, иногда выполненные поздними минералами. Руды с метаколлоидными структурами отличаются повышенной хрупкостью, легко дробятся.

Структуры распада твердых растворов характеризуют сраста­ния двух минералов, которые обладают близкими кристаллохими-ческими свойствами (например, магнетит—ильменит, пирротин— пентландит, сфалерит—халькопирит, борнит—халькозин, хромит-ильменит, гаусманит—якобсит. и др.). Морфологические виды структур в этой группе: эмульсионная, пластинчатая, решетчатая, графическая и др. (см. рис. 17, 18). Они неблагоприятны для обо­гащения, так как представляют собой тонкозернистые срастания минералов (тысячные доли миллиметра и менее). Закономерные-срастания минералов в структурах распада характеризуются мно­гочисленными границами раздела между тонкими выделениями минерала — продукта распада и минералом-«хозяином». Такие сростки активно флотируются вследствие повышенной сорбцион-ной способности границ раздела. Получается некондиционный кон­центрат, в котором теряется и разубоживает его минерал — про­дукт распада, например, в сфалеритовом концентрате остаются эмульсионные выделения халькопирита, в пирротине — пламене-видные и пластинчатые выделения пентландита.

Катакластические структуры характеризуются кластическими зернами — обломками и осколками, которые образуются при дроб­лении, расщеплении и смятии минералов под влиянием агентов ди-намометаморфизма или механического выветривания. Среди ката-кластических структур выделяются следующие морфологические -виды: раздробленная, гранокластическая, тонкокластическая, пор-фирокластическая, ориентированнокластическая, смятия и рас­щепления (см. рис. 19, 20). Такие структуры широко развиты в зонах дробления и смятия.

Обилие разнообразных трещин способствует переизмельчению, образованию пленок окисления, что затрудняет процесс обогаще­ния. В зонах разломов образуются перетертые массы руды и по­роды (глинки трения), которые образуют шламы. Удельная по­верхность таких перетертых масс резко возрастает, что обуслов­ливает высокую сорбционную активность, приводящую к погло­щению флотореагентов, и интенсивный ионный обмен, что резко усложняет флотацию. Катакластические структуры в агрегатах неметаллических полезных ископаемых (пьезокварц, исландский шпат, оптический флюорит, драгоценные и поделочные камни и др.) значительно снижают их ценность или делают их непри­годными к использованию в промышленности.

Неоднородное внутреннее строение зерен и коллоидного веще­ства неблагоприятно для обогащения. В зернах с неоднородным строением различаются трещинки спайности, зональность, двойни-ки, поры, разнообразные твердые включения.

Спайность и трещиноватость (см. рис. 4, 19), как и твердость, являются характеристиками дробления. Спайность представляет собой направление возможного растрескивания мономинерального агрегата или зерна, что обычно обнаруживается в процессе пред­варительных испытаний руды на обогатимость. Наличие спайно­сти, как и трещиноватости, пористости, указывает на возможность переизмельчения руды. По направлениям спайности, порам и тре­щинкам проникают растворы и газы и может развиваться про­мышленное окисление при складировании руды и в процессе обо­гащения. Трещины характерны для хромита, магнетита, пирита идр.

Зональное строение зерен и концентрически зональное строе-мие коллоидного вещества неблагоприятны для обогащения, осо­бенно для флотации. Зоны роста в зернах минералов имеют раз­личные химический состав и строение и откладываются последова­тельно от центра к периферии. Зональное строение свидетельствует о физической и химической неоднородности минерального зерна. В почках и оолитах наблюдается концентрически-зональное строе­ние роста, обусловленное концентрическим нарастанием аморфных и скрытокристаллических частиц коллоидного вещества вокруг лгл инистых частиц или обломков. По зональности может быть раз­вит другой минерал, затрудняющий обогащение, например, маг­нетит с зонально распределенным гематитом.

Двойниковое строение зерен может быть первичным — двойни­ки роста и вторичным — двойники превращения и давления. Наи­более неблагоприятны для обогащения двойники давления, так как они способствуют переизмельчению руды (рис. 26). Двойники в зернах усложняют их флотацию, создавая неоднородность зе­рен, изменяя их поверхностные свойства.

Пористое строение зерен и коллоидных выделений обусловли­вает их неоднородность, увеличивает поверхностно-сорбционные свойства, что способствует развитию пленок окисления. Пористость индивидов вызывает их хрупкость, в результате чего возникает опасность переизмельчения.

Пленки и каемки окисления легко возникают на поверхности зерен и коллоидных агрегатов в случае их неоднородного строения, при воздействии окислителей в ходе как природных, так и про­мышленных процессов (при складировании руды, флотации и т. д.). Пленки окисления могут образоваться в процессе измельчения. Они настолько тонки, что их мощность составляет доли микрона. Размеры каемок окисления измеряются тысячными долями мил­лиметров.

Развитие процессов окисления способствует образованию тон­ких пленок-покрытий и каемок на минералах, что приводит к из­менению (большей частью, ухудшению) их магнитных, флотаци­онных и электрических свойств, например, каемки повеллита по» молибдениту, каемки англезита по галениту и др. Обогащение лег­ко окисляющихся руд должно регулярно контролироваться мине­ралогическим анализом.

Твердые включения в зернах представлены реликтами, продук­тами распада твердого раствора, пойкилитовыми зернами и врост-ками замещения. Они неблагоприятны для обогащения, так как обусловливают резко неоднородное строение зерен промышленных минералов. Получаются разубоженные концентраты (в случае включения реликтов непромышленных минералов) и коллектив­ные концентраты (в случае включения ценных минералов). Неред­ко промышленный минерал теряется в отвальных хвостах.

Твердые включения в метакристаллах и метазернах, наблюдае­мые под микроскопом в полированных шлифах, представляют со­бой остатки — реликты окружающих ранних минералов. Реликты придают полированной поверхности зерен ситообразное строение.

Эмульсионные включения, а также включения в форме пласти­нок и решеток могут образоваться в зернах в процессе распада твердых растворов. Такие формы срастания называются «структу­рами распада твердых растворов».

Крупные кристаллы одного минерала иногда характеризуются беспорядочными многочисленными включениями мелких зерен дру­гого минерала, захваченного при кристаллизации растворов или при перекристаллизации вещества в твердом состоянии. Такое строение называется пойкилитовым.

Эмульсиевидные вростки образуются в процессе замещения одного минерала другим, при этом более поздний минерал разви­вается в виде мелких участков неправильной или округлой формы с зазубренными границами.

По результатам детальных исследований вещественного соста­ва и строения составляется качественная характеристика руды в виде таблицы [9], в которой обобщаются следующие данные: 1) природный тип руды, разновидность природного тина; 2) рудо-образующие минералы с указанием названия и формулы минера­ла. Выделяются по группам: рудные или основные промышленные минералы, минералы — носители полезных примесей, минералы — носители вредных примесей, нерудные минералы, потенциально промышленные; 3) содержание каждого минерала в руде (в %); 4) содержание ценного компонента в руде (в %); 5) примеси в руде—полезные и вредные; 6) форма мономинеральных агрега­тов (выделений) и зерен минералов в руде — изометричная, удли­ненная, неправильная (в %); 7) границы срастаний минералов — прямые и зазубренные (в %); 8) средние размеры мономинераль-ных выделений (в мм), распределение их по размерам (в %); 9) морфологические виды текстур, структур и внутреннее строение индивидов, благоприятные и неблагоприятные для технологической переработки.

Глава 7