Научно-методическое обоснование минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.05, доктор геолого-минералогических наук Левченко, Елена Николаевна

• Левченко, Елена Николаевна
• доктор геолого-минералогических наук
• 2011

Оглавление диссертации доктор геолого-минералогических наук Левченко, Елена Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ - 16 ТИТАНА И ЦИРКОНИЯ РОССИИ, КРАТКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК ИЗУЧАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ.

1.1. Состояние минерально-сырьевой базы титана и циркония России.

1.2. Современное состояние минерально-сырьевой базы циркония и титана в

России. ,

1.3. Краткий геологический очерк изучаемых объектов.

1.4. Роль технологии переработки редкометалльно-титановых россыпей в экономической эффективности их освоения. —

ГЛАВА 2i ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ РОССЫПЕЙ РОССИИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ " 50 ПЕРЕРАБОТКИ РУДНЫХ ПЕСКОВ.

2.1. Сравнительный анализ вещественного состава россыпных редкометалльно-титановых месторождений России. '

2.2: Факторы вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей, влияющие на технологические показатели переработки рудных песков.

2.3. Зависимость технологических свойств от специфики вещественного ■ состава редкометалльно-титановых россыпей.

2.3.1. Влияние особенностей вещественного состава редкометалльнотитановых россыпей на извлечение рудных минералов в концентраты.

2.3.2. Влияние особенностей вещественного состава редкометалльно- - 118 титановых россыпей на качество рудных концентратов.

Выводы к главе 2. .

ГЛАВА 3. МИНЕРАЛЬНЫЕ АССОЦИАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ ПЕСКОВ «ЦЕНТРАЛЬНОЕ».

3.1. Представления о геологическом строении и генезисе Центрального месторождения.

3.2. Характеристика материала и методика исследования.

3.3. Типоморфные особенности минералов — индикаторы среды 129 россыпеобразования.

3.4. Распределение главных рудных минералов в объеме россыпи.

3.5. Распределение нерудных минералов - сопутствующих полезных 145 компонентов рудных песков.

3.6. Минеральные ассоциации рудных песков как показатели направленности . 147 рудного процесса.

3.7. Пространственная изменчивость качества рудных концентратов, ". -158 выраженная через отношения базовых минералов.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА ОБОГАТИМОСТИ РОССЫПНЫХ РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ РОССИИ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯ , „ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ. "

4Л. Критерии прогнознойюценки>технологических;свойств:редкометалльно-' дитановых рудньк песков на ранних стадиях геоло'горазведочньк работ. •

• 4;2Г Апробация критериевшри оперативной оценке технологических свойств* . . рудных несков на ранних стадиях ГРР. - 168t

4.3: Прогнозная оценка технологических свойств редкометалльно-титановых песков на стадии поисково-оценочных работ. - 182'

4.3.1. Геолого-технологическое картирование месторождения Центральное нач • основе статистического анализа минералого-тежнологических показателей: .

4.3.2. Геолого-технологическое картирование месторождения Бешпагирское; прямым-технологическим экспериментом:

Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. РАЦИОНАЛЬНАЯ КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА РЕДКОМЕТАЛЛЬНО-ТИТАНОВЫХ РОССЫПНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ! - ОСНОВА ПОВЫШЕНИЯ? ИХ -212 ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

5.1. Перспективные направления рациональной комплексной переработки , редкометалльно-титановых россыпей.

5.2. Исследование морфологии золота в редкометалльно-титановых россыпях

И ВОЗМОЖНОСТИ его попутного и3влечения;при перераб6тке рудных: песков:

5.3. Минералого-технологические исследования фосфорита как.попутного товарного продукта.

5:4. Минералого-технологические исследования глауконита как попутного товарного продукта многоцелевого назначения:

Выводы к главе 5. ~

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научно-методическое обоснование минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей»

Постановка задач и актуальность исследований. Россия обладает значительной разведанной минерально-сырьевой базой титана и циркония, обеспеченность потребностей народного хозяйства по которым составляет десятки, нередко сотни лет. Однако, дальнейшее расширение минерально-сырьевой базы этих видов сырья и повышение ее качества - задачи по-прежнему актуальные. В- области редкометаллической промышленности важнейшей проблемой является разработка наиболее эффективных технологий переработки руд, так. как в существующих сегодня условиях резкого ухудшения качества сырья и невозможности укрепления сырьевой базы за счет экстенсивного ее развития только наиболее полная, комплексная и рентабельная технология- позволит увеличить производство остродефицитных редких металлов, от широкого применения которых зависит научно-технический прогресс многих отраслей промышленности.

Успешное выполнение этих задач в значительной мере определяется масштабами применения в исследованиях руд методов технологической минералогии, позволяющих выбрать наиболее рациональные направления-технологии'их обогащения и переработки концентратов, научно обосновать оптимальные технологические показатели процесса, выявить реальные перспективы комплексного использования сырья.

Весьма актуальным является применение методов, технологической минералогии при исследовании руд редких металлов, которые отличаются разнообразием промышленно-технологических типов, сложностью минерального состава и, соответственно, сложностью и нестандартностью г технологий, включающих в себя практически все существующие способы обогащения и металлургического вскрытия. Научное обоснование их применения и наиболее рационального' сочетания* должно определяться особенностями состава, строения'и свойств минералов, выявление которых и является главной задачей технологической минералогии [15, 123, 140, 141, 145, 157].

Руды многих месторождений, вовлеченных в промышленное использование или ожидающих его (балансовые запасы), а тем- более забалансовые руды и резервные месторождения, требуют повышения • технико-экономических показателей их добычи и переработки, в том числе и за счет рационализации технологических схем. По многим цветным, и редким металлам важнейшей задачей остаются поиски и разведка месторождений, обеспечивающих более высокие технико-экономические показатели получения товарной продукции, конкурентноспособной на мировом рынке. При выявлении новых рудных объектов необходимо обеспечить максимально возможно раннюю ■> их разбраковку, осуществить, выбор оптимальной технологии переработки и своевременно 4 наметить основные направления создания рациональной технологии комплексного использования потенциального полезного ископаемого. В общем виде тенденция опережающей минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых руд в процессе их поисков и разведки может быть сформулирована как наиболее эффективная, малозатратная и актуальная.

Особенно актуальными становятся детальные минералого-технологические исследования руд новых, планируемых к промышленному освоению редкометальных месторождений, крайне сложных по составу и строеию, и направленные на выявление новых, ранее неизвестных свойств минералов, использование которых позволит существенно улучшить технологические показатели или сохранить их на достигнутом уровне при заметном снижении качества отрабатываемых руд.

Вопросами изучения » особенностей состава, строения1 и свойств применительно к рассматриваемым видам минерального сырья занимались ведущие ученые геологической отрасли отечественной науки (Н.А.Шило, Н.Г.Патык-Кара, С.С.Ревнивцев, Л.Б.Зубков, Л.Б.Чистов, С.И.Гурвич, Ю.А.Полканов, С.Н.Цимбал, Г.А.Сидоренко, Б.И.Пирогов, В.К.Абулевич, В.А.Даргевич, В.А.Блинов, Л.П.Рихванов, А.Н.Хатькова, А.Н.Жердева, Н.Н.Иконников, А.А.Кухаренко и многие другие) [14, 19, 41, 42, 43, 48, 75, 145, 148, 157, 173, 174, 150, 180, 181]. При» переходе на новые экономические и организационные основы проведения, геологического изучения недр возникла необходимость в создании новой нормативной базы. Основой ее послужили, «Закон, о недрах РФ» и Положение о лицензионном пользовании недрами. Подготовка к промышленной отработке новых месторождений требует выявления наличия и геометризации > в объеме рудного объекта технологических типов и сортов полезного ископаемого, разработки рациональных технологических схем на. основе специфических свойств его минерального состава [112, 164].

Предпосылками промышленной реализации современных направлений совершенствования схем обогащения редкометалльных руд являются повышение качества разделения рудных компонентов. Выполненный автором за период 1976-2010 гг. большой объем исследований практически всех титан-циркониевых россыпных месторождений России послужил материалом для научного обобщения, составившего значимый вклад в решение крупной народнохозяйственной задачи по созданию, укреплению и расширению сырьевой базы редких металлов России.

Следует отметить, что с точки зрения научно-методических подходов и разработок несомненен приоритет отечественных ученых. Зарубежные публикации в большей степени обосновывают постановку частных вопросов, носят информационно-справочный характер или описывают конкретные аппараты, используемые при переработке руд.

Цель работы — разработка научно-методических основ минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей, определения их технологических свойств и прогнозирования качественных показателей переработки.

Идея работы заключается в формировании системы организации и проведения технологического изучения минерального сырья для обеспечения выбора наиболее перспективных проявлений и последующей разработки для них оптимальных технологий обогащения.

Основные задачи работы.

Установить минералого-технологические особенности редкометалльно-титановых россыпей.

Разработать методику минералого-технологической оценки редкометалльно-титановых россыпей и разработки новых технологий их обогащения.

Выявить корреляционные связи главных параметров минерального состава и технологических показателей обогащения руд с целью их примененю^ при минералого-технологическом картировании.

Определить возможность получения дополнительной' товарной» продукции при* переработке редкометалльно-титановых россыпей и области ее применения в* народном хозяйстве.

Защищаемые положения:

1. Минералогическими факторами, позволяющими определять технологические свойства редкометалльно-титановых россыпей на ранних стадиях ГРР, ' являются гранулярный состав исходных песков и рудных минералов, содержание глинистых фаз, морфоструктурные характеристики рудных минералов и степень их измененности, наличие полиминеральных агрегатов.

2. Выявлены закономерности соотношения главных рудных — ильменит, рутил, циркон и нерудных минералов, определяющие особенности их пространственного распределения, являющиеся основой* минералого-технологического картирования редкометалльно-титановых месторождений.

3. Установлена зависимость извлечения ценных компонентов и рудных минералов редкометалльно-титановых россыпей от содержания диоксидов титана и циркония, рудных минералов и тяжелой фракции в целом. Разработана система минералогических критериев оперативной оценки технологических свойств при поисках, оценке-и разведке редкометалльно-титановых месторождений.

4. Разработаны технологии комплексной переработки редкометалльно-титанового сырья, позволяющие, наряду с основными рудными концентратами, получать попутные товарные продукты - золото, глауконит, фосфаты, кварцевые и кварц-полевошпатовые пески, что обеспечивает повышение экономической эффективности освоения месторождений.

Фактический материал, положенный в основу работы, получен автором на протяжении более 30 лет работы в Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ФГУП «ИМГРЭ») и ее производственной базе (Бронницкой« ГГЭ). В. процессе исследований изучены десятки тысяч проб исходных рудных песков: и продуктов их переработки.

Методы исследования. Работа выполнялась методом научного анализа и обобщения нормативно-методических материалов и опыта технологического опробования при поисках и разведке месторождений. Выбор рационального комплекса аналитических методов для* получения полной и достоверной информации о химическом и минеральном разнообразии, структурных и морфологических вариациях изучаемых минералов, пород и продуктов переработки титан-циркониевых россыпей основывался на сопоставительной- оценке возможностей методов и установления связей: состав — структура - свойства.

Главные качественные характеристики рудных песков - титано-циркониевых россыпей включают: содержание ТЮг и минеральную- форму диоксида, циркона, минералов-носителей элементов, ухудшающих качество песков (в первую очередь хрома и фосфора),' физические свойства минералов, гранулярный состав песков, масса и состав глинистой фракции, содержащейся в них [162].

Был определен оптимальный комплекс, включающий в. себя следующие виды исследований: гранулометрический и химический анализы, оптическая и электронная микроскопия, рентгенографический фазовый анализ (качественный и количественный), термический анализ (ДТА-ДТГ, ТГ-ДСК), дифференциальный термомагнитный метод (ДТМА), электронный парамагнитный анализ (ЭПР), низкотемпературный метод адсорбции азота.

Распределение частиц по размерам определялось на анализаторе «Ротап», лазерных микроанализаторах «АпаН2еИе-22» (фирма РгкгзсИ, Германия), Сап^гег (Германия), НопЬа (Франция). Технология, применяемая в лазерном определителе частиц, основанная на принципе анализа дифракционной картины, позволяет определить распределение размеров частиц от 0,5 мм до 0,1 мм. Диапазон измерений корректировался для каждого образца индивидуально.

Оптическая микроскопия. Хронологически наиболее ранний и широко распространенный метод количественного фазового анализа горных пород и руд — микроскопический, вошедший в практику под названием оптико-минералогический [113, 114, 115, 117]. Проба перед минералогическим анализом подвергается гравитационно-магнитному анализу: дешламации (выделение класса -0,044мм), классификации- материала крупностью более 0,044мм на стандартном наборе сит на узкие классы крупности, фракционированию материала по плотности и магнитной восприимчивости. Последовательность и степень дробности фракционирования' определяется минеральным^ составом* пробы; Основной целью фракционирования, является концентрация рудных и основных породообразующих ~ минералов во фракции, содержащие до 70% и- более концентрируемого минерала (мономинеральные фракции). Оптико-минералогический» полуколичественный анализ выполняется весовым методом или «методом подсчета зерен» минералов во фракциях (обычно 1000 или 500 зерен), полуколичественный. анализ -«визуальной»- оценкой содержаний» зерен минералов во< фракциях под бинокулярным микроскопом или микроскопом типа Полам и иммерсионных препаратах. Большой диапазон^ возможностей; простота, быстротами дешевизна минералогических определений по сравнению с другими видами анализа' обусловили, их широкое применение. При правильной-подготовке проб и. выборе методики анализа с учетом специфики, материала точность минералогических анализов , может достигать, а иногда и-превосходить-точность химических, определений.

Оптико-геометрический метод анализа- изображения.' В основе метода лежит измерение относительных площадей; отвечающих каждому минеральному виду в шлифе или в аншлифе. Метод оптико-геометрического анализа с является экспрессным количественным методом, позволяющим исследовать, руды-, на основании оптических характеристик составляющих их минералов, а также выявленных в ходе анализа изображения морфометрических особенностей минералов и их ассоциаций [73, 97, 175, 177]. С помощью систем анализа изображений, совмещенных с оптическим микроскопом, можно определить следующие количественные характеристики-изучаемого минерального сырья: минеральный состав, распределение зерен минералов по крупности в исходной руде (вкрапленность), распределение минералов по классам, крупности в измельченном материале, распределение минералов по технологическим продуктам; морфометрические характеристики (удлинение, округлость, ориентация) зерен и частиц; распределение сростков минеральных фаз по качеству (по объемной и массовой доле минеральных фаз в сростке); степень раскрытия, руды по различным минералам; распределение содержания минеральных фаз по значениям базовых геометрических параметров и ряд других.

Сочетание количественных данных по структурным параметрам минералов с необходимым набором машинных изображений и результатами изучения фазового состава другими методами исследования позволяет провести прогнозную технологическую оценку. Важнейшие преимущества оптико-геометрического анализа изображения - высокая производительность и возможность машинной обработки» данных. Первостепенное значение для технологических исследований имеет также информация о наличии и характере срастаний минералов в их количественном выражении.

Аналитическая электронная; микроскопия: За- рубежом; многими/ фирмами используются инструментальные методы анализа - сканирование полированных брикетов" на электронном микроскопе. Оценка микро-морфологических особенностей и качественная-оценка элементного состава исходных образцов и продуктов переработки была выполнена тремя методами: растровая ; электронная микроскопиям (РЭМ), сканирующая электронная микроскопия; (СЭМ) и просвечивающая электронная« микроскопия4 (ПЭМ). Растровая электронная микроскопия; (РЭМ) выполнена* на электронном микроскопе «Теэ1а-301В» (Словакия)^ позволяющем, исследовать поверхность твердого тела методом вторичной электронной? эмиссии (увеличение 20-200000 крат). Просвечивающая; электронная микроскопия (ПЭМ) проведена: на электронном» микроскопе «ТесИпаЬ 12В» (Голландия); предназначенном для визуального и фотографического исследования фазового состава и кристаллической! структуры объектов:

Сканирующая, электронная микроскопия; (СЭМ) выполнена, на электронном* микроскопе Оео1 (Голландия): РЭМ; СЭМ! и ПЭМ1 позволяют изучить топографию и морфологию' поверхности;, особенности микрогеометрии частиц; слагающих пробу, фазового состава и кристаллической структуры объекта. Рентгенографический; количественный фазовый анализ (РКФА). Метод основан на индивидуальности дифракционного спектра каждой кристаллической фазы* и зависимости интенсивности этого спектра в смеси от содержания фазы; обеспечивает выявление, диагностику и количественную оценку, содержания всех раскристаллизованных фаз, величина кристаллитов- которых более 0,02 мкм (т.е. на два порядка мельче; чем: в оптической микроскопии), а содержание - выше 0,5-1 мас.% (в зависимости от совершенства кристаллической структуры) [141, 156; 158]. По сравнению с оптико-минералогическим анализом РКФА имеет ряд существенных, преимуществ. Будучи инструментальным методом, РКФА позволяет, использовать компьютерную обработку данных и управление прибором, что в совокупности с отсутствием необходимости в фракционировании шлиха позволяет существенно уменьшить массу аналитической навески, сократить объем геологической пробы, время на ее подготовку, избежать фактора субъективности при определении трудно диагностируемых минеральных фаз и тем самым существенно повысить достоверность и производительность аналитических работ. Рентгенографический (качественный и количественный) фазовый анализ выполнен методом порошка на дифрактометре D8 ADVANCE (фирма Bruker).

Химический фазовый анализ. Основан на избирательном растворении минералов в специально подобранных растворителях. Анализ является количественным, но ему предшествует выполнение всех трех первых этапов фазового анализа: химический фазовый анализ решает задачу определения- содержания фаз, выявленных и диагносцированных предварительно другими методами анализа. На ход химического фазового анализа на стадии селективного- растворения оказывает влияние не только общая минеральная ассоциация, но и структурно-текстурные характеристики объекта, взаимопрорастание минералов, тонкое рассеяние фазы в минеральной матрице.

Микрорентгеноспектральный (зондовый") анализ. Широко используется для элементного состава минералов, при пересчете которого можно их диагностировать. Для "попадания" пучка в заданную "точку"- фазу образец просматривается в отраженных или поглощенных электронах на экране анализатора, а для диагностики фазы используется банк данных - набор элементов и их соотношений» для каяедого минерального вида, заложенных в память ЭВМ. При проведении анализа следует учитывать широкое развитие полиморфизма и ограниченное разрешение микрозонда, не позволяющее выявлять микровростки (диаметр микрозонда составляет 6 мкм2). Кроме того, микрорентгеноспектральный .анализ используется^ для определения форм вхождения рассеянных элементов и их связи с матрицей минерала; для определения «корреляционной связи тех или- иных элементов в пробе путем оценки их содержания по заданному профилю, что позволяет с определенной степенью достоверности судить об изоморфном вхождении элемента-примеси в минерал; для количественного определения содержания элементов путем оценки концентрации в "микропробе"' одного-двух минералообразующих элементов.

Фазовый эмиссионный спектральный анализ. Анализ эффективен на этапе диагностики минеральных фаз, образуемых тем или иным элементом, особенно в случаях, недоступных оптической микроскопии, когда содержание элемента низко, а степень его рассеяния в матрице горной породы высока. Метод основан на "многоступенчатой" дискретной эмиссии одного и того же элемента в том случае, когда он входит в состав нескольких различных по составу соединений (фаз), одновременно содержащихся в анализируемой пробе горной породы, руды или концентрата, и в каждом из них ассоциирует с различными минералообразующими элементами.

Термический анализ (ДТА-ДТГ, ТГ-ДСЮ. Исследования термического поведения глауконита проводились на синхронном термоанализаторе STA 409 PC (фирма NETZSCH, Германия) ТГ-ДТГ и ДСК методами термического анализа. Образцы подвергались нагреву в корундовых тиглях в воздушной атмосфере со скоростью нагрева 10 К/мин» от 25 до 1000°С. Из одной навески одновременно регистрировались четыре кривые: температурная (Т), термогравиметрическая (ТГ), дифференциально-термо-гравиметрическая (ДТГ) и кривая дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).

На основании приведенных выше методов" была' осуществлена характеристика состава и свойств редкометалльно-титановых россыпей,« выявлены изменения структурных, текстурных и физико-механических параметров. Возможность использования того? или' иного метода при количественной оценке содержаний, минералов определяется особенностями минерального состава анализируемого объекта: содержанием, структурным состоянием минералов, размером их зерен, степенью проявления наложенных процессов и т.д. В'случае нахождения элемента в одном минерале применяются пересчеты результатов элементных определений на минеральный состав.

Основой комплексирования различных методов является оптическая микроскопия. При количественной оценке минералов с близкими'физическими свойствами измененных минералов,' анализе тонких классов1 (в том' числе шламовых), продуктов флотации и особенно химико-металлургического передела- наиболее эффективен метод РКФА. Определение минерального состава исходных рудных» песков титано-циркониевых россыпей, материала различных классов крупности- песков и технологических фракций' проводилось сочетанием традиционного оптико-минералогического метода исследования и оптико-геометрического анализа, что позволило дать достоверную количественную оценку содержания всех основных минеральных фаз.

В результате был разработан рациональный комплекс минералого-аналитических исследований вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей в двух вариантах: стационарном и оперативном (табл.1).

Таблица 1.

Рациональный комплекс минералого-аналитических методов исследования вещественного состава титан-циркониевых россыпей

Изучаемые характеристики Методы исследования

Стационарный Оперативный

1. Элементный состав песков

Содержание и распределение ценных компонентов и лимитируемых примесей в исходных песках и классах крупности Химический ПКСА

2. Гранулярный состав песков

Распределение зерен по классам крупности Гранулометрический, гравитационно-магнитный, оптико-геометрический Оптико- минералогический

Глинистость

Степень сортированное™.

3. Минеральный состав песков

Содержание и распределение рудных и нерудньк минералов в исходных песках и классах крупности Оптико- минералогический, оптико- . геометрический Рентгенографический количественный1 фазовый, оптико- минералогический

Содержание лимитируемьгс примесей и попутных полезных минералов

Содержание сростков рудных минералов с породообразующими

4. Особенности свойств минералов

Содержание титана и циркония в рудных минералах Микрорентгено-спектральный-

Степень измененности ильменита Рентгенографический1 количественный 1 фазовый,- . оптико минералогический Рентгенографический количественный^ фазовый

Наличие микровключений в рудных минералах минераграфический

Наличие пленок и наростов на поверхности зерен оптико- минералогический

Морфометрические характеристики зерен оптико-геометрически? анализ Научная новизна.

Разработаны научно-методические основы определения вещественного состава-редкометалльно-титановых россыпей применительно к оценке технологических свойств и разработке рациональных схем их обогащения.

Установлено, что рудные пески каждой россыпной провинции имеют специфические особенности, выраженные в отличии гранулярного состава исходных песков и рудных минералов, содержании глинистых компонентов, морфоструктурных характеристиках рудных минералов и степени их измененности, наличии полиминеральных агрегатов, и определяющие выбор технологических схем их переработки.

В пределах каждой провинции определены объекты-аналоги соответствующего ранга сходного геолого-промышленного типа, что позволяет проводить априорную

12 количественную оценку прогнозных ресурсов новых месторождений и их технологических свойств.

Установлены закономерные связи между экспрессно определяемыми параметрами вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей и извлечением рудных минералов в концентраты, что позволяет эффективно использовать химико-минералогические показатели для прогнозирования технологических свойств руды.

Полученные данные о составе и свойствах сопутствующих минералов в редкометалльно-титановых россыпях (золото, глауконит, фосфориты) позволили обосновать возможности получения попутной товарной продукции^ принципиально новые области ее промышленного применения.

Практическая значимость работы. Исследования* автора по технологической минералогии» редкометалльно-титановнх руд успешно применялись при совершенствовании технологических схем переработки руд, направленном на повышение технологических показателей, качества продукции и степени комплексности использования сырья.

Разработаны и утверждены отраслевые нормативно-методические документы по технологическому опробованию и прогнозной технологической оценки титан-циркониевых россыпей на ранних стадиях геологоразведочных работ в новых условиях недропользования.

На основании детальных исследований вещественного состава новых редкометалльных объектов, разведуемых организациями РОСНЕДРА Министерства природных ресурсов и экологии РФ месторождений, выполненных по рекомендуемой автором методике, в ИМГРЭ разработаны эффективные технологические схемы их обогащения. Эти данные использованы при составлении технико-экономического обоснования временных и постоянных кондиций на руды многих отечественных месторождений, а также для проектирования горно-обогатительных предприятий (Гиредмет-1978^ 2000 г.г., Оргтехпроект - 2006, ВИМС- 2006, 2010 г), Под руководством и при личном участии автора выполнены исследования руд месторождений Бешпагирское, Тарское, Ордынское, Центральное, Лукояновское и др.

Разработанная методика оценки технологических свойств руд по данным изучения их вещественного состава в настоящее время широко применяется минералогическими службами ряда предприятий и геолого-разведочных экспедиций.

Разработана система технологического опробования (оценки) при геологическом изучении недр, позволяющая обеспечить в новых условиях недропользования рациональную организацию' работ на ранних стадиях и получение необходимой информации для лицензионного изучения и использования новых рудных объектов. Выработаны общие методические основы создания рациональных схем обогащения редкометалльных руд. Предложенные положения имеют универсальный характер и при необходимой корректировке могут быть использованы для других видов полезных ископаемых.

В целом, весь комплекс научно-исследовательских разработок, положенных в основу диссертации, позволяет создавать эффективные схемы обогащения с установлением оптимальных экономических показателей, решать проблемы оценки разведуемых t месторождений и развития МСБ дефицитных полезных ископаемых.

Реализация результатов работы. Приемы и методы прогнозной оценки новых рудных объектов на ранних стадиях геологического изучения недр вошли в Методические рекомендации №ЮО-НСОМТИ РФ. Научно-методические разработки данной диссертации, были использованы при проведении технологических исследований редкометалльных месторождений' Сибирского ФО, ХМАО-Югры, Южного ФО; Центрального ФО, Поволжского ФО (всего более 20 объектов). Результаты были использованы при обосновании проведения дальнейших геологоразведочных работ и защите разведанных запасов в ФГУ ГКЗ.

Апробация* работы. Основные результаты и положения диссертации докладывались и обсуждались на 32 собраниях научной общественности, основные из которых следующие: Стратегия использования и развития минерально-сырьевой» базы редких металлов России, в XXI веке. Международный симпозиум, г. Москва, 1998г., Конгрессы, обогатителей стран СНГ, Москва, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009 г.г., Совещание по проблемам минералого-технологического картирования на месторождениях твердых полезных ископаемых. ВНИИ химической технологии, г. Москва. 1999г., Международная научно-техническая конференция «Обогащение - 2000». г. С.-Петербург, 5-9 июня 2000 г., XII Международное совещание по геологии россыпей и месторождений кор выветривания. Москва 25-29 сентября 2000г., Международное совещание «Развитие идей И.НЛлаксина в области обогащения полезных ископаемых и гидрометаллургии»

Плаксинские чтения). Москва, 10-14 октября 2000 г., Совещание «XXI век; Проблемы освоения техногенных минеральных ресурсов», Москва, ВНИИ химической технологии, 79 декабря 2000 г., Международная конференция «Благородные и редкие металлы-2000». Донецк. 2000 г., Международная научно-практическая конференция «Техногенные россыпи. Проблемы. Решения». Симферополь-Судак, 2002 г., Международная научно-практическая конференция HAH Украины. Киев, 2005 г., XIII Международное совещание «Россыпи и месторождения кор выветривания: факты, проблемы, решения». Пермь, 2005 г.,

Международное совещание «Современные проблемы комплексной переработки природного и техногенного минерального сырья». С-Петербург, 2005 г., 12-я конференция МАГРМ. Москва, 2006 г., Международное совещаниие «Титано-циркониевые месторождения России и перспективы их освоения». Москва, ИГЕМ. 2006 г., Годичная сессия МО Российского геологического общества «Минералогические исследования в решении геологических проблем. Москва, 2007 г., 2-й Российский семинар «Значение исследований технологической минералогии в решении задач комплексного освоения' минерального сырья». Петрозаводск. 2007 г., Международная конференция «Минерально-сырьевая база черных, легирующих и цветных металлов России и стран СНГ: проблемы и пути развития». Москва, 2007 г., Международное совещание «Научные основы и современные процессы комплексной переработки труднообогатимого минерального сырья» («Плаксинские чтения - 2010 г.»), Казань. 13-18 сентября 2010 г., Всероссийская научно-практическая конференция*«Редкие металлы: минерально-сырьевая база, освоение, производство, потребление», Москва 1-2 марта 2011., Шестой российский семинар «Методы оценки технологических свойств минералов и их поведение в технологических процессах», Петрозаводск, 26 - 28 апреля 2011 г.

Публикации. По теме диссертации самостоятельно и в соавторстве опубликовано 69 печатных работ, в том числе Л 3 в изданиях, рекомендованных ВАК, пять - в зарубежных изданиях, пять монографий, научно-методические рекомендации НСОМТИ, а также статьи и тезисы в научных трудах и изданиях ИГЕМ, ВИМС, ИМГРЭ, ЦНИГРИ.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность за полезные советы при обсуждении аспектов и результатов работы член-корр. РАЕН Л.П. Тигунову, д. г-м.н. А.А.Головину, д. г-м.н. Л.З.Быховскому, д. г-м.н. В.Т. Дубинчуку, д. г-м.н. Н.Г. Патык-Кара, д. г-м.н. И.А. Чижовой, к.г-м. н. И.Е.Максимюк, к.г-м. н. Г.К. Кривоконевой, к.г-м. н. А.В.Лаломову, к.г-м. н. А.В:- Григорьевой, к.г-м.н. Т.Ю. Усовой, Автор благодарен сотрудникам отдела технологии ИМГРЭ, отдела минералогии ВИМС, лаборатории кристаллохимии ИГЕМ за помощь при постановке и проведении научных исследований по теме диссертации. Автор считает своим долгом выразить благодарность руководству и сотрудникам ОАО «АТОМРЕДМЕТЗОЛОТО», ОАО «ГМК «Норильский никель», ООО «НПЦ «МОНИТОРИНГ», ООО «Тарская горно-промышленная компания» за всестороннюю помощь при апробации и реализации результатов работы. Автор благодарит сотрудников ИМГРЭ за высказанные замечания и помощь в работе над диссертацией. Автор глубоко признателен за постоянную поддержку научному консультанту, д. г-м.н. A.A. Кременецкому.

Заключение диссертации по теме «Минералогия, кристаллография», Левченко, Елена Николаевна

Выводы к главе 5.

Совершенствование технологии добычи и переработки редкометалльно-титанового сырья — один из главных способов повышения экономической эффективности освоения российских россыпных месторождений. При использовании принципиально новых технологий, в которых применяются нестандартные технические решения, новых схем организации производства, могут быть со значительной эффективностью освоены многие рудные объекты, в том числе и те, которые в настоящее время признаны низко рентабельными.

При» переработке редкометалльно-титановых россыпей, кроме основных рудных концентратов, можно получать в виде попутной продукции не только кварц-полевошпатовые пески, но и золотосодержащий продукт, глауконит, кианит, силлиманит, ставролит, эпидот, гранат.

Данные минералого-технологических исследований по определению морфологии золота в редкометалльно-титановых россыпях и возможности его попутного извлечения при переработке рудных песков показали, что: основной формой нахождения золота, в исследуемом материале является самородная, а золото, в основном, находится»в свободном состоянии, не образуя сростков с другими минералами; самородное золото характеризуется узким диапазоном крупности, что является благоприятной предпосылкой для,его выделения; при^ переработке редкометалльно-титановых рудных песков возможно попутное выделение золотосодержащего продукта при извлечении золота около 85-87%. Золото может внести существенный вклад в извлекаемую ценность сырья только при попутном его извлечении с основными рудными компонентами, т.е.* совместно с выделением ильменита на одном обогатительном аппарате.

Изучение минерального состава и особенностей глауконита позволило определить оптимальные области его использования в качестве пигментов, сорбентов, и удобрений пролонгированного действия.

При максимальном использовании всего спектра рудной, и нерудной составляющей, эффективность освоения титано-циркониевых россыпей повышается, что подтверждает четвертое защищаемое положение - разработаны-технологии комплексной переработки редкометалльно-титанового сырья, позволяющие, наряду с основными'рудными концентратами, получать попутные товарные продукты - золото, глауконит, фосфаты, кварцевые и кварц-полевошпатовые пески, что обеспечивает повышение экономической эффективности освоения месторождеНИII.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Редкометалльно-титановые россыпи России, по сравнению с аналогичными зарубежными месторождениями, характеризуются более сложными горно-геологическими и гидрогеологическими условиями разработки, несколько худшими технологическими свойствами рудных песков (меньшими размерами рудных минералов, большей глинистостью) и, как следствие, низкой рентабельностью их освоения. Поэтому, при огромных выявленных ресурсах редкометалльно-титановых россыпей в России, эта сырьевая база никак не используется, а титановые минералы и циркон импортируются.

Совершенствование технологии и повышение комплексности использования руд — один из главных, если не единственный, способг повышения инвестиционной привлекательности российских россыпных месторождений.

В результате проведенных исследований

Разработаны научно-методические основы определения вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей» применительно к оценке технологических свойств и разработке рациональных схем их обогащения.

Установлено, что рудные пески каждой россыпной провинции имеют специфические особенности, выраженные в отличии гранулярного состава исходных песков и рудных минералов, содержании глинистых компонентов, морфоструктурных характеристиках рудных минералов и степени их измененности, наличии- полиминеральных агрегатов, и определяющие выбор технологических схем их переработки.

В'пределах каждой провинции определены объекты-аналоги < соответствующего ранга сходного геолого-промышленного типа, что позволяет проводить априорную количественную оценку прогнозных ресурсов новых месторождений и их технологических свойств. ,

Установлены закономерные связи между экспрессно определяемыми параметрами вещественного состава редкометалльно-титановых россыпей и извлечением рудных минералов в концентраты, что позволяет эффективно использовать химико-минералогические показатели для прогнозирования технологических свойств руды.

Полученные данные о составе и свойствах сопутствующих минералов в редкометалльно-титановых россыпях (золото, глауконит, фосфориты) позволили обосновать возможности получения попутной товарной продукции и принципиально новые области ее промышленного применения.

Применение приемов и методов технологической минералогии позволяет существенно повысить уровень технологической оценки потенциального рудного сырья на ранних стадиях геологического изучения недр практически без дополнительных материальных и трудовых затрат. Информация, полученная в процессе прогнозной технологической оценки, позволяет существенно сократить общий цикл геолого-минералогических, технологических и экологических исследований объектов минерального сырья. Прогноз технологических показателей обогащения уже на ранних стадиях изучения сырьевых объектов имеет большое значение для определения их промышленной значимости и принятия решения о целесообразности продолжения геологоразведочных работ.

Внедрение современных методов добычи песков и повышение эффективности технологических схем с использованием нового оборудования позволили повысить рентабельность переработки Лукояновского и Тарского месторождений:

Комплексный- характер редкометалльно-титановых россыпей обусловливает специфику их изучения: проведение геолого-технологического картирования с выделением технологических сортов и типов песков по всему комплексу минералов, применение специальных методов оценки золотоносности, отбор и испытание крупнообъемных проб с наработкой' опытных партий основных и попутных концентратов, их испытание у потребителя, согласование с ним объемов производства и цен на попутную продукцию, маркетинг всей'номенклатуры возможной продукции.

Комплексная переработка рудных песков редкометалльно-титановых месторождений, базирующаяся не только на получении концентратов основных полезных ископаемых и компонентов, но и попутных (включая вскрышные породы, ценные минералы руд, элементы-примеси рудных концентратов, отходы обогащения и передела), существенно повышает экономический потенциал разведанных запасов, способствует сокращению* потерь при добыче, обогащении^ и переделе, создаёт благоприятные предпосылки для вовлечения в хозяйственный оборот месторождений, разработка которых только на основной компонент низко рентабельна или даже убыточна.

Результаты^работ, выполненных на Восточном участке месторождения Центральное использованы при подсчете и успешной защите запасов в ФГУ ГКЗ, разработке и обосновании комплексной технологической схемы переработки редкометалльно-титановых россыпей и выборе участка первоочередной отработки, что, в свою очередь, позволило повысить технико-экономические показатели освоения месторождения и перевести его из категории забалансовых в балансовые.

Выполненные исследования внесли весомый вклад в решение крупной народнохозяйственной задачи по развитию минерально-сырьевой базы титана и циркония России и повышению востребованности редкометалльно-титановых россыпных месторождений.