КомпанииКомпаний: 7435
АккаунтыАккаунтов: 12910
Регистрация       Забыли пароль?




info@oborudka.ru
oborud-ka
Главная » Справочники » Металл, руда, золотоносные месторождения » Рентгенотомография карбонатных марганцевых руд тыньинского месторождения

Рентгенотомография карбонатных марганцевых руд тыньинского месторождения

Рентгенотомография карбонатных марганцевых руд тыньинского месторождения

В последние годы в практике минералогических исследований значительно возросла роль стереологических методов, которые позволяют изучать текстурно-структурные особенности руд, а также морфометрические и гранулометрические характеристики минеральных индивидов, слагающих их. К числу таких методов относится и рентгеновская вычислительная микротомография.

Рентгеновская вычислительная микротомография - относительно новый метод исследования. Являясь развитием рентгенографического метода и сохраняя все его свойства, РВМТ характеризуется простотой процедуры съемки, недеструктивностью и экспрессностью исследований, возможностью получать данные о тонком плоском слое объекта, информативностью результатов.

На основании анализа отснятых томограмм (оцифрованных изображений тонких плоских слоев), регистрируемых при послойном сканировании исследуемого объекта, изучаются особенности распределения фазовых неоднородностей (форма и размеры включений, характер срастаний и др.) по объему объекта исследования. Компьютерная обработка послойных томограмм позволяет строить трехмерное изображение объекта. Метод рентгеновской вычислительной микротомографии хорошо зарекомендовал себя при минералогических исследованиях, в частности при изучении текстурно-структурных особенностей и фазового состава горных пород и минералов, руд золота и редких металлов (тантал, ниобий, олово, вольфрам), природных и синтетических алмазов, горючих ископаемых, органогенных материалов.

В настоящее время при остром дефиците марганцево-рудного сырья Урал считается одним из ведущих в стране регионов.Из 14 разведанных в Российской Федерации месторождений марганца десять расположены на Урале, что составляет 21,2% от общих запасов марганцевых руд в стране. В прогнозных ресурсах марганца Урал резко преобладает над остальными регионами (41,2%).

В балансовых запасах марганцевых руд России доминируют карбонатные руды (90,84%). В этом отношении Урал - не исключение. Поэтому проблема промышленного использования карбонатных марганцевых руд весьма актуальна.

Определенный интерес представляют карбонатные руды Северо-Уральского бассейна, которые, по данным Института металлургии УрО РАН, могут быть использованы в металлургическом переделе при выплавке и раскислении углеродистых и ряда легированных качественных сталей, производстве ферромарганца без изменений действующих технологий, получении силикомарганца из сырой руды.

В пределах Северо-Уральского марганцево-рудного бассейна находятся девять детально изученных марганцевых месторождений, первичные карбонатные руды которых представлены песчанистым, песчано-глинистым, кремнистым и конкреционно-глинистым типами. Добыча марганцевых руд ведется лишь на Тыньинском месторождении. Разработкой технологической схемы обогащения карбонатных руд именно этого месторождения занимался ВИМС.

Ренгенотомографические исследования проводились на материале технологических проб карбонатной марганцевой руды Тыньинского месторождения, представленном кусками марганцевых руд разного типа (песчанистым, песчано-глинистым, кремнистым и конкреционно-глинистым), а также обломками глинистых и кремнистых сланцев и диоритов. Содержание марганца в технологических пробах 19,3-21,4%. Оптико-минералогическим и оптико-петрографическим анализами установлено, что количественно в пробах преобладают песчанистые и песчано-глинистые руды, которые в основном и были подвергнуты рентгенотомографическому изучению.

Песчанистые руды - это серые разных оттенков среднезернистые олигомиктовые песчаники с карбонатным и глинисто-карбонатным цементом базального типа. Обломочный материал представлен кварцем, глауконитом, реже полевым шпатом. В нем также присутствуют брекчиевидные и конгломератовидные разности руд, которые по существу являются полимиктовыми песчаниками, так как в них, наряду с обломками перечисленных минералов, имеются обломки песчанистой, кремнистой и карбонатной разновидностей руд, сцементированные в основном карбонатным материалом сферолитового и мелкозернистого строения.

Песчано-глинистые руды - это зеленовато-серые средне- и мелкозернистые глинистые песчаники и глинистые алевролиты. Обломочный материал представлен кварцем, глауконитом, карбонатами марганца, иногда в нем отмечаются обломки пород кремнистого состава. Соотношение цемента и терригенного материала в этих рудах изменяется в широких пределах. По минеральному составу цемент преимущественно глинистый, реже карбонатно-глинистый и кремнисто-глинистый. Микроструктура глинистого материала в основном псевдоаморфная, карбонатного - пелитоморфная и мелкозернистая, кремнистого (опалового) - афанитовая.

Первоначально было исследовано десять образцов (первая серия), отобранных из исходной руды крупностью -10...+6 мм. Вторая серия состояла из 24 образцов, отобранных из продуктов ситового анализа исходной пробы, причем половина из них была взята из отмытой руды.

Съемка образцов исходной руды первой серии проводилась с Си-образцом сравнения, так как было известно, что в ней присутствуют оксиды и гидроксиды марганца и железа, а также пирит, которые имеют высокую степень поглощения рентгеновского излучения. Действительно, на томограммах образцов руды были установлены сильнопоглощающие фазы в виде зернистых агрегатов округлой формы размером главным образом 30-60 мкм, иногда до 80-150 мкм со значением от 2,85 до 4,9.

Из десяти исследованных образцов первой серии девять представляли собой руду с относительно слабопоглощающим рентгеновские лучи материалом (вероятно, глинистым). По диапазонам экспериментальных значений и морфологическим особенностям зерен в руде можно выделить 5-6 главных фаз (см. рис 1, о, б), включая:

сильнопоглощающие зерна размером 60-150 мкм со значениями ср 2,85-3,10; зерна размером от 100 до 400 мкм со значениями ср в диапазонах 0,65-0,80, 0,95- 1,10,2,60-2,70;

цементирующую матрицу с ср, равным 0,8-1,0 и 1,60-1,90.

Были выполнены теоретические расчеты значений для основных минералов этих руд (родохрозита, глауконита, кварца (опала) и слоистых алюмосиликатов) по ранее разработанной методике  с учетом размера выделяемой фазы и введения поправки на поглощающую среду. Однако следует иметь в виду, что для ряда минералов, прежде всего глинистых, значения а могут перекрываться, так как они характеризуются сложным, часто переменным составом за счет изоморфных замещений (в основном в катионной части), непостоянным количеством структурно несвязанной воды. Поэтому для окончательной интерпретации экспериментальных данных следует учитывать данные минералогического анализа.

Сопоставление экспериментальных и теоретических значений (отношений ЛКО) с учетом данных минералогического анализа позволяет сделать следующие выводы.

В исследованных образцах выделяются две разновидности родохрозита, отличающиеся морфологическими особенностями: 1) оолиты и сферолиты с (Хэср=2,65; 2) пелитоморфная масса с =1,90. Отдельные области со значением =1,65 могут относиться к манганокальциту; слабопоглощающие зерна с в области значений 0,65-0,80 и 0,95-1,10 - глаукониту, кварцу или опалу, а сильнопоглощающие зерна =2,97 - оксидам и гидроксидам марганца и железа, пириту.

Один образец первой серии, представленный кварцевым диоритом, значительно отличался от других не только по текстурно-структурным признакам, но и по диапазону значений ос и большему содержанию сильнопоглощающих фаз - пирита и магнетита. Для последних имели значения в диапазоне 2,90-3,10 и 3,90-4,10 (расчетные значения для гидроксидов железа лежат в диапазоне 2,8-3,6, для магнетита =3,97, пирита =4,79).

Оптико-петрографическое изучение шлифов, изготовленных из образцов, подвергнутых ранее рентгенотомографическому исследованию, в целом подтвердило выводы, сделанные на основании изучения руд методом РВМТ. Основным рудным минералом песчано-глинистых  и песчанистых  руд является родохрозит (темно-серое), представленный двумя морфологическими разновидностями с близкими химическим составом и физическими свойствами. В первом случае родохрозит присутствует как в виде обломков, так и входит в состав цемента.

В песчанистой руде он - основной минерал цемента. Первая разновидность родохрозита имеет пелитоморфное, иногда тонко-мелкозернистое строение, вторая - оолитовую и сферолитовую структуру. Руда характеризуется большим количеством глинистого материала, представленного гидрослюдой, каолинитом и монтмориллонитом, что подтверждено рентгенографическим анализом. Особое положение занимает глауконит, который образует выделения округлой формы (серое), нередко в различной степени гидратированные.

Диорит содержит неравномерную вкрапленность магнетита и реже пирита.

Для детального рентгенотомографического исследования текстурно-структурных особенностей руд и отработки методических вопросов была подобрана вторая серия образцов. При их съемке использовался Аl-образец сравнения, который, как показала практика рентгенотомографии первой серии образцов, более подходит для детального исследования карбонатов марганца, поскольку поглощающая способность алюминия ближе к поглощающей способности родохрозита, тогда как Си-образец сравнения больше подходит для исследования сильнопоглощающих фаз, таких как оксиды и гидроксиды марганца и железа.

Исследованные образцы второй серии также характеризуются неоднородным распределением минеральных фаз, что особенно четко видно на материале крупных классов исходной пробы (-10...+6,0 и -6,3...+3,2 мм). Рентгенотомографический анализ (диапазон экспериментальных значений а и морфометрический анализ зерен) второй серии образцов руды позволил выявить самостоятельные минеральные фазы, количество которых меняется от 4 до 7.

Опорными для рентгенотомографического исследования и интерпретации экспериментальных данных явились следующие образцы: tinm 3.2 и tinm 4.1, в которых под бинокулярным микроскопом четко фиксируются выделения глинистых минералов (tinm 3.2), в том числе глауконита (tinm 4.1); tinm 5.1, который представлял собой практически однородный родохрозит; tino 6.1, представленный глинистым материалом. Экспериментально установленные значения а для фаз в области локализации данных минералов были приписаны соответственно глинистым минералам, глаукониту и родохрозиту.

Далее установленные значения сопоставлялись с расчетными . Теоретический расчет значений с учетом размера выделяемой фазы и поправки на поглощающую среду, выполненный для диапазона изоморфного ряда кальцит-манганокальцит-родохрозит, оксидов и гидроксидов марганца с учетом данных химического анализа технологических проб карбонатных марганцевых руд Тыньинского месторождения, позволяет сделать такие выводы о фазовом составе:

2. Фазовое разделение родохрозитовой руды Тыньинского месторождения по данным рентгенотомографического и минералогического анализов

1) главный рудный минерал - родохрозит (=1,6-2,8), представлен двумя морфологическими разновидностями, имеющими пелитоморфное и тонко-мелкозернистое строение (1) или оолитовую и сферолитовую структуру

2) в незначительном количестве в технологических пробах присутствует манганокальцит ( =1,1-1,6) с содержанием марганца до 30%. Наличие манганокальцита в дальнейшем подтверждено рентгенографическим анализом;

3) основными нерудными минералами являются слоистые алюмосиликаты (<1,0), представленные тонкодисперсными полиминеральными агрегатами, состоящими по данным рентгенографического анализа из каолинита, гидрослюды и монтмориллонита, иногда с примесью хлорита. Глауконит, который в основном присутствует в виде терригенного материала, четко фиксируется как по форме агрегатов, так и по поглощению ср~1,0 (несколько более высокое по сравнению с другими глинистыми минералами);

4) оксиды и гидроксиды марганца и железа, а также пирит являются сильнопоглощающими минеральными фазами со значениями 2,9-3,15, 3,49-3,50, 4,7-4,8;

5) изучение текстурно-структурных признаков руды методом РВМТ показало, что материал исходных проб содержит большее количество нерудных минералов, представленных слоистыми алюмосиликатами (значения менее 0,20, характерные для слабопоглощающих рентгеновские лучи фаз). Однако с уменьшением крупности различие в материале исходной и мытой пробы нивелируется. В материале крупностью менее 1 мм значительно увеличивается количество родохрозита.

В итоге проделанного исследования разработаны методические основы рентгенотомографиченского изучения фазового состава и текстурно-структурных особенностей карбонатных марганцевых руд Тыньинского месторождения, определены основные рудные и породообразующие минералы по диапазонам значений выделенных фаз (отношению амплитуды ЛКО фазы к амплитуде ЛКО образца сравнения), установлены их взаимоотношения как в руде, так и в продуктах ее обогащения.

Показано, что исходная руда характеризуется значительным содержанием глинистых минералов по сравнению с мытой пробой. Однако при уменьшении крупности зерен в дезинтегрированном материале различие в фазовом составе материала исходной и мытой руды нивелируется. В материале крупностью менее 1 мм значительно увеличивается количество родохрозита, в более тонком материале снижается количество оксидов марганца.

Данные, полученные методом рентгеновской вычислительной микротомографии в комплексе с традиционными минералого-петрографическими исследованиями, позволяют решать задачи технологической минералогии труднообогатимых карбонатных марганцевых руд. Полученные результаты могут быть использованы при минералого-технологическом изучении карбонатных марганцевых руд других месторождений Северо-Уральского бассейна.

Авторы выражают глубокую признательность В.И.Кузьмину (ВИМС им. Н.М.Феодоровского) за проявленный интерес к работе и конструктивное обсуждение результатов исследования.

Текущая страница: Металл, руда, золотоносные месторождения » Рентгенотомография карбонатных марганцевых руд тыньинского месторождения