МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

ШЛИХОВ И РУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

ВВЕДЕНИЕ

Изучение тяжелых минералов началось со времени добычи золота и платины из россыпей.

Первоначально изучение производилось невооруженным глазом, при этом минералы определялись по их внешним признакам. В связи с открытием россыпных месторождений вольфрама, .олова и других металлов, стали совершенствоваться и методы изучения шлихов. На помощь невооруженному глазу пришли оптические приборы и химические методы исследования.

В ходе развития метода шлихового анализа стали применять разделение шлихов по крупности, просмотр их под бинокулярной лупой и простейшие химические методы исследования, а в дальнейшем — микрохимические исследования и наблюдения под микроскопом с применением иммерсии.

Ведущая роль в разработке современного метода шлихового анализа принадлежит советским ученым, которые продолжают работу по дальнейшему совершенствованию этого метода.

По мере развития горнодобывающей промышленности СССР, шлиховой метод все более совершенствуется и внедряется в практику поисков и изучения месторождений полезных ископаемых. Особенно бурно шлиховой метод стал развиваться с 1930 г., когда по инициативе академика в Советском Союзе впервые начали проводиться большие геолого-съемочные и геолого-разведочные работы со шлиховым опробованием рыхлых отложений. В это же время создается ряд шлиховых лабо­раторий при Центральных научно-исследовательских институтах в Москве (ВИМС, Гиредмет, Нигризолото), Ленинграде (Цнигри, Академия наук), Свердловске, Иркутске и других городах, а также на рудниках и при геологических экспедициях.

Обобщая опыты работы по всему Советскому Союзу, коллек­тив советских исследователей систематически разрабатывает и совершенствует методику шлихового анализа.

Одной из первых русских работ, обобщающих результаты достижений советских исследователей, является работа Е. А. Во­роновой, опубликованная в 1931 г., а затем работы и , опубликованные первая в 1937 и вторая в 1940 гг.

За последнее десятилетие при шлиховом анализе стали широко использоваться люминесцентный и спектральный методы, применяемые как при диагностике минералов, так и при количе­ственной оценке полезных компонентов.

Начиная с 1940 г. шлиховой анализ применяется не только при изучении минералов, полученных из россыпей, но и при исследовании тяжелых фракций, полученных из раздробленных (протолочных) проб массивных горных пород. В настоящее время геологическая съемка коренных пород обычно сопровождается взятием протолочных проб с целью установления присутствия в них минералов, содержащих редкие металлы. Изучение тяжелых фракций, полученных из дробленых пород, более сложно, чем изучение шлихов, полученных из россыпей. В связи с этим и методика шлихового анализа усложняется. Изучение тяжелых фракций в этом случае сопровождается микроскопическим исследованием цементных прозрачных шлифов, изготовленных из дробленого материала.

Шлиховой анализ находит широкое применение также и при исследовании дробленых руд и продуктов их обогащения. В этой области, наряду с методикой шлихового изучения материала, используются также методы минераграфического исследования цементных полированных шлифов.

В настоящее время шлиховой метод исследования минералов широко применяется не только при поисках и изучении уже открытых месторождений, но и при разработке методов обогащения разнообразных руд.

Настоящее пособие рассчитано главным образом на лиц, начинающих работать в области определения минералогического состава шлихов и рудных концентратов. Пособие построено следующим образом: сначала описываются методы разделения на фракции шлихов и рудных концентратов, затем дается методика собственно минералогического анализа фракций с применением микроскопических и химических исследований. В особые главы выделено описание минералов по фракциям. Кратко описываются методы люминесценции.

Для более удобного пользования этим пособием описание минералов в каждой фракции разбито по группам согласно современной химической классификации, минералов. Внутри каждой группы минералы расположены по алфавиту названий. Описание микрохимических реакций приведено также в алфавитном Порядке по элементам.

Шлихи отличаются от концентратов, полученных из искусственно измельченных руд и пород. Поэтому для более быстрого определения минералов производятся их характеристика и диагностика как в шлихах, так и в концентратах измельченных руд.

ГЛАВА I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1. ПОНЯТИЕ О ШЛИХЕ И РУДНОМ КОНЦЕНТРАТЕ

Шлихами называют концентраты рыхлых природных отложений, полученные при отмывке в воде и обогащенные тяжелыми минералами. Концентраты отмывки измельченных твердых пород и руд называют искусственными шлихами или рудными концентратами [1].

Образование рыхлого материала россыпей происходит в результате дезинтеграции, переноса и отложения продуктов выветривания пород. При этом мало устойчивые хрупкие минералы разрушаются, а более устойчивые, обладающие высокой твердостью и не поддающиеся окислению, сохраняются и накапливаются в россыпях. В шлихах обычно отсутствуют или очень редко сохраняются такие характерные для зоны окисления минералы, как повеллит, молибдит, тунгстит, валентинит, малахит, брошантит, аурихальцит, эритрин и др. Накоплению этих минералов в россыпях мешают их хрупкость н агрегатное строение,

Рудные минералы с совершенной спайностью, как, например, вольфрамит, сохраняются и накапливаются в россыпях лишь на сравнительно небольшом расстоянии от коренного месторождения. Сульфиды, особенно сульфиды висмута н сурьмы, довольно легко окисляются и отличаются повышенной хрупкостью, поэтому они не концентрируются в россыпях. Все же пирит — довольно обычный минерал шлихов. Реже встречаются халькопирит, арсенопирит, киноварь, галенит, молибденит.

В связи с этим, состав естественных шлихов нередко проще состава рудных концентратов искусственно измельченных пород, в которых не произошло предварительной естественной сортировки минералов по удельному весу, твердости, хрупкости н другим физическим свойствам. Кроме того, в шлихах минералы нередко сохраняют свойственные им кристаллографические формы, тогда как в концентратах это наблюдается значительно реже: при дроблении руд и пород грани минералов обычно нарушаются.

Исключение составляют пирит, апатит, гранат, рутил, турмалин, циркон н некоторые другие минералы, которые при дроблении в той или иной степени сохраняют свои кристаллические грани.

Различна и степень освобождения минералов от сростков с другими минералами. В шлихах резко преобладают мономинеральные зерна, а в рудных концентратах сростки составляют значительную часть. Кроме того, для шлихов характерна и различная степень окатанностн минералов. В дробленых рудах минералы не окатаны.

Указанными различиями определяются и различия в методике исследования естественных шлихов и концентратов измельченных руд: исследование рудных концентратов иногда оказывается несколько сложнее.

В зависимости от содержания тяжелых минералов шлихи и концентраты можно подразделить на черные и серые.

Черные шлихи и концентраты получаются при чистой доводке, т. е. при хорошей отмывке тяжелых рудных минералов от легких.

Серые шлихи и концентраты сильно засорены легкими породообразующими минералами, т. е. они хуже отмыты или менее доведены. Шлихи и рудные концентраты, содержащие шеелит или минералы свинца, цинка, меди, молибдена, ванадия н других металлов из зоны окисления, имеют светлый цвет, даже когда по степени концентрации тяжелых минералов они соответствуют черным шлихам.

2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ШЛИХОВ И РУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

В состав шлихов и рудных концентратов может входить большое количество минералов. Распознавание и количественное определение этих минералов трудно вести без предварительного разделения шлихов или рудных концентратов на фракции с не­большим числом возможных минералов. Такое фракционирование основано главным образом на магнитных свойствах и удельном весе минералов. Выделение мономинеральных фракций и фрак­ций, обогащенных каким-либо минералом, не только оказывает помощь при диагностике минералов, но является также основным приемом при количественном минералогическом анализе шлихов и концентратов.

Собственно минералогический анализ полученных фракции состоит из определения минералов по внешнему виду под бино­куляром, оптического исследования под микроскопом и проверки химическими реакциями. Кроме того, для качественного и коли­чественного определения некоторых минералов применяется люминесценция, а в специальных случаях — спектральный анализ и некоторые другие методы.

Наиболее обычный ход анализа хорошо отмытых шлихов может быть представлен в виде следующей схемы

В зависимости от характера материала {шлихи или рудные концентраты) и целей анализа эта схема может несколько изме­няться.

ГЛАВА II. ПОДГОТОВКА ШЛИХОВ И РУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЛЯ АНАЛИЗА

Подготовка шлихов и рудных концентратов включает: взятие средней пробы, рассев на ситах, магнитную и электромагнитную сепарацию и разделение по удельному весу путем отмывки и отдувки или с помощью тяжелых жидкостей и расплавов. Сред­няя проба и полученные после подготовки фракции взвешиваются на технических весах с точностью до 0,01 г.

ВЗЯТИЕ СРЕДНЕЙ ПРОБЫ

Шлихи или рудные концентраты нередко поступают в лабо­раторию в количествах, значительно больших, чем требуется для анализа, и в таких случаях они подлежат сокращению, т. е. вы­делению из них средней пробы.

Средняя проба по минералогическому составу и количествен­ным соотношениям присутствующих минералов должна с доста­точной точностью представлять исходную массу шлиха или руд­ного концентрата. В большинстве случаев вес средней пробы, необходимой для полного минералогического анализа, составляет 10—20 г. В том случае, если шлихи богаты магнитными и элек­тромагнитными минералами (магнетит, ильменит, гематит, пироксены, амфиболы, гранаты), среднюю пробу следует брать боль­шего веса, чтобы с большей чувствительностью установить наличие или с большей точностью определить содержание полез­ного редкого минерала, концентрирующегося в неэлектромагнитной фракции.

Серые шлихи, богатые легкими минералами, перед взятием средней пробы необходимо домывать, т. е. концентрировать в них тяжелые минералы.

Среднюю пробу рекомендуется брать из равномернозернистого материала, в котором колебания размера зерен не превы­шали бы десятых долей миллиметра. Если проба состоит ил очень неоднородного по крупности материала, необходимо про­извести рассев на ситах, т. е. отделить крупнозернистый материал (с размером зерен более 1 мм) от мелкозернистого материала (с размером зерен менее 1 мм), и взять среднюю пробу из мелкого класса.

Выделение средних проб рекомендуете я производить на маленьком лабораторном делителе Джонса (рис. 1) или на конусном делителе Глаголева. Среднюю пробу взвешивают и поме­щают в бумажный капсуль, на котором записывают ее вес (рис. 2).

2. РАССЕВ НА СИТАХ

Рассев, т. е. разделение пробы по крупности зерна, приме­няют в том случае, если материал весьма неоднороден по круп­ности. Более однородный по крупности материал, каким яв­ляются продукты рассева, называемые классами, обеспечивает большую чистоту последующего фракционирования по магнит­ным свойствам и удельному весу. Кроме того, рассев облегчает определение количественных отношений между минералами и дает характеристику материала по крупности.

При узкой классификации, т. е. при большом количестве применяемых сит, между размерами отверстий в смежных ситах должно существовать определенное отношение, называемое моду­лем классификации. Так, в одном из наиболее распространенных наборов сит модуль равен √2, а за основание принято стан­дартное сито 200 меш (200 квадратных отверстий на I линейный дюйм со стороной квадрата, равной 74 микронам или 0,074 мм).

Размеры отверстий (в мм) и соответствующее их количество в меш' для сит этого набора приводятся на стр. 10.

3. МАГНИТНАЯ СЕПАРАЦИЯ

Работа с таким магнитом весьма проста. Материал рассыпают на большом листе гладкой бумаги и разравнивают слоем толщи­ной 1 — 2 мм. Чем тоньше слой, тем меньше возможность загряз­нения магнитной фракции немагнитными минералами. Над этим слоем несколько раз проводят магнитом. Для быстрой очистки магнита от притянутых магнитных минералов на его полюсы предварительно надевают чехлы из папиросной бумаги. Обычно провести магнитом один раз недостаточно: пробу несколько раз смешивают и разравнивают в тонкий слой. (Эту операцию повто­ряют, пока на магнит не перестанут притягиваться магнитные минералы. Если проба богата магнитными минералами, то вна­чале следует магнит держать над слоем пробы на некотором расстоянии, чтобы не захватить посторонних минералов. При последующих повторных операциях магнитом уже можно касаться пробы. Наиболее быстро магнитиая сепарация осуществляется с помощью многополюсного постоянного магнита Сочнева. Этог магнит представляет собой рифленую пластинку, от­литую из никель-алюминиевой стали. Пластинка намагничена таким образом, что рифли образуют семь положительных и семь отрицательных полюсов, чередующихся между собой. Эта пла­стинка вмонтирована в деревянную или алюминиевую колодку, которая служит рукояткой. Промежутки между рифлями за­шпаклеваны, так что рабочая поверхность магнита оказывается гладкой (рис. 4).

В качестве простого магнита можно также использовать без включения тока электромагнит, если у него удобно расположены полюсы.

В результате сепарации простым магнитом получаются маг­нитная фракция и немагнитный остаток, который в дальнейшем разделяется электромагнитом.

4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СЕПАРАЦИЯ

Немагнитный остаток, полученный при оттягивании пробы постоянным магнитом, подвергают затем электромагнитной се­парации (рис. 5). На электромагнит притягиваются минералы с меньшей магнитной проницаемостью, чем магнетит и пирро­тин. Существуют различные типы электромагнитов, рассчитан­ные на питание постоянным током от разных источников — от динамомашин и от различных выпрямителей (электролитиче­ских, селеновых, ртутных, куп-рсжсных и др.).

В полевых условиях при от­сутствии электромагнита мож­но использовать магнит повы­шенной интенсивности Сочнева, в некоторой степени заменяю­щий электромагнит. Однако этот магнит все же значитель­но слабее электромагнита и работа с ним идет медленно.

Распространенный электро­магнит Окунева допускает силу тока до 8 А.

Лабораторным требованиям удовлетворяет также электромагнит, рассчитанный на 0,3—0,5 А, который питается постоянным током от осветительной сети через выпрямитель, работающий на кенотронах типа ВО-116 и др. Выпрямитель рассчитывается при этом на несколько диапазонов, при помощи которых регулируется сила тока, подаваемая на электромагнит. В зависимости от изменения силы тока в элек­тромагните изменяется сила магнитного поля. Соответственно этому минералы с различной магнитной проницаемостью попа­дают в различные фракции. Обычно на применяемых моделях электромагнитов можно выделить три электромагнитные фрак­ции: сильно электромагнитную, средне электромагнитную и слабо электромагнитную.

Магнитная проницаемость минералов зависит главным, обра­зов от содержания в минерале железа. Реже и в меньшей сте­пени она может быть связана с наличием некоторых других элементов, В сильно электромагнитную фракцию входят рудные железосодержащие минералы: гематит, ильменит, лимонит, хро­мит и некоторые другие. В средне электромагнитную фракцию обычно входят железосодержащие силикаты: амфиболы, пироксены, гранаты, зпидот. В слабо электромагнитной фракции наблюдаются минералы, содержащие железо в небольшом коли­честве, или минералы, магнитные свойства которых обусловли­ваются содержанием других элементов, как, например, сфен, окислы марганца, монацит и другие.

Электромагнитная сепарация производится следующим путем. Сначала включают выпрямитель, затем электромагнит. После включения электромагнита в электрическую цепь под полюсы или под один полюс, в записи мости от конструкции электромаг­нита, подносят материал на одной половине (например, левой) стеклянной пластинки в виде ровного слоя толщиной не более I—3 мм. Зерна электромагнитных минералов притягиваются к полюсам. Затем под полюсы подносят стеклянную пластинку другой половиной (правой), на которую, при выключении тока, приставшие зерна осыпаются. Операцию повторяют многократно, до тех пор пока полюсы не перестанут притягивать минералы. Для того чтобы избежать засорения электромагнитной фракции неэлектромагнитными минералами, вначале не следует подносить материал близко к полюсам электромагнита: его необходимо держать на расстоянии 3—5 мм. В противном случае сильно магнитные минералы притягиваются толстым слоем и увле­кают за собой неэлектромагнитные минералы. Пробу приходится высыпать несколькими порциями, потому что из всей массы невозможно оттянуть в один прием все магнитные минералы. После оттягивания каждой порции полюсы электромагнита тщательно вычищают кисточкой.

Наличие сростков в концентратах дробленых руд загрязняет электромагнитные фракции неэлектромагнитными минералами и, наоборот, немагнитные фракции — магнитными минералами. Для получения более чистых фракций приходится прибегать иногда к дополнительному измельчению,

В результате электромагнитной сепарации получаем одну или несколько электромагнитных фракций и одну неэлектромаг­нитную. Число электромагнитных фракций зависит от минера­логического состава проб и задач исследования.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18