WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Сычева Надежда Александровна МИНЕРАЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД ТАГАРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТРАППОВОЙ ФОРМАЦИИ Специальность 25.00.05 – минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва, 2009

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС»)

Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук Ожогина Елена Германовна

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Пирогов Борис Иванович кандидат геолого-минералогических наук, профессор Малышева Татьяна Яковлевна

Ведущая организация: ФГУП ЦНИИгеолнеруд

Защита состоится 17 июня 2009 г. в 11.00 на заседании диссертационного совета Д 216 005 01 во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС») по адресу: 119017 Москва, Старомонетный пер., д. 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВИМС».

Автореферат разослан мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук Шурига Т.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Несмотря на то, что Россия по-прежнему занимает первое место в мире по запасам железных руд, минерально-сырьевая база этого важнейшего полезного ископаемого черной металлургии вызывает тревогу.

Причины заключаются, в первую очередь, в относительно низком качестве отечественных руд и расположении месторождений в слабо освоенных районах.

Постоянно растущая потребность металлургической промышленности в железорудном сырье побуждает вовлекать в переработку труднообогатимые и бедные по содержанию железные руды, требующие сложных комплексных технологий обогащения с использованием современного оборудования. Для создания эффективных технологий обогащения таких руд необходимо глубокое изучение их вещественного состава и технологических свойств, что значительно повышает роль технологической минералогии, являющейся фундаментом научных изысканий в области обогащения минерального сырья.

Особенно острая сырьевая ситуация сложилась в Сибири с обеспеченностью железорудным сырьем Западно-Сибирского железорудного комбината в связи с тем, что разведанные запасы Коршуновского и Рудногорского месторождений подходят к концу, а отработка подземным способом железных руд Коршуновского месторождения, по данным ТЭО, признана нерентабельной. Вовлечение в разработку месторождений Кодинской группы может кардинально улучшить ситуацию с сырьевым обеспечением. Возможность рентабельной разработки этой группы связывается с крупным инвестиционным проектом «Комплексное развитие Нижнего Приангарья», реализуемым государством в период с 2006 по 2017 гг.

В настоящее время современные минералого-аналитические методы позволяют получать значительно более полную информацию о минералах и рудах в целом и, следовательно, разрабатывать рациональные технологии их переработки с получением кондиционных концентратов даже из руд, считавшихся ранее необогатимыми, а также дополнительно извлекать и использовать все попутные минеральные фазы и компоненты. Поэтому сегодня многие из месторождений, благодаря современным технологиям добычи и переработки, могут представлять промышленный интерес, в том числе и Тагарское месторождение, руды которого являются объектом исследования. При этом получение объективной информации о составе, структуре и свойствах руд возможно только с учетом их генезиса путем изучения типоморфных особенностей рудообразующих минералов.

Цель работы - выявление типоморфных особенностей магнетита трапповой формации, определяющих технологические свойства руд и качество конечных товарных продуктов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Комплексом минералого-аналитических методов изучить вещественный состав железных руд Тагарского месторождения.

2. Установить типоморфные особенности магнетита в первичных рудах и коре выветривания и оценить их влияние на поведение магнетита в процессах обогащения.

3. Изучить гравитационные и магнитные свойства первичных руд методами технологической минералогии.

4. Оценить влияние вещественного состава руд и концентратов на качество конечных товарных продуктов (окатышей).

Фактический материал. Работа выполнена во Всероссийском научноисследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС») в рамках бюджетной темы «Технологическая и геолого-экономическая переоценка железорудных месторождений Кодинской группы Средне-Ангарского района и подготовка их к лицензированию», основной задачей которой являлось создание эффективной технологии переработки руд на основе современных методов обогащения. Непосредственным объектом исследований являлся керн технологических скважин, сформированные из него технологические пробы трех природных типов руд (магнетитового, гематит-магнетитового и гетитгидрогетитового), продукты их обогащения и химико-металлургического передела (окатыши).

В процессе исследований изучено более трехсот прозрачных, полированных шлифов и брикетов, просмотрено более пятисот проб железных руд, продуктов их обогащения и металлургического передела. В работе использованы результаты нескольких сот рентгенографических (Наумова И.С) и химических анализов (аналитический отдел ФГУП «ВИМС») и несколько десятков микрорентгеноспектральных (к.г.-м.н. Трубкин Н.В., ИГЕМ РАН, к.г.-м.н.

Чистякова Н.И., ФГУП «ВИМС»), оптико-геометрических анализов (Кривощеков Н.Н.), электронно-микроскопических (д.г.-м.н. Дубинчук В.Т., Ожогин Д.О.) и мессбауэровских исследований (д.г.-м.н. Коровушкин В.В., МИСиС). Помимо этого, использованы результаты определения физических свойств рудных и породообразующих минералов и их фракций (плотности, микротвердости, микрохрупкости, показателя преломления, удельной магнитной восприимчивости (д.г.-м.н. Раков Л.Т.), люминесценции (Рассулов В.А.).

Методы исследований. Основной объем минералого-аналитических исследований выполнен в минералогическом и аналитическом отделах Всероссийского института минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГУП «ВИМС») в соответствии с нормативно-методическими документами Научных советов по аналитическим методам (НСАМ) и минералогическим методам исследований (НСОММИ). Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования:

1. оптической микроскопии (петрографический, минераграфический, оптикоминералогический и оптико-геометрический) для изучения минерального состава и структурных особенностей руд, продуктов их обогащения и металлургического передела. Аппаратура: оптические микроскопы Nikon OptihotPol, Leica DM RX, Olympus BX-51, стереомикроскоп МБС-1, оптикогеометрический анализ минералов и пор проведен с помощью систем анализа изображений Leica Qwin Standart и TomAnalysis;

2. рентгенографического (количественного) фазового анализа (Р(К)ФА) для диагностики минералов, установления их кристаллохимических параметров, определения минерального состава руд, продуктов их обогащения и металлургического передела. Аппаратура: рентгеновский дифрактометр X`Pert PRO PANalytical;

3. микрорентгеноспектрального анализа для изучения элементного состава минералов и распределения в них элементов-примесей. Аппаратура: сканирующий электронный микроскоп, совмещенный с энергодисперсионной приставкой JXA8100, JSM-5610LV;

4. электронной микроскопии для выявления форм нахождения полезных и вредных попутных компонентов в минералах, структур распада твердого раствора в магнетите, выявления тонких особенностей его строения. Аппаратура: растровый электронный микроскоп Tesla BS-301, просвечивающий электронный микроскоп Tesla BS-540;

5. мессбауэровской спектроскопии для составления баланса распределения железа в закисной и окисной формах по минералам руды, определения фазового состава и структурных особенностей магнетита, установления степени окисления магнетита в продуктах химико-металлургического передела (окатышах). Аппаратура:

спектрометр электродинамического типа с источником Co57 в матрице хрома;

6. методы определения физических свойств минералов и фракций:

- объемометрический для измерения плотности рудных и породообразующих минералов на установке Василевского М.М. в барометрической трубке;

- каппаметрический для измерения удельной магнитной восприимчивости рудных и породообразующих минералов, минеральных фракций на установке Kappabridge KLI-2 с напряженностью поля 300 А/м;

- микровдавливания для определения микротвердости и микрохрупкости рудных и породообразующих минералов на полуавтоматическом микротвердометре ПМТ3М;

- люминесцентной спектроскопии для диагностики апатита на установке, смонтированной на базе лазера на молекулярном азоте и микроспектрофотометра МСФУ-312;

- иммерсионный для измерения показателей преломления породообразующих минералов.

Научная новизна работы.

1. Впервые в первичных рудах Тагарского месторождения установлены две генерации магнетита, которые при одинаковом элементном составе отличаются морфологией выделения и строением.

2. Установлены типоморфные признаки магнетита: микроскопические включения породообразующих минералов, микроблоковое и кавернозное строение, изоморфная примесь магния и алюминия, окисленность, выражающаяся в гематитизации и маггемитизации, влияющие на технологические свойства первичных и вторичных руд.

3. Впервые выявлены оолитовые разновидности гематит-магнетитовых руд остаточной коры выветривания Тагарского месторождения, образование которых предположительно связано с процессами метасоматического замещения. Для гетит-гидрогетитовых руд переотложенной коры выветривания выявлены вредные минеральные примеси фосфора – апатит и карбонатфторапатит, образующие тонкодисперсные включения в одном из главных рудных минералов – гетите-гидрогетите.

4. Эмпирически установлено, что индикатором перехода от неокисленных руд к окисленным является серпентин, имеющий гипергенный генезис. Признаками гипергенного происхождения является замещение им гидротермальных минералов – хлорита и флогопита, и устойчивая ассоциация с маггемитизированным магнетитом.

Практическая значимость.  1. Типоморфные особенности магнетита железных руд Тагарского месторождения позволяют прогнозировать его поведение в процессах магнитного и гравитационного обогащения и качество получаемых продуктов.

2. Особенности вещественного состава первичных руд, включающие текстуру, структуру и минеральный состав, раскрываемость главного рудного минерала – магнетита, физические свойства его сростков позволяют установить высокую контрастность рудных и породообразующих минералов по прочностным и гравитационным свойствам и тем самым рекомендовать в качестве основного метода обогащения гравитационный.

3. На основании полученных данных по обогатимости первичных руд Тагарского месторождения дан прогноз эффективности гравитационного метода обогащения для гематит-магнетитовых руд остаточной коры выветривания 4. Для улучшения прочности окатышей из концентратов железных руд трапповой формации необходимо введение в шихту известняка в качестве флюсовой добавки.

5. При производстве окатышей эффективность процесса окомкования магнетитовых концентратов повышается в тонких классах (-0,045 мм) за счет возникновения между частицами явления магнитной флокуляции.

Личный вклад. Автор принимал непосредственное участие на всех стадиях технологической переоценки руд Тагарского месторождения, начиная с литературного обзора по данной проблеме, формирования технологических и отбора минералогических проб, проведения минералогического сопровождения разработки технологических схем их обогащения, и заканчивая минералогическим исследованием конечной товарной продукции (концентратов, окатышей, охр, брикетов). В обязанности автора входило выполнение значительного объема анализов продуктов обогащения методами оптической микроскопии, изучение физических свойств минералов, выбор методики и методов исследования исходных руд и минералов, участие в интерпретации полученных результатов.

Соискателем проведены исследования по выявлению петрографических факторов, влияющих на физико-механические свойства вмещающих пород.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на следующих конференциях и совещаниях: 4-ой научной молодежной школе «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (Москва, 2007 г.), на VI-ом и VII-ом Конгрессе обогатителей стран СНГ (Москва, 2007 и 2009 гг.), на совещании «Плаксинские чтения-2007» (Апатиты, 2007 г.), на конференции «Минерально-сырьевая база черных, легирующих и цветных металлов России и стран СНГ: проблемы и пути развития» (Москва, 2007 г.), на «Неделе горняка» (Москва, 2008 г.), на конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2008 г.), на III-ем Российском семинаре по технологической минералогии (Петрозаводск, 2008 г).

По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе три статьи в реферируемых журналах.

Структура, объем и содержание работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы (104 наименования).

Общий объем работы составляет 102 страницы, в том числе 42 рисунка и таблиц. Во введении обоснована актуальность работы, обозначены цели, задачи, показана научная новизна и практическая значимость проведенных исследований, сформулированы защищаемые положения. В первой главе проведен анализ исследований в области технологической минералогии железных руд, дана характеристика геологического строения Тагарского месторождения, состояние изученности вещественного состава природных типов руд. Вторая глава посвящена типоморфным особенностям магнетита, влияющим на поведение минерала в процессах обогащения. В третьей главе рассмотрены минералогические факторы обогатимости первичных руд, обосновывающие эффективность гравитационного метода обогащения. В четвертой главе определено влияние вещественного состава концентратов первичных и вторичных руд на качество окатышей. В заключении обобщены основные научные и практические результаты работы.

Автор благодарит своего научного руководителя, доктора геологоминералогических наук Е.Г. Ожогину, оказавшую неоценимую помощь в создании работы.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»