Классификация целестинсодержащих серных руд Предкарпатья

Целестинсодержащие серные руды известнякового типа широко распространены в пределах Предкарпатского сероносного бассейна, приуроченного к зоне сочленении одноименного передового прогиба и юго-западной окраины Русской платформы. Месторождения серы локализованы в платформенное часта, приподнятой относительно Предкарпатского прогиба, и протягиваются вдоль него на 300 км полосой, трине которой составляет около 30 км, В этой полосе на расстоянии 10-20 км друг от друга располагается Немировско-Азовский, Любенецкий, Роздольско-Подорожненский и Загайпольский сероносные районы.

Сероносные отложения приурочиваются к приподнятым блокам или пологим склонам антиклинальных складок. Продуктивные горизонты сложены известняками, реже - песчаниками медового и нижнетортонского возраста. Они перекрыты глинисто-песчаными породами косовской свиты верхнего тортона. Сераносные известняки непосредственно залегают на отложениях, преимущественно представленных гипсами и ангидритами, иногда чередуясь с ники. Образование серы и целестина связано с метасоматическими процессами, происходящими вблизи контакта карбонатов с сульфатами.

Средние содержания серы в рудных залежах колеблются от 20 до 30% при коэффициенте вариации 20-40%. По вариациям содержания серы рассматриваемые месторождения относятся к типу залежей с равномерным распределением полезного компонента. Этого нельзя сказать о распределении целестина. Ono крайне неравномерное как в плане, так и в разрезах рудных залежей, что приводит к значительным изменениям средних значений содержания окиси стронция в отдельных месторождениях и даже блоках по мере роста данных, учитываемых в статистических расчетах. Наиболее часто встречавшееся содержание окиси стронция в серных рудах составляет около 1-2%.

Параллельное изучение минералого-петрографических особенностей и технологических свойств серных руд и упомянутых хвостов флотации позволило установить, что основным концентратором стронция в исследованных месторождениях является целестин. Однако извлекаемость этого полезного компонента руд оказалась разной в различных минералого-петрографических разновидностях продуктивного горизонта.

По мере приближения к контакту сероносных известняков с гипсо-ангидритовой толщей количество целестина и его крупность, как правило, увеличивается. В этом же направлении растет кавернозность пород вплоть до проявлений рудного карста. При обрушении значительных по размеру полостей и их скоплений образуются брекчиевидные пятнистые целестинсодержащие руды с прожилками, в которых переотлагается целестин имеете с вторичным кальцитом и другими минералами.

Мелкая пористость и кавернозность рудных известняков является более обычной. Образующиеся в таких условиях руды отличаются своеобразными текстурно-структурными особенностями. В разрезе они создам характерный рисунок из ритмично повторяющихся волнисто-параллельных пропластков самородном серы, целестина, гипса и первичного пелитоморфного известняка. Эта структура свидетельствует о большой роли природных хроматографических процессов при образовании руд, которые предлагается именовать бyрундучно-кавернозными.

Кроме бурундучных структур, в целестинсодержащих серных рудах при их микроскопическом изучении отмечены другие признаки интенсивного развития природных хроматографических процессов. Например, в зальбандах целестиновых пропластков-прожилков на фоне пелитоморфного известняка или равномерно зернистого вторичного кальцита под микроскопом наблодались сильно уплощенные ритмично-параллельные скопления микрокристаллов целестина, повторяющие конфигурации границ между выделением крупнозернистого целестина и вмещающим известняком.

Целестинсодержаиие серные руды известнякового типа могут быть выстроены в ряд, отвечающий различной степени переработки первичных известняков и нарастанию кавернозности. С развитием метасоматических процессов в рудах увеличивается содержание целестина и крупность его кристаллов или агрегатов. Каждой из ста дни метасоматоза отвечает определенные текстурно-структурные разновидности целестиносодержащих серных руд.

В разработанной нами геолого-технологической классификации выделяется шесть основных и одна соподчиненная разновидность целестинсодержащих серных руд известнякового типа:

1. Тонковкрапленная целестинсодержащая серная руда.

2. Вкрапленная целестинсодержащая серная руда.

3. Пятнисто-прожилковая (брекчированная) целестинсодержащая серная руда.

3а. Зальбандовая целестинсодержащая известняковая руда.

4. Бурундучно-кавернозная целестинсодержащая серная руда.

5. Друзово-пещеристая целестинсодержащая серная руда.

6. Пропластково-жильная целестиново-серная руда.

Соподчиненная разновидность, отвечающая номеру-шифру За приурочивается, как это ясно из ее на наименования, к зальбандам выделений целестина и встречается в сочетании со многими из перечисленных выше разновидностями (в таблице это показано стрелками). Крупность выделения целестина в руде типа За сопоставима с его размерами в тонковкрапленной целестинсодержащей серной руде.

Перечисленные текстурно-структурные разновидности целестинсодержащих серных руд были выявлены в результате детального минералого-петрографического изучения укрупненных проб, отобранных по керну скважин, а также в работавших карьерах Подорожненского, Роздольского и Азовского месторождений. В четырех укрупненных петрографических пробах весом по 0,3-0,7 т были представлены все характерные для Предкарпатского сероносного бассейна разновидности продуктивных горизонтов.

Данные изучения вещественного состава петрографических проб сопоставлялись с данными технологических испытаний четырех проб весом от I до 5 т, которые были отобраны на Роздольской обогатительной фабрике и представляли собой хвосты флотации сера из руд упомянутых выше месторождений, путем теоретического расчета состава хвостов и другими и методами. Определение содержаний целестина в исходных пробах и продуктах обогащения, а также оценка распределения стронция по минералам проводилась с применением различных вариантов химического фазового анализа, деления проб в тяжелых жидкостях на центрифугах, инфракрасной спектроскопии, полуколичественного спектрального анализа, пламенной фотометрии.

Для минералого-петрографического исследования по методу Монте-Карло из укрупненных проб было отобрано 750 образцов, часть из которых пошла на изготовление 250 срезов-пришлифовок и такого же количества шлифов. При макроскопическом изучении многие детали структурных взаимоотношений целестина, гипса, серы и карбонатов выявлялись путем многократного травления пришлифовок по специально разработанной методике. Для микроскопического изучения деталей крупных Фрагментов изготовлялись шлифы увеличенной площади (3x3 см и более), Фотосъемка всей площади шлифа производилась с помощью фотоувеличителя со специально изготовленным приспособлением для экспонирования изображения при скрещенных поляроидах.

Во всех текстурно-структурных разновидностях целестинсодержащих сернах руд Предкарпатья в значительных количествах присутствует неизмененный или частично преобразованный пелитоморфный известняк. Установлено, что с вин связано около 0,3% окиси стронция (изоморфизм, сорбция и т.п.), который не может быть извлечен в концентрат механическими способами обогащения. При содержании кальцита пелитоморфных известняков в исходных целестинсодержащих серных рудах около 60-65% и в хвостах флотации серы до 65-87% фон изоморфное вязанного неизменяемого стронция может составлять пятую часть суммарного его содержания, получаемого в результате химических анализов.

Обычными гравитационными методами обогащения в концентрат не может быть извлечен также целестин, размер зерен которого не превышает 0,05 ми. Такой целестин в наиболее неблагоприятных для его извлечения рудах может включать в себя почти половину стронция суммарного его содержания.

Таким образом, на доли стронция, извлечение которого возможно при гравитационном обогащении обычно применяемыми способами, может приходиться всего одна треть суммарного его содержания в руде. Понятно, что изложенные соображения должны обязательно учитываться при оценке целестинсодержащих серных руд как сырья для попутного получения богатых стронцием концентратов.

В связи с этим в предлагаемой нами геолого-технологической классификации предусматривается разделение всех основных текстурно-структурны разновидностей целестинсодержащих серных руд на четыре технологических классе по извлекаемости целестина обычными гравитационными методами обогащения:

I - Руды с хорошо извлекаемым целестином; II - с извлекаемым целестином; III - с трудно извлекаемым целестином; IV - с практически неизвлекаемым целестином.

Тонковкрапленная целестинсодержащая серная руда (технологический класс IV, текстурно-структурная разновидность I, что отвечает шифру руды Р1У-I) представлена пелитоморфным известняком, в котором относительно равномерно распределены микрокристаллы целестина, едва различимые при малых увеличениях. И большинстве выделении крупность зерен целестина составляет 0,005-0,02 им и не превышает 0,05 мм. Такой целестин при дроблении руды остается в сростках, зерна которых по удельному весу мало отличимы от пустой породы, отчего попутное выделение его принятыми гравитационными методами является невозможным. Руда РIУ-I отличается мелкой вкрапленностью сери, выделения которой составляет 0,01-0,5 мм, в отдельных случаях достигая размеров в несколько миллиметров,

Вкрапленная целестинсодержащая серная руда (PШ-2) отличается преобладанием макроскопически различимых выделений серы (размером белее 0,5-1,0 мм), наличием соизмеримых с нею скоплений зернисто-кристаллического кальцита, в которых под микроскопом различимы кристаллы целестина, размером 0,05-0,20 мм. Изредка встречаются идиоморфные кристаллы и скопления зерен целестина размером до 0,5-1,5 мм. Руда РШ-2 иожет встречаться отдельными пятнистыми выделениями в руде РIV-1, иногда переменясь в последней.

Пятнисто-прожилковая (брекчированная) целестинсодержащая серная руда (PШ-3) характеризуется пятнистыми выделениями скрытокристалической серы, размер которых нередко превышает 1,5-2 см, перемещающимися с прожилково-щеточными выделениями идиоморфных и зернистых кристаллов целестина, вторичного кальцита, гипса. Размер отдельных зерен целестина 0.15-0.20 мм, но отдельные скопления кристаллов и агрегаты могут достигать 0,5 мм. Характерной особенностью описываемой руда является раз упорядоченная ориентировка прожилков с целестином, несколько повышенное содержание глинистых минералов, ранее находившихся в пустотах рудного карста. Все это, несмотря на более крупные выделения целестина, несколько снижает технологические свойства руды, делая ее сопоставимой по обогатимости с рудой РШ-2.

Бурундучно-кавернозная руда (РП-4) при соразмерном чередования безрудных и рудных волнисто-прерывистых ритмично-параллельных прослойков, мощность которых достигает 1,5-2 см, достаточно богата целестином, выделявшимся в виде радиально-лучистых и сноповидных скоплений кристаллов или небольших щеток в уплотненных кавернах. Тесная ассоциация целестина с кристаллической серой, перекристаллизованным кальцитом, гипсом, реже - ангидритом делает более вероятный образование сложных сростков при дроблении руды. В этом случае описываемая руда может давать несколько заниженная показатели при обогащении целестина.

Друзово-пещеристая руда (РП-5) характерна для участков с интенсивным развитием рудного карста. В крупных по остях, сечение которых в среднем составляет около 0,5 м по уплощению, на стенках нарастает вторичный буроватый кальцит, а затем - полупрозрачный и молочно-белый целестин в щетках с хорошо образованными кристаллами. Последней кристаллизуется сера, образуя крупные кристаллы с характерной огранкой, размеры кристаллов целестина в полостях иногда даже превышает размеры кристаллов серы. Максимальная величина их по удлинении - 15-20 см. Чаще встречаются кристаллы в 2-3 см длиной и 1-1,5 он в сечении. При дроблении руды РП-5 на фабрике благодаря наличии спайности крупные кристаллы целестина образует несколько уплощенные зерна, свободные от каких-либо сростков.

Пропластково-жильная целестиново-серная руда (PI-6) наиболее благоприятна для попутного получения целестинового концентрата. Она представлена шильными выделениями, залегающими согласно с проявлениями первично-осадочных текстур в продуктивных горизонтах (жилы-пропластки). Peie такие жилы характеризуется несогласным залеганием. Основным заполнителем жил и жил-пропластков является поперечно-столбчатый или сноповидный целестин с подчиненным количеством кристаллической серы, вторичного кальцита, гипса или ангидрита. На локальных (зачастую приподошвенных) участках несколько таких жил и более мелких прожилков могут перемежаться с зальбандовыми, бронированными, бурундучнокавернозными и другими рудами.

Из приведенной характеристики основных текстурно-структурных разновидностей целестинсодержащих серных руд Предкарпатья становится ясно, что в каждом конкретном случае можно говорить лишь о существенном преобладании одной из них на том или ином участке месторождения. К тому же выборочная добыча целестинсодержащих серных руд не предусматривается, так как целестин в данном случае является попутным полезным компонентом, а разработка месторождении и головной процесс обогащения ориентируется на серу. Это учтено в предлагаемой геолого-технологической классификации, где введенная нами терминология сопоставлена с известными наименованиями типов руд, которые выделялись ранее без учета возможности комплексного их использования путем попутного извлечения целестина (таблица). Основными признаками, по которым выделяли ранее типы серных руд на Предкарпатсжих месторождениях, были их текстура, а также морфолого-структурные особенности вкрапленников серы. Как видно из проведенного сопоставления, каша классификация ближе к классификации руд по текстурным признакам, но, как более детальная, отличается количеством классификационных таксонов.

При валовой добыче на обогатительную фабрику или в укрупненные технологические пробы попадает различные сочетания текстурно-структурных разновидностей целестинсодержащих серных руд. Для оценки запасов попутно навлекаемого целестина или с целью планирования и контроля технологического процесса на обогатительной фабрике полезно иметь способы количественной характеристики серной руды с позиции комплексности ее переработки. По нашему мнение, этому монет способствовать предложенная геолого-технологическая классификация руд в сочетании с вероятностно-статистическим методом оценки соотношений технологических классов в исследуемой укрупненной петрографической пробе, который для краткости мы называем "методом Монте-Карло".

Его особенность заключается в том, что представительная петрографическая проба характеризуется по рассчитаному числу случайно отобранных образцов, После их минералого-петрографического изучения определяется процентное соотношение выявленных текстурно-структурных разновидностей руд и технологических классов в данной представительной пробе. Зная технологические показатели для каждой из разновидностей (например, из результатов лабораторных испытании), рассчитывают ожидаемый выход (извлечение) попутного целестинового концентрата для данного участка месторождения.

Минералого-петрографический анализ методом Монте-Карло был впервые применен нами для характеристики целестинсодержащих серных руд Азовского месторождения. Он дал хорошую сопоставимость с результатами обогащения технологической пробы.

Следует отметить, что в геолого-технологической классификации нами не учтено присутствие в руне барита и некоторых других тяжелых минералов, попадающих при обогащении в целестиновый концентрат. Это объясняется незначительным их содержанием в исследованных рудах.

Опыт создания геолого-технологической классификации целестинсодержащих серных руд Предкарпатья с целью повышения комплексности их использования может оказаться полезным при проведении аналогичных исследований для других видов сырья.