Что такое промышленные типы месторождения полезного ископаемого

Что такое промышленные типы месторождения полезного ископаемого thumbnail

ГЕОЛОГО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ

В данном модуле на основе мирового практического опыта разведки и эксплуатации месторождений различных видов минерального сырья (модули 4 и 5) рассматриваются их промышленные типы во взаимной связи с геологическими факторами размещения (модуль 2) и генетическими моделями (модуль 3). Знание промышленных типов месторождений, в особенности тех, которые определяют профиль специализации, необходимо бакалавру и горному инженеру в их профессиональной деятельности.

Промышленные типы месторождений металлических полезных ископаемых

Месторождения черных металлов Железные руды

Железо входит в состав железоуглеродистых сплавов (чугун, стать), ферромарганца, феррохрома, феррокремния и других сплавов с вольфрамом, ванадием и ниобием, играющих ведущую роль в технике. Исходным минеральным сырьем для их производства служит железная руда.

Главнейшими железосодержащими минералами, определяющими технологическую и промышленную ценность руд, являются магнетит Fe3(),, (72,4% Fe); гематит Fe2().} (70% Fc); сидерит FeC03 (48,3% Fc); гидрогетит (лимонит) HFe02 (62,9% Fe): гетит Fe02 • H20 (52,0—62,9% Fe); магно- магпетит (Mg, Fe)() • Fe2().s (24—38% Fe). Псевдоморфозы гематита по магнетиту называются мартитом, а сам процесс такого замещения — мартитизацией.

По содержанию железа выделяют природно богатые и бедные руды. Их соотношение в товарном производстве составляет 1 : 4. Богатые руды идут в плавку без предварительного обогащения и классифицируются на доменные и мартеновские.

Требования металлургов к доменным рудам ниже, чем к мартеновским. Содержание железа в магнетитовых рудах должно быть более 50%, гидрогетитовых — более 45%. Для вредных примесей установлен верхний предел, содержащий: серы и фосфора — 0,3% каждого; меди — 0,2%; мышьяка — 0,07%; цинка и свинца — 0,1%; олова — 0,08%. В мартеновских рудах концентрации железа в магнетитовых, гематитовых, гидрогетитовых и смешанных рудах должны быть более 57%; вредных примесей не более: кремнезема — 5%; серы и фосфора — 0,15% каждого; меди, мышьяка, свинца, цинка, хрома, никеля — 0,04% каждого; марганца — 0,5%.

Для руд регламентируется кусковатость: доменные руды на 70—75% должны быть представлены классами 10—100 мм, а мартеновские на 70% — классами 10—250 мм. Руды, содержащие 80—92% класса 10 мм и не более 8—20% класса 10—20 мм, нуждаются в предварительном окусковании.

Важной характеристикой богатых руд является коэффициент основности (К.О.), представляющий собой отношение СаО + MgO / SiO., + Л1203. При К.О. 1,1 — к основным. Другим показателем качественных свойств руды служит кремневый модуль Si02 / Л120.?, величина которого не должна быть ниже 2.

Бедные железные руды, нуждающиеся в обогащении, подразделяются на легко- и труднообогатимые. К легкообо- гатимым относятся железные руды магнетитового состава, прежде всего магнетитовые кварциты. Труднообогатимыми являются руды со скрытокристаллическими и коллоидальными железистыми образованиями. Магнетитовые руды обогащаются методами сухой и мокрой магнитной сепарации, магнетит-гематитовые — магнитно-флотационным (тонковкрапленные руды) и магнитно-гравитационным (крупновкрапленные руды) методами. При наличии в магнетитовых рудах промышленных концентраций апатита, ильменита, редких и редкоземельных металлов, сульфидов кобальта, меди и цинка, боратов и золота, они могут извлекаться флотацией отходов магнитной сепарации. При этом возможно производство апатитового, ильменитового, медного, кобальт-никелевого, бадделеитового, золотосульфидного и борагового селективных концентратов.

В процессе обогащения железных руд получают концентраты с содержанием железа от 48,0 до 69,5%, агломерат и окатыши. Попутные легирующие металлы (титан и ванадий) подобно полезным примесям (никель, кобальт и марганец), могут переходить в продукты металлургического предела, улучшая их свойства, или извлекаться из отходов.

На мировом рынке в 2010 г. цена руды с содержанием железа 67,4% составила 1,62 долл, за 1% Fe в 1 т (БИКИ[1]от 19.03.2011).

Промышленные типы месторождений железа ассоциируют с магматическими, осадочными и метаморфическими формациями и комплексами, которые входят в состав почти всех генетических групп: магматической, карбонатитовой, скарновой, гидротермальной, осадочно-морской и континентальной, коры выветривания и метаморфогенной.

В магматической группе выделяется титано-магиети- товый комплекс, месторождения которого характеризуются в общем виде как кристаллизационные. Представителем карбонатитовой группы является месторождение Ковдор (см. рис. 3.6).

Группа скарновых магнетитовыхместорождений — одна из самых многочисленных. Из них добывают более 50 млн т товарной железной руды.

В качестве примера рассмотрим отрабатываемое карьером Канарское месторождение как самое крупное в Тур- гайской железорудной провинции (Кустанайская обл. в Казахстане). Месторождение сложено палеозойской вулканогенно-осадочной толщей андезитовых и пироксен- плагиоклазовых порфиритов и их пирокластов с прослоями туффитов, известняков, песчаников и покровами базальтов и андезитов (рис. 6.1). Эта толща смята в брахискладки и разбита сбрососдвиговыми нарушениями. В нижней части разреза выявлены небольшие штокообразные тела гранит-порфиров. На контакте с ними, а также с кварцевыми порфирами образовались пироксен-скаполитовые метасоматиты, по которым развились вкрапленные и массивные магнетитовые руды, сформировавшие пластообразные пологие рудные залежи протяженностью по простиранию до 3,5 км, по падению до 1700 м при мощности 60 м и более. В рудной залежи отмечены следующие средние содержания: железо — 44,9%; сера — 0,42%; фосфор — 0,23%; марганец — 0,15%. В повышенных концентрациях присутствует кобальт.

Геологический разрез Канарского месторождения (по Г. С. Поротову)

Рис. 6.1. Геологический разрез Канарского месторождения (по Г. С. Поротову):

  • 1 — мезокайнозойские отложения платформенного чехла;
  • 2—4 — верхнепалеозойские отложения (2 — аргиллиты,
  • 3 — конгломераты, 4 — базальты); 5—9 — красноцветные отложения андреевской свиты (С,) (5 — песчаники и гравелиты, 6 — андезитовые афириты, 7 — гилерстен- плагиоклазовые порфирита, 8 — вулканические брекчии плагиоклазовых полифировых порфиригов, 9 — пирокссн- плагиоклазовые порфириты); 10—13 — отложения соколовской свиты (С,) (10 — слоистые туффиты, 11 — известняки,
  • 12 — ангидритсодержащие породы, 13 — вулканические туфы); 14—15 — отложения сарбайской свиты (С) (14 — вулканические брекчии крупновкрапленных порфиритов,
  • 15 — андезитовые порфириты); 16 — кварцевые порфириты;
  • 17 — фанит-порфириты; 18 — пироксен-скаполит-альбититовые метасоматиты; 19—20 — магнетитовые руды (19 — богатые,
  • 20 — бедные); 21 — мартитовые руды; 22 — разрывные нарушения

Группа гидротермальных месторождений включает крупные магномагнетитовые месторождения, ассоциирующие с траппами Сибирской платформы. Они приурочены к субвертикальным трубкам взрыва, с развитием в зонах сочленения глубинных разломов. Трубки выполнены ксенолитами вмещающих пород и субвулканическими телами основного состава.

В плане они имеют эллипсовидную форму с размером 2,3 х 0,6 км (Коршуновское месторождение) или 2×1 км (Тагарскос).

Наиболее крупным с разведанными запасами в 637 млн т, является Нерюндинское месторождение. Содержание железа в богатых рудах составляет более 45%.

Группа осадочных морских месторождений объединяет разведанные месторождения: сидеритовые комарово- зигазинской группы (Южный Урал), гематитовые (Нижне- Ангарское), сидерит-лептохлорит-гидрогетитовые (Керченское, Аятское). По прогнозным ресурсам железных руд в Западно-Сибирском железорудном бассейне эта группа месторождений не имеет себе равных. В пределах бассейна на площади в 66 тыс. км2 скважинами вскрыт горизонт осадочных руд. На этой площади известны крупные месторождения, например Бакчарское, расположенное в 200 км к северо-западу от г. Томска. Среди песков и алевролитов залегают четыре горизонта оолитовых лептохлорит-гидроге- титовых руд (рис. 6.2). Бакчарский горизонт имеет мощность

Геологический разрез Бакчарского месторождения (по А. Бодину, И. Зальцману)

Рис. 6.2. Геологический разрез Бакчарского месторождения (по А. Бодину, И. Зальцману):

  • 1 — пески, суглинки, галечники; 2 — пески; 3 — пески с гравием; 4 — алевриты; 5 глины; 6 глины пестроцветные; 7 — глины известковистые; 8 — бурые угли, лигниты; 9 — руда глауконит- сидеритовая; 10 — песчаники, алевролиты; 11 — песчаники рудные; 12 — руды оолитовые; 13 — кварцевые кератофиры
  • 26 м на площади 700 км2, среднее содержание руд следующее: железо — 37,4%; фосфор — 0,38—0,69%; ванадий — 0,13%. Запасы оцениваются в 28 млрд т. Мощность перекрывающих пород изменяется от 155 до 275 м. В них вскрыто пять водоносных горизонтов. Горно-геологические, гидро-геологические и географо-экономические условия на этом месторождении неблагоприятны для его освоения.

Другими условиями характеризуется месторождение Аятское (Казахстан). Здесь на небольшой глубине залегает выдержанный по простиранию и мощности пласт оолитовых лептохлорит-сидеритовых руд. Среднее содержание в рудах составляет: железо — 37,1%; оксид марганца — 0,5— 5,0%; сера — 0,36%; фосфор — 0,4%. Группа осадочных континентальных железорудных месторождений по запасам и промышленной значимости значительно уступает рассмотренной группе месторождений морских осадков. Примером скарнового-титано-магнетитового оруденения служит месторождение Малый Куйбас (рис. 6.3), расположенное в пределах Магнитогорского рудного поля. Оруденение представлено мощными крутопадающими жилами, окруженными орелом богатых вкрапленных ильминит- содержащих магнетитовых руд. В рудах содержится большое количество пирротина и титаномагнетита.

В группу коры выветривания входят бурожелезняковые зоны окисления месторождений — осадочных сидерито- вых (Бакальское, Южный Урал), скарновых (Высокогорское, Средний Урал), мартитовых (КМА). Значительную промышленную ценность представляют мартитовые руды в железистых кварцитах. Технологически сложными являются руды месторождения коры выветривания ультра- основных пород.

Группа метаморфогенных железорудных месторождений. Стойленское месторождение магнетитовых кварцитов зеленосланцевой фации метаморфизма сложено архейскими гнейсами и мигматитами, протерозойскими кварцевыми порфирами, амфиболитами михайловской и кварцито-слан- цами курской серий (рис. 6.4). В составе последней выделяют три свиты — нижнюю, среднюю и верхнюю. Железистые кварциты приурочены к средней свите. На неровной поверхности железистых кварцитов развиты горизонтально залегающие плащеобразные залежи богатых магнетит-мар- титовых и мартитовых остаточных руд. Их средняя мощность составляет 5—15 м. Запасы двух наиболее крупных

Геологический разрез через месторождение Малый Куйбас (по В. М. Масейчуку)

Рис. 63. Геологический разрез через месторождение Малый Куйбас (по В. М. Масейчуку):

  • 1 — скарново-магнетитовые руды; 2 — плагиоклазовые и биотит- амфибол-плагиоклазовые метасоматиты; 3 — граниты;
  • 4 — габбро; 5 — субщелочные базальты;
  • 6 — дайки основного состава

залежей оцениваются в 153 млн т, среднее содержание железа — 55%. Запасы железистых кварцитов достигают 2,3 млрд т при среднем содержании железа 35,2%.

Месторождения железных руд по морфологии рудных тел, изменчивости их параметров и качеству руд соответствуют 1—3 группам классификации РФ. Разведка месторождений черных металлов ведется системами скважин. Основное промышленное значение имеют месторождения 1-й и 2-й групп. Месторождения 1-й группы (Керченское, Лиса-

Схема геологического строения и разрез Стойленского месторождения (по Н. Голивкину)

Рис. 6.4. Схема геологического строения и разрез Стойленского месторождения (по Н. Голивкину):

  • 1 — терригенные отложения фансрозоя; 2 — диориты;
  • 3 — габбродиориты; 4—8— породы курской серии (4 — сланцы верхней свиты, 5 — железистые кварциты средней свиты,
  • 6 — сланцы средней свиты, 7 — сланцы нижней свиты,
  • 8 — песчаники и конгломераты нижней свиты); 9 — кварцевые порфириты, сланцы и амфиболиты михайловской серии;
  • 10 — гнейсы и мигматиты архея; И — богатые железные руды; 12 — тектонические нарушения

ковское, Аятское) представлены крупными горизонтально и полого залегающими пластовыми залежами с выдержанными мощностью и качеством руд. Скважины располагаются по квадратной сети со стороной: для категории запасов А — 200 м, В — 400 м, С[ — 800 м. Рудные тела месторождений 2-й группы (КМА, Кривбасс) дислоцированы, расстояния между скважинами сокращаются в 2—4 раза.

В рудах определяют содержание Fe,, FeO, Fe магнетита, Si02, MgO, CaO, Mn, P205, S, As и др.

Хромиты

В промышленных концентрациях хром находится в природных скоплениях минералов группы хромшпинелидов, образующих сплошные и густовкрапленные руды. Хром- шпинелиды, выражающиеся пятикомпонентной системой (Mg, Fe)2+ (Al, Cr, Fe)|+04 , характеризуются изоморфизмом входящих в нее металлических элементов. От этого зависит состав хромшпинелидов.

Основными минералами группы хромшпинелидов являются следующие минеральные виды: магнохромит MgFcCr204 (Cr2Os — 50—65%), хромпикотит (35—55%) и алюмохромит (Mg, Fe)(CrAl)204 (35—50%). Визуально они не различимы и называются хромитами.

Качественный состав хромшпинелидов и их содержание в руде обусловливают технологию ее переработки и области использования. Руды с низкими концентрациями хромшпинелидов или вредными примесями (СаО, Р) нуждаются в обогащении. Руды с содержанием Сг203 > 45% и Si02203/Fe0 > 2,5 относят к металлургическим сортам. Их используют для производства феррохрома. Высокоглиноземистые руды с содержанием Сг203 — 32—45%, А1203 > 15% и СаО

В странах СНГ 95% запасов хромитов в основном металлургических сортов сосредоточено в кемпирсайской группе месторождений (Южный Урал, Казахстан), 5% высокоглиноземистых — на Сарановском месторождении (Средний Урал). По запасам хромитов Казахстан занимает 1-е место и экспортирует руды металлургических сортов. Мировые запасы хромитов оцениваются в 3,5 млрд т, добыча — более чем в 13 млн т, из них 60% приходится на Казахстан, ЮАР и Зимбабве, остальные — на Турцию, Филиппины и Индию. Цена 1 т хромитовой руды металлургических сортов составляет 185-250 долл., для огнеупоров — 370-450. Цена 1 т хрома составляет 13-14 тыс долл. (ВИКИ от 17.03.2011). Промышленные типы хромитовых месторождений ассоциируют с офиолитовыми габбро-анортозит-пироксеновым и протоплатформенным расслоенным мафит-ультрамафи- товым (базальтоидным) комплексами. Кроме того, известны незначительные по запасам хромитов элювиальные и элювиально-делювиальные россыпи.

Среди офиолитового комплекса по многочисленности месторождений хромитов металлургических сортов выделяется Кемпирсайский массив (Южный Урал, Казахстан). Из 160 месторождений массива 17 являются промышленными, из которых широко известно Алмаз-Жемчужина (рис. 6.5).

Высокохромистые руды локализованы в дунитовых обособлениях среди гарцбургитов глубоких горизонтов Центрального рудного поля. Высокоглиноземистые руды залегают в других рудных полях массива, в мелких дунитовых телах среди гарцбургитов более высоких стратиграфических горизонтов. Рудные тела имеют залегание, близкое к горизонтальному, и наклонное (до 50°) на восток. Часть этих тел склоняется на север, другие — на юг. Жилообразные, реже шлирообразные тела с четкими контактами имеют размеры по протяженности от десятков метров до 1,5 км при мощности до 180 м. Они разделяются обособлениями дунитов, иногда перидотитов и субширотными разрывными нарушениями разбиты на отдельные перемещенные блоки.

Продольный разрез хромитового месторождения Алмаз-Жемчужина (по М. Ф. Шульгину и др.)

Рис. 6.5. Продольный разрез хромитового месторождения Алмаз-Жемчужина (по М. Ф. Шульгину и др.):

  • 1 — дуниты; 2 — гарцбургиты; 3 — дунит-гарцбургиты;
  • 4 — хромитовые руды; 5 — отработанная часть рудного тела;
  • 6 — разрывные нарушения; 7 — контур карьера

Текстура руд преимущественно вкрапленная, массивная и нодулярная. Среди вкрапленных руд по насыщенности вкрапленниками выделяют густо-, средне- и редковкрап- ленные, а по размерам зерен хромшпинелидов — мелко- (до 1 мм), средне- и крупнозернистые (> 3 мм).

На месторождении Алмаз-Жемчужина содержание Сг203 в сплошных рудах составляет 58%, густовкрапленных — 50—57%, средневкрапленных — 37—49% и редковкрап- ленных — 28—36% при следующих средних содержаниях: Сг203 – 49,05%; Si02 – 8,1%; СаО – 0,42%; Р – 0,002%.

Примером смешанных бедных и богатых высокохромистых руд служит месторождение Центральное, расположенное в массиве Рай-Из на полярном Урале. Месторождение залегает в краевой части крупного дунитового тела и гарц- бургитов, насыщенных шлирово-полосчатыми выделениями дунитов, и представляет собой хромитоносную зону протяженностью до 1700 м, шириной 400—450 м (рис. 6.6).

Месторождения дифференцированных базалътоидных интрузивов протоплатформ сосредоточены на юге Африки в Бушвельдском дополите, имеющем площадь 20 тыс. км2 и мощность 7,5 км, и в Великой Дайке, протягивающейся в близмеридиональном направлении более чем на 500 км при мощности 3—10 км. В Бушвельдском расслоенном интрузиве в вертикальном разрезе выделяют несколько зон. Одна из них, Критическая, мощностью около 1 км, сложена норитами с прослоями пироксенитов, анортозитов и перидотитов, в которых сосредоточены страгиформные залежи хромитов.

В норитах распространены ликвационные платиноносные медно-никелевые месторождения (горизонт Мерен- ского). Залегающие выше Критической зоны габбронориты и анортозиты Главной зоны мощностью от 0,2 до 1,8 м прослеживаются на многие километры. Качество руд низкое. Отношение Сг2Оэ к FeO изменяется от 1,5 до 2,0. Запасы хромитов оценены в 500 млн т при содержании Сг203 50%.

Месторождения хромовых руд соответствуют 2-й и 3-й группам классификации ГКЗ РФ. Ко 2-й группе относятся месторождения (Алмаз-Жемчужина) с крупными линзо- и жилообразными залежами протяженностью по простиранию более 300 м. Скважины располагаются по следующей сети: 40—80 х 20—60 м для запасов категории В; 80—120 х 40—80 м для запасов категории С,. В рудах определяют содержания Cr203, FeO, Si02, СаО, Р203. Предельно допустимые относительные среднеквадратичные погрешности анализов ) Сг203 по классам содержаний 40—60, 20—40, 10—20 и 5—10% соответственно составляют 1,2, 1,8, 2,5 и 3,0%, т.е. чем выше содержание, тем меньше Ртчх.

Геологический план (а) и разрезы (б)месторождения Центральное, массив Рай-Из (по Б. В. Перевозчикову)

Рис. 6.6. Геологический план (а) и разрезы (б)месторождения Центральное, массив Рай-Из (по Б. В. Перевозчикову):

  • 1 — дуниты; 2 — гарцбургиты со шлирово-полосчатыми выделениями дунитов (а — до 10%, б — 10—30%, в — 30—50%, г — свыше 50%); 3 — хромитовые тела и их номера;
  • 4 — диабазы; 5 — талькиты; 6 — геологические границы;
  • 7 — зона Полойшорского разрыва; 8 — тектонические разрывы и их номера; 9 — полосчатость гарцбургитов; 10 — склонение хромитовых и дунитовых тел с указанием угла (градус);
  • 11 — линии геологических разрезов

Источник

ПТМ – это месторождения, которые в горно-рудной практике являются основными поставщиками данного вида минерального сырья для промышленности при стабильной, рентабельной из разработки.

Промышленные месторождения –участок земной коры, в котором в результате геологических процессов произошло накопление минерального вещества, отвечающего современным требованиям промышленности по количеству и качеству запасов.

Технологическим свойствам горно-техническим условиям экономически выгодная для эксплуатации.

Выделение промышленных типов производится по совокупности признаков.

1) Формазионно-генетическим

2) Горно-геологическим

3) Экономическим

1) определяет качества и технологические свойства руд, зависящие от их вещественного состава и комплекса промышленно-ценных минералов, а также от вредных примесей.

2) Зависит от характера связи орудинения с элементами геологического строения. Морфология рудных тел, глубины залегания рудных залежей и других признаков.

3) Экономически эффективное использование месторождения завис ит от их масштаба и сочетания горно-геологических, технологических и географо-экономических факторов.

Факторы способствующие появлению новых геолого-промышленных типов.

1) Открытие новых месторождений

2) Совершенствование технологической переработки руд

3) Расширения комплексов извлекаемых попутных элементов

4) Совершенствование горной техники

5) Возможность освоения ранее недоступных месторождений.

Геолого-промышленные параметры оценки месторождения:

1) Размер месторождения (запас минерального сырья)

2) Степень и характер концентрации запасов (количество, размеры, форма залежей)

3) Положение рудных тел и условия залегания.

4) Качество сырья

5) Горно-технические условия вскрытия и эксплуатации месторождения (глубина залегания, крепость пород, мерзлота, обводненность, загазованность).

Классификация видов рудного минерального сырья

По их использованию:

Минеральное сырье группа Отрасль промышленного использования Классы и виды минерального сырья
Металлическое сырье Металлургия Металлы: 1) черные(железо, хром, марганец) 2) Легирующие (кобальт, никель, молибден, вольфрам и тд.)3) цветные(алюминий, медь, свинец, цинк, олово, ртуть) 4) благородные(золото, серебро и тд.) 5) редкие(литий, берилий, стронций, необий, цирконий, редкие земли, рассеянные (Hf R Se Te Sc Ga Ge) 6) радиоактивные (уран, радий)
Промышленная классификация неметаллических полезных ископаемых
Индустриальное сырье Машиностроение, электротехники, камнеобработки, ювелирное дело Абразивы: Алмазный корунд
Смазочный материал Графит, битумы
Тепло и электроизоляц. материалы Азбест, тальк, слюды (мусковит)
езооптическое сырье Флюарит, шпат, оптический кварц
Сорбенты и отбеливатели Цеолиты, таолин
Сырье для каменного литья Диабазы, базальты
Цветные камни Изумруд, рубин, сапфир, гранат, аметист, нефрит, малахит
Металлургия огнеупоры Магнезит, огнеупорные глины, кварциты
флюсы Известняки, доломит, флюорит
Горно-химическое сырье Химическая промышленность Барит, сера, гипс, ангидрит, каменные соли, фосфорит, апатит.
Строительный материал Строительная и керамическая промышленность Цементное сырье Известняки, глины, доломиты.
    Наполнители бетона Песок, щебень, гравий, вербикулит
Гидравлические добавки Диатомиты.
Облицовачные камни Мрамор, гранит, лабрадолиты, габбро
Стекольно-керамическое стекло Стекольные пески, каолин, глины, полевой шпат
Вяпизирующие материалы Мергели, известняки, глины, гипс, ангидрит
Строительный камень Щебень, гравий, галичник
     
      

Источник