ZrO2).
Физические свойства этих минералов легли в основу технологических процессов обогащения руды и выделения каждого из них в промышленные концентраты.
Ковдорский массив был открыт Константином Михайловичем Кошицем летом 1933 года при проведении возглавляемым им отрядом поисковых работ в юго-западной части Кольского полуострова. В районе Ковдор - озера Кошиц по отклонению стрелки выявил магнитную аномалию, а затем нашел коренные выходы магнетитовых руд.
Детальная разведка месторождения была начата Ленинградским геологическим управлением в 1940 году.
После перерыва, связанного с ВОВ, в 1945 году при совете по изучению производственных сил Академии наук СССР организуется Ленинградско-Мурманская экспедиция, которая должна была подать обоснованные рекомендации для строительства металлургического завода с учетом оптимального решения сырьевых, топливных, энергетических и экономических проблем. Для проведения геолого-минералогических исследований на Ено-Ковдорском месторождении был создан полевой отряд во главе с геологом-петрографом Н.Д. Соболевым. В качестве минералога в состав отряда была приглашена О.М. Римская-Корсакова, работавшая в это время ассистентом кафедры минералогии Ленинградского университета. Результаты исследований, проведенных в 45-46 годах, были изложены в отчетах и публикациях.
С 1956г широкие научные исследования начала проводить группа сотрудников Всесоюзного геологического института (ВСЕГЕИ) и Ленинградского университета под руководством А.А. Кухаренко. В итоге работы были составлены подробные отчеты, а затем вышла в свет солидная сводка, обобщившая материалы по геологии, петрографии, минералогии и геохимии изученного комплекса (Каледонский комплекс ультраосновных щелочных пород и карбонатитов Кольского полуострова и северной Карелии).
Большой вклад по изучению Ковдорского комплексного месторождения внесла группа сотрудников Московского института минерального сырья (ВИМС) под руководством Е.М. Эпштейна. Эта группа составила детальную структурно-геологическую карту Южного рудного участка комплексного месторождения и подробнейшим образом изучила состав так называемых редкометальных (аномальных) руд.
В начале эксплуатации месторождения весьма полезной была деятельность сотрудника КолФАН СССР В.Н. Басманова, который разработал удобную для производственников классификацию руд, составил эталонную коллекцию, внедрил приемы геологической документации уступов карьера без применения компаса.
Ковдор по праву служит эталоном при изучении подобных геологических объектов. Уникальная степень изученности массива и связанных с ним месторождений позволяет расшифровать многие неясные вопросы строения и генезиса подобных карбонатитоносных массивов и разрабатывать более рациональные методы комплексной переработки различных типов руд.
полезное ископаемое месторождение руда
Глава I.
1.1 Краткая геологическая характеристика, возраст и физико-химические условия (генезис) образования месторождения
Ковдорский массив представляет собой сложную многофазную интрузию центрального типа, в образовании которой участвует большое количество пород и руд. Её отчетливо кольцевое строение обусловлено последовательным внедрением тяготеющих к единому центру различных по составу интрузивных пород, сопровождающимся их интенсивным метасоматическим изменением.
Древнейшими интрузивными породами массива являются оливиниты, слагающие его ядро площадью около 8 км. Когда-то оливинитовая интрузия была значительно больше, но в ходе дальнейшей геологической истории часть этих пород была превращена в пироксеновые и монтичеллит-мелилитовые метасоматиты. Краевую зону массива слагают щелочные породы - ийолиты и турьяиты. Их внедрение по контакту оливинитов с вмещающими гнейсами сопровождалось активным изменением и тех, и других пород. В результате, гнейсы превратились в щелочные породы, называемые - фенитами, а оливиниты - в пироксениты большим или меньшим количеством флогопита (вплоть до его преобладания в составе породы), мелилитовые и монтичеллитовые метасоматиты.
Одним из заключительных этапов становления Ковдорского массива явилось формирование многочисленных карбонатитовых штокверков. Эти породы весьма разнообразны и представляют наибольший промышленный интерес, т.к. именно с ними связаны месторождения бадделеит-апатит-магнетитовых, редкометальных, карбонатных и апатит-карбонатных руд.
По имеющимся данным, Ковдорский массив формировался в течение длительного этапа магматизма, в интервале примерно 435-370 млн. лет назад.
Минеральный состав Ковдорской руды довольно сложен. Кроме магнетита - окисла железа - в руде содержится апатит, оливин, кальцит, вермикулит, сульфиды и др. минералы. Руды Ковдорского месторождения отличаются высоким содержанием фосфора и серы, а также непостоянством химического состава.
Главные минералы:
- Магнетит - Fe3O4
- Апатит - Ca5 [PO4] 3 (OH,F)
- Флогопит - KMg3 [Si3AlO10] (F,OH) 2
- Кальцит - Ca (CO3)
- Бадделеит - ZrO2 (его содержание в руде менее 0,2%, но он извлекается в промышленный концентрат)
К второстепенным минералам относятся: доломин, серпентин, тетраферрифлогопит, клиногумит.
Акцессорные минералы (содержащиеся в малых количествах): пирротин, халькопирит, ильменит, циркон, перовскит.
1.3 Минеральный состав горных пород: главные и второстепенные минералы
Вмещающие месторождение горные породы: ийолиты, мельтейгиты, фениты.
Главные минералы вмещающих пород: нефелин, пироксены, амфиболы, слюды. Второстепенные: полевые шпаты, гранаты (шорломит, андрадит), оливин, магнетит, кальцит, канкринит, содалит, сфен, апатит, перовскит.
Всего на месторождении известно более 150 минералов, в том числе более десятка минералов-эндемиков, открытых на Ковдорском месторождении (ковдорскит, ёнаит и др.).
1.4 Примеси: полезные, которые используют с основным полезным ископаемым и вредные, мешающие обогащению
К числу полезных примесей можно отнести:
- В железном концентрате - ванадий и марганец, содержащиеся в железорудном минерале магнетите.
- В бадделеитовом концентрате - гафний, входящий в состав бадделеита.
Вредными примесями являются:
- Железный концентрат - P (апатит), MgO (магнетит, форстерит), ТiO2 (магнетит), S (сульфиды).
- Апатитовый концентрат - MgO (форстерит, доломит)
- Бадделеитовый концентрат - техническими условиями на товарный концентрат лимитируется содержание примесей: SiO2 (циркон, форстерит), TiO2 (перовскит), P2O5 (апатит), Fe2O3 (форстерит, окислы железа).
1.5 Физические свойства минералов, учитываемые при дроблении руды. Степень дробления
В технологических схемах обогащения полезных ископаемых операции дробления, грохочения и измельчения занимают существенное место. В значительной мере эти операции определяют и стоимость процесса обогащения. Данные операции относятся к подготовительным процессам и без их использования обогащение практически невозможно.
Экономическое значение этих операций определяется тем, что на обогатительных фабриках на дробление, грохочение и измельчение падает 50-70% общих капитальных затрат и такая же доля общих эксплуатационных расходов.
Руды поступающие в цикл дробления обогатительного комплекса Ковдорского ГОКа по прочностным свойствам относятся к крепким и весьма крепким. Высокое содержание кварца определяет высокую абразивность железных кварцитов в дробленном состоянии. Эти руды относятся к труднодробимым. Их дробимость, измельчаемость определяется следующими физико-механическими свойствами:
- Коэффициент крепости 8-10
- Плотность 3,4-3,5 тонн на метр кубический
- Влажность 1,5%
- Удельный вес 4,8-4,9 тонн на метр кубический
- Объемный вес 2,5 тонн на метр кубический
Исходя из необходимости получения продукта необходимой крупности для дальнейшего обогащения руды на дробильной фабрике Ковдорского ГОКа цикл дробления включает в себя четыре стадии. Суммарная степень дробления от всех стадий составляет:
Iобщ = 50
Глава II.
2.1 Структуры руд и горных пород
Руды Ковдорского месторождения по структуре относятся к средне - и крупнозернистым. Мелкозернистые разновидности встречаются редко. Размеры зерен магнетита составляют от1-2мм до 3-5см. Нерудные минералы также образуют сравнительно крупные зерна.
Структуры горных пород - от мелкозернистых (ийолиты) до средне - и крунозернистых (фениты, пироксениты)
2.2 Текстуры руд и горных пород
Текстуры руд месторождения - массивные, пятнистые, пятнисто - полосчатые.
Текстуры горных пород - массивные, полосчатые.
2.3 Влияние структурных и текстурных особенностей на обогатимость руды
Параметры раскрытия сростков и их минеральный состав обусловлены структурно-текстурными особенностями руды (размерами вкрапленности минералов, характером срастаний минералов). В зависимости от крупности измельчения меняется соотношение между свободными зернами и сростками минералов, поэтому именно от результатов измельчения во многом зависит эффективность процессов разделения минералов при обогащении, а также величина потерь ценных компонентов в хвостах. Поэтому изучение данного вопроса является весьма существенным моментом в исследованиях руд на обогатимость.
Для более правильного суждения о характере структурных взаимоотношений рудообразующих минералов необходимо четко представлять себе их генетические взаимоотношения, а именно - последовательность выделения из минералообразующей среды.
Рудный минерал - магнетит - выделяется почти на всех этапах минерализации, причем большая часть магнетита кристаллизовалась сингенетично с форстеритом и апатитом.
Вместе с тем апатит и форстерит появились в породах рудного комплекса несколько раньше начала кристаллизации магнетита. Таким образом, структурные взаимоотношения магнетита с названными минералами могут быть самыми разнообразными.
Карбонатная минерализация, в свою очередь, интенсивно проявилась на более поздних этапах формирования рудного комплекса, что находит отражение в структурном положении этих минералов.
При этом необходимо помнить, что руды с момента первичного формирования претерпели ряд изменений под влиянием позднегидротермальных и гипергенных процессов. Так, форстерит местами частично или полностью замещался флогопитом и серпентином, а флогопит в свою очередь превращался в гидрослюды и кольскит. Ряд минералов подвергался процессам перекристаллизации и переотложения, и это относится прежде всего к магнетиту. Вследствие этого структурно-текстурные взаимоотношения рудообразующих минералов в значительной степени усложнились. Один и тот же минерал может быть представлен в рудах несколькими генерациями, находящимися в неодинаковом структурном положении к магнетиту.
Коротко остановимся на возможных способах сочетания кристаллических зерен в породах и рудах:
- Зерна, имея округлые или угловатые контуры, непосредственно примыкают друг к другу, образуя различные зернистые агрегаты.
- Зерна одного минерала наблюдаются в виде включений в другом минерале без какой-либо закономерной связи между вмещающим зерном и вростком (пойкилитовые прорастания).
- Минеральные индивиды тесно срастаются между собой, взаимно проникая друг в друга
- Зерна одного минерала окружены зонами или каемками другого минерала
Приведенная классификация является сугубо формальной и отражает лишь морфологические признаки минеральных сростков, независимо от их генезиса.
Статистически установлено (на основании результатов лабораторных исследований руд и анализов вещественного состава продуктов обогащения), что хуже всего раскрываются следующие типы сростков:
- Магнетит + форстерит (тип срастания а). Особенно затруднено раскрытие таких сростков в случае замещения форстерита флогопитом.
- Магнетит в контакте с маломощными карбонатитовыми прожилками (а). Тесные срастания мелкозернистого карбонатита с магнетитом, полного раскрытия таких сростков добиться трудно.
- Магнетит + кальцит (b). Включения кальцита в наружных зонах кристаллов магнетита не всегда легко отделяются от рудного минерала при измельчении.
- Магнетит + флогопит (а). Коэффициент раскрытия таких сростков ниже, чем для остальных типов. Как известно, слюдистые породы являются наименее благоприятным для измельчения материалом, т.к. обладают повышенной вязкостью.
- Магнетит + флогопит (b). Зерна магнетита, заключенные внутри пластинок флогопита, высвобождаются с большим трудом. Обычно такие сростки остаются закрытыми и часто попадают в концентрат.
- Магнетит + шпинель (c). Дисперсная вкрапленность шпинели в магнетите механическим путем не удаляется.
- Магнетит + пирротин + халькопирит (b)
- Магнетит + штаффелит (a)
К числу факторов, определяющих параметры раскрытия сростков, относится не только характер срастания минеральных индивидов, но также крупность зернистости руды. Само собой разумеется, что для оптимального раскрытия сростков необходимо регулировать режим измельчения в зависимости от размеров зернистости руд.
Недостаточное раскрытие зерен или наоборот переизмельчение полезного компонента, ведет к его потерям с хвостами в процессе обогащения, перерасходу флотационных реагентов, электроэнергии и т.д.
Заключение
Руды Ковдорского месторождения, несмотря на сложность и неоднородность, относятся к легкообогатимым, что подтверждается опытом работы Ковдорского ГОКа. К тому же возможность комплексной переработки данных руд, вовлечение в переработку лежалых хвостов техногенного месторождения, а в перспективе и бедных апатит-штаффелитовых руд, с получением нескольких видов товарного концентрата, позволяет обеспечить стабильную, высокорентабельную работу предприятия, и что немало важно позволяет как сократить расходы на решение экологических проблем (вовлечение в разработку новых территорий, содержание отвальных хвостов, рекультивацию земель и. д.), так и в целом уменьшить негативное влияние ГОКа на окружающую среду.
Список используемой литературы
1. Каледонский комплекс ультраосновных щелочных пород и карбонатитов Кольского полуострова и северной Карелии;
. "О минералого-петрографических факторах, влияющих на обогатимость руд и на качество железных концентратов", 1967г.;
. "Горный журнал", №11 1987г.;
. О.М. Римская-Корсакова, Н.И. Краснова "Геология месторождений Ковдорского массива", - Издательство С. - Петербургского университета, 2002 г.