Составление баланса распределения рудных элементов по минералам и изучение форм вхождения их в состав руд

Для выбора путей извлечения ценных компонентов составляется баланс их распределения по минералам с выявлением форм вхождения в состав этих минералов. Зная количественный минеральный состав руд и содержание в минералах полезного компонента, можно вычислить его долю, приходящуюся на различные минералы. Применение современных физических методов фазового анализа руд и определение содержаний элементов из малых навесок ядерно-физическими методами, а также в отдельной точке рентгено-спектральными микроанализаторами или локальным спектральным анализом может значительно повысить эффективность этих работ.

Заслуживает внимания методика составления баланса распределения элемента-примеси в рудах без выделения мономинеральных фракций и их анализа, по результатам изучения минерального состава и анализа фракций, выделенных методом центрифугирования (Е.Г. Разумная, 1975 г.), или анализа концентратов путем составления системы линейных уравнений, отражающих баланс распределения элемента-примеси в каждом концентрате. В этих уравнениях в качестве неизвестных принимаются содержания элемента-примеси в минералах, при этом число неизвестных должно соответствовать числу уравнений. Эта методика была разработана на примере изучения распределения германия в железных рудах и себя вполне оправдала (Г.С. Момджн, В.М. Григорьев, 1960 г.; В. М. Григорьев, 1971 г.).

Составление баланса распределения рудных элементов позволяет вычислить теоретически возможное извлечение при обогащении. Для ряда руд, для которых это извлечение достаточно высокое (более 90%), а минералов-концентраторов немного и они могут быть просто извлечены, составление подобного баланса оказывается вполне достаточным. Но для месторождений, в которых рудные элементы распределены по многим минералам, необходимо определить формы их вхождения в состав руд, при этом следует учитывать, что рудные элементы могут:

а) образовывать свои собственные минералы, наблюдаемые макро- и микроскопически;

б) входить в виде мельчайших включений в состав других минералов. Эти включения часто настолько мелки, что их можно обнаружить только с помощью рентгено-спектрального микрозонда или методами электронной микроскопии (т. е. при увеличениях порядка 20000—300000);

в) входить изоморфно в состав породообразующих или акцессорных минералов;

г) располагаться в дефектах и дислокациях кристаллических решеток (внеструктурные примеси);

д) удерживаться благодаря процессам сорбции на поверхности минеральных зерен, особенно если минералы тонкодисперсные. Поэтому существенное значение сорбированные примеси приобретают в экзогенных месторождениях (осадочные железные и марганцевые руды, бокситы и др.), а для эндогенных образований они играют большую роль в колломорфных рудах гидротермальных месторождений.

Обычно в рудах наблюдается несколько из указанных выше форм вхождения. Для их выявления необходимы тщательные минералогические исследования большой точности, включающие, помимо оптических, изучение минералов рентгено-спектральным микроанализатором, электронной микроскопией, а в некоторых случаях также методами ЭПР, электродиализа и кислотного выщелачивания. Только понимание форм вхождения полезных компонентов в состав минералов позволяет с самого начала исследований выбрать правильное направление переработки минерального сырья. В зависимости от роли той или иной формы вхождения рудных элементов приходится в одних случаях останавливаться на процессах обогащения, в других—использовать предварительное обогащение с последующей гидро- или пирометаллургической переработкой получаемых некондиционных продуктов, а в третьих—с самого начала отказаться от обогащения и переходить на переработку всей массы руды различными химико-технологическими методами (кислотное выщелачивание, фьюминг-процессы, ионный обмен и пр.).

Так, например, на одном из скарновых оловорудных месторождений обогащением (гравитацией, флотацией) не удавалось получить концентраты с приемлемым извлечением, руды казались забалансовыми. Но тщательные минералогические исследования показали, что более 30% олова связано с гранатами, в которых олово находится частично в изоморфной форме, а частично в виде мельчайших микровключений касситерита, расположенных по зонам роста граната. Стало понятно, что все попытки извлечь этот касситерит методами обогащения обречены на неудачу. Однако, учитывая отсутствие в скарновых рудах мышьяка, являющегося вредной примесью, было предложено применить процесс фьюмингования, который показал возможность получения олова с извлечением 92 %-

Можно привести и другие многочисленные примеры. Так, недавно было выявлено присутствие цезия в вулканических стеклах. Исследования на микрозонде показали равномерное распределение цезия в стекле и отсутствие в нем собственно цезиевых минералов, причем при разложении стекла цезий ведет себя аналогично другим щелочным металлам. Это позволило предположить, что ионы цезия (как и натрия) в вулканическом стекле располагаются в структурных полостях между алюмокремнекислородными тетраэдрами. В этом случае они могут быть «выбиты» из стекла другими щелочными металлами, что и было осуществлено путем обработки стекла солями калия в автоклаве. На этом принципе ионного обмена и основана технология извлечения цезия из стекол (Л. В. Зверев и др,, 1974 г.).