Текстурно-структурний і гранулометричний аналіз руд

Текстури і структури руд, з одного боку, визначають особливості природної концентрації рудної речовини в мікрооб'ємі (індивіди та агрегати), з іншого -- характер її просторового розподілу в макрооб'ємі (матриці) штуфа. Мінеральний агрегат як морфогенетична одиниця текстури руд залежить від речовинного складу, форми, розміру, особливостей внутрішньої будови (структури). Агрегати можуть бути моно- та полімі-неральними, складені кристалами (зернами) або дрібно- і тонкодисперсними частинками.

Найголовніші морфологічні типи агрегатів: плямисті (зерниста вкрапленіть, плями, нодулі тощо), видовжені (смужки, прошарки, прожилки тощо), друзові та жеодові, натічні та сферичні (ооліти, пізоліти, нирки,

конкреції, фестони, кірки, сталактити, сталагміти, грона тощо), уламкові (уламки, галька, валуни тощо), органогенні (закам'янілі залишки флори та фауни), корозійні (скелети, релікти-залишки, облямівки та ін.), каркасні. Розміри агрегатів коливаються від часток міліметра до 10 см і більше у поперечнику. В рудах виділяють макроструктури, якщо розмір агрегату понад 2 мм, і мікроструктури, якщо розмір агрегату до 2 мм. Розрізняють велико-, середньо- та дрібнозернисті, кристалічно-зернисті, приховано-кристалічні, рівномірно- і нерівномірнозернисті агрегати із закономірним орієнтуванням мінеральних зерен (індивідів).

Серед неокиснених руд треба розрізняти передусім масивні, вкраплені (рівномірно- і нерівномірно-, багато- і бідновкраплені та ін.), брекчійові, смугасті, друзові агрегати. Серед окиснених руд найчастіше трапляються пористі, пухкі, комірчасті.

Структурна будова мінерального агрегату зумовлена формою, розміром виділення і характером зростань мінеральних зерен або колоїдної речовини. Морфологічна одиниця структури мінеральне зерно або мінеральний індивід. Колоїдні агрегати складені прихованокристалічними й аморфними частинками.

Мінеральний індивід виділяють в агрегаті за сукупністю ознак: формою, розмірами та анатомією. Головними формами мінеральних зерен є ідіоморфна, гіпідіоморфна, алотріоморфна, скелетна, реліктова, осколкова, уламкова, емульсійна тощо. Форму колоїдних частинок (аморфних і прихованокристалічних) розрізняють тільки під електронним мікроскопом і під час визначення структури руд її не враховують. Для колоїдної речовини характерні сферичні форми (кульки-глобули, концентричні зонки тощо).

Мінеральні зерна можуть мати однорідну і неоднорідну внутрішню будову - анатомію (зональну, двійникову, секторіальну та ін.). Неоднорідна будова зерна може бути зумовлена наявністю твердих мінеральних включень різного генезису, які створюють характерний рисунок (ситоподібний, пойкілітовий, емульсійний, пластинчастий, ґратчастий тощо). Внутрішня будова зерен простежується в дрібно-, середньо- і крупнозернистих агрегатах. Форма, розмір, анатомія і просторове орієнтування мінеральних зерен головні ознаки для визначення морфологічних видів структур. Для руд осадового походження структурною одиницею можуть бути також уламкові зерна, органічні рештки тощо.

Залежно від співвідношення довжини, ширини та товщини мінеральних індивідів виділяють ізометричні (округлі, кубічні, октаедричні), видовжені (стовпчасті, тичкуваті, призматичні, голчасті, волокнисті) і приплюснуті (таблитчасті, пластинчасті, листуваті) морфологічні типи.

Варто враховувати характер зростань мінеральних індивідів між собою. Мінерали можуть мати рівні, звивисті, затокоподібні, зазубрені та інші межі.

Різноманітність текстур і структур, їхній тісний зв'язок з іншими властивостями руд і порід (мінеральний склад, вміст рудних мінералів, стереометричні характеристики їхніх зерен і агрегатів) дають підставу вважати текстурно-структурні особливості одними з провідних (а часто і єдиних) ознак мінершіьних різновидів руд, за якими можна виконувати їхнє оптимальне картування в просторі. Під час вивчення речовинного складу руд текстурно-структурний аналіз застосовують як провідний на стадіях розшуково-оцінних робіт і попередньої розвідки.

Текстурно-структурний аналіз руд виконують макро- і мікроскопічно. Структури крупнозернистих агрегатів визначають макроскопічне (неозброєним оком або з використанням бінокулярів) у штуфах і зразках (природні та поліровані поверхні), дрібно- й тонкозернистих під мікроскопом типу Полам у полірованих шліфах (аншліфах) і прозорих шліфах, надто тонкозернистих та субмікроскопічних -- під електронним мікроскопом. У разі вивчення мінералів, Іцо мають близькі оптичні властивості, ізотропні та слабоізотропні й непрозорі, можна застосовувати метод структурного травлення. Якщо структури агрегатів руд містять мінерали, близькі за оптичними властивостями і стосовно протравлювальних реактивів, то використовують рентгеноспектральний аналіз (у зворотнорозсіяних чи абсорбованих електронах) на мікрозонді типу Камебакс та ін.

З метою макроскопічного вивчення текстури звичайно з проби відбирають 5-15 зразків розміром 9^х 12 см. Визначаючи текстурні особливості, треба схарактеризувати просторовий розподіл мінеральних індивідів або їхніх агрегатів, який може бути закономірним чи незакономірним, рівномірним або нерівномірним. Це має суттєве значення в разі введення в технологічний процес сепарації попереднього збагачення руди, подрібненої до розмірів, що перевищують середні розміри включень корисних компонентів.

У пробі звичайно визначають типові й характерні текстури руд. Окремі макроструктурні компоненти (потужність шарів, розміри концентрично-шарових утворень, шлірових виділень) заміряють за допомогою лінійки (головно металічної). Особливості мікроструктур вивчають під час мікроскопічних спостережень. Для руд із шаруватою (смугастою) текстурою, крім розмірів шарів за потужністю, визначають кількість у відсотках шарів різної потужності і відсотковий вміст сумарної потужності шарів різного мінерального складу. Рекомендована форма запису заміряння

шарів наведена в табл. 5.8, однак її можна дещо змінити в бік деталізації виділюваних шарів або збільшення (зменшення) класів потужності.

Таблиця 5.8.

Форма запису шаруватих текстур

Для руд із вкрапленою текстурою визначають розмір рудних виділень (крупне-, середньо-, дрібновкраплені), характер їхнього розподілу (ступінь рівномірності) і кількісне співвідношення виділень різної вкрапленості, розмір нерудних включень. Руди, що потребують збагачення, запропоновано класифікувати єдино за розмірами вкрапленості (табл. 5.9). Для найбільш тонковкраплених руд типу залізистих кварцитів, які містять значну кількість дисперсних частинок, клас розмірністю <0,05 мм розділяють на підкласи: 0,05-0,03 мм і менше 0,03 мм. Можливості макроскопії у визначенні вкраплених текстур обмежені, тому його здійснюють під час мікроскопічних досліджень.

Таблиця 5.9 Класифікація мінеральних зерен за розмірами, за А.Ф. Лі, 1967

У рудах плямистої і брекчіюватої текстур, крім розмірів рудних виділень, заміряють розмір нерудних і сульфідних включень. Для нерудних утворень додатково вивчають наявність тонких рудних включень.

Під час характеризування руд, які вміщують різні концентрично-шаруваті рудні утворення і цемент, треба визначити розміри і форму концентрично-шаруватих утворень, наявність у них домішок, мінеральний склад рудних виділень і цементу, вміст різних концентрично-шаруватих утворень і кусків. Для цього, наприклад, технологічну пробу манганової руди промивають і розсіюють на класи, кожний клас піддають рудорозбірці й визначають відсотковий масовий вміст різноманітних текстурних компонентів. Великі класи переглядають макроскопічне, дрібні під бінокуляром. Знаючи вихід кожного класу і вміст текстурного компонента, обчислюють співвідношення текстурних компонентів у вихідній руді.

Під час макро- і мікроскопічного опису руди особливу увагу звертають на характер вторинних процесів мінералоутворення і мікротектоніку. Деякі ускладнення виникають щодо документації та визначення впливу на технологічні властивості руд різного роду порошкуватих, землистих і сажистих текстур. Інколи вони можуть бути сприятливими і дають змогу отримати достатню концентрацію корисних компонентів або в тонких шламах, або в зернистій частині. Якщо ж цінні компоненти розподілені більш-менш рівномірно за розмірами між зернистою і шламовою частинами руди, то для їхньої концентрації треба застосовувати такі методи збагачення, як флотація та гравітація. У цьому випадку в технологічній схемі часто трапляються значні втрати цінного компонента зі шламами. Тому, вивчаючи подібного типу текстури руд, потрібно методами макро- і мікроскопії визначати мінеральний і гранулометричний склад пухкої маси.

У табл. 5.10 і 5.11 наведено узагальнені дані, що відображають сприятливі й несприятливі умови для збагачення руд різних типів текстур і структур.

У процесі розшуків та розвідки руд геологу важливо орієнтуватися на оцінку їхнього збагачення з огляду на текстурно-структурні особливості. Крім того, розмір рудних виділень (частинок) є головним обмежувачем різних методів розділення мінералів (табл. 5.12). У разі подрібнення руди для її подальшого збагачення фізико-механічними способами звичайно не можна забезпечити цілковитого вивільнення частинок усіх цінних компонентів, тобто розкрити всі природні зростки. Тому дроблення виконують до розмірів, визначених передусім економічними міркуваннями. Отже, вибір оптимального розміру дроблення - завдання досить важливе. Головний метод його вирішення - - виявлення характерних мінеральних зростків, що містять цінні компоненти, визначення типових' розмірів

мінеральних виділень, статистичне опрацювання одержаних даних. Це дає змог}- визначати економічно-оптимальний розмір дроблення, який завжди значно більший, ніж потрібно для повного розкриття всіх частинок.

Таблиця 5.10 Значення текстури руд для збагачення, за Є.Л. Афанасьевою, М.П. Ісаенко, 1988

Дуже важливими параметрами руд є стереометричні властивості мінеральних індивідів, особливо гранулометричний склад, який визначають шляхом вимірювання зерен рудних мінералів у шліфах, виготовлених із штуфів, відібраних через певний інтервал в усередненій технологічній пробі. У шліфах підраховують усі без винятку зерна рудних мінералів, потрібна кількість яких залежить від варіації їхніх розмірів. Щоб одержати рекомендовану вибірку 1000 зерен, вистачає 50-80 шліфів (аншліфів), виго­товлених із дрібнозернистих руд, наприклад рідкіснометальних і олов'яних.

Для крупнозернистих руд, у яких середній розмір зерен головного рудного мінералу становить понад 0,5 мм, вміст - 0,п %, кількість шліфів

(аншліфів) необхідно збільшити у два-три рази. Наприклад, у 80 шліфах, виготовлених із крупнозернистих кальцитових карбонатитів, виявлено всього 300 зерен пірохлору (середній розмір зерен понад 2 мм, масовий вміст 0,8 %). Для дрібнозернистих багатих руд кількість шліфів (аншліфів) можна не зменшувати, а для одержання рекомендованої вибірки зерна підраховувати в смугах завширшки в довжину шкали окуляр-мікрометра зі сталою кількістю таких смуг усередині шліфа (аншліфа).

Гранулометричний аналіз полягає у розподілі зерен на класи крупності. Для цього під мікроскопом у шліфах визначають кількість зерен, які належать до різних класів крупності (оптико-геометричний метод). За даними гранулометричного аналізу обчислюють такі характеристики мінералу: середній лінійний (/,, ) і середній масовий /_м розміри зерен:

І_м= іі-рі + ь- ^рі+- 4- Р»

100 100

У цих формулах: /„ - середній розмір зерен класу; ()_п — кількісний склад; Р_п - масовий склад.

Таблиця 5.12

Властивості мінералів і процеси їх розділення, за [4]

Складність в оцінці гранулометрії руд оптико-геометричним методом зумовлена характером виділень: чим ширший діапазон у гранулометрії зерен і агрегатів, тим складніше забезпечити достовірність інформації. Водночас завдяки візуалізації зображень на приладах типу МНУ-5, Маджискан можна швидко і з високим ступенем достовірності оцінити гранулометрію на площі цих виділень (розбиваючи за класами крупності) з урахуванням їхнього периметра, ступеня зрізаності та інших структурно-морфологічних харак­теристик.

Для визначення гранулометричного складу руд, головна маса мінералів яких здатна розчинятися в кислотах, наприклад карбонатитів, доцільно застосовувати ситовий метод аналізу. У процесі розчинення карбонатів

мінерали, які не взаємодіють з розчинником, розкриваються зі збереженням початкових форм і розмірів, що дає змогу детально, без приготування спеціальних препаратів, вивчити їхні стереометричні властивості. Наприклад, для гранулометричного аналізу пірохлору пробу піддають обробці 5 % соляною кислотою. Нерозчинний залишок промивають і класифікують. У кожному класі визначають вміст Іч^Оз ядерно-фізичним або рентгеноспектральним методами аналізу. Після цього обчислюють масовий гранулометричний склад мінералів групи пірохлору шляхом зведення суми їхніх мас у класах до 100 %.

Вимірювання розмірів зерен у шліфах твердої руди часто свідчить про необхідність дрібнішого дроблення для окремих цінних компонентів руди. Процеси розділення частково залежать від розмірів частинок подрібнених руд. Магнітна сепарація, наприклад, ефективна для частинок діаметром від 0,05 до 150,00 мм. Флотацію за допомогою суспензії треба застосовувати для частинок розміром від 0,001 до 0,800 мм. Під час електричної сепарації повинні переважати частинки розміром від 0,05 до 2,50 мм.

Якщо мінерали різко відрізняються один від одного, то їхні частинки розміром 10-20 мкм можна вивчати під мікроскопом. Електронну мікроскопію застосовують для частинок розміром 0,001-10,000 мкм. Для діагностики і кількісної оцінки частинок розміром 25 мкм і менше використовують мікроаналітичні методи дослідження. Розміри частинок, які належать до шламів, залежать від способу збагачення і виду корисної копалини: у важких суспензіях -3+1 мм, відсаджуванням -0,5+1,0 мм, на концентраційних столах -0,1+0,05 мм, магнітною сепарацією -0,1+0,05 мм, флотацією -0,02 мм [3].

Потрібні також кількісні характеристики морфологічних властивостей мінералів, оскільки в процесі розколювання утворюються чітко визначені кристалографічні площини, що дуже важливо для оцінки флотування мінералів. Деколи для видовжених форм визначають співвідношення довжини до діаметра мінерального індивіда. Варті уваги специфічні особливості морфології індивіда, що впливають на його технологічні властивості. Наприклад, псевдоморфози колумбіту по пірохлору з ізометричною формою (круглясті або октаедричні) ліпше виявляти у процесі дроблення рідкіснометальних руд порівняно з типовими йому таблитчастими формами.

У морфолого-структурному аналізі руд дуже важливе значення має вивчення типів зростків мінералів,яке дає змогу, з одного боку, глибше розібратися в стадійності мінералоутворення, а з іншого, вирішити питання про ефективність розкриття мінералів у процесі збагачення руд.

Під час дослідження зростків потрібно брати до уваги: мінеральний склад зростків і послідовність формування мінералів, що асоціюють;

морфологію й анатомію мінералів, що контактують; склад і властивості мінералів; морфологію і характер меж зростання.

Зростки треба вивчати на підставі законів фізики твердого тіла, які спираються на дислокаційну модель меж зерен, що контактують. Виділяють дві схеми будови меж зерен: кристал І-межа— кристал II, кристал І-включення-межа-кристал П. Газово-рідинні включення не лише ускладнюють будову меж, а й значно впливають на закономірності дифузійно-інфільтраційних рухів уздовж них.

Застосування онтогенічного методу дослідження руд дає змогу вивчати особливості формування мінеральних індивідів і агрегатів, структурних взаємозв'язків та типів зростань головних рудних і нерудних мінералів, послідовність їхнього утворення й особливості росту як продуктів складних зв'язків реакції і деформації на різних стадіях мінералоутворення. Зокрема, детальне дослідження меж зростань магнетиту і кварцу з різних мінеральних різновидів залізистих кварцитів у всіх типах шарів свідчать про можливість сумісного їх утворення. Це підтверджує морфологія меж (зубчаста, зазубрена), пов'язана з проявом на гранях кристалів індукційних поверхонь сумісного росту. Зміна швидкості росту граней кристалів у тому чи іншому напрямі, характеру і глибини перекристалізації мінералів, передусім магнетиту, зумовили еволюцію морфології меж.

Нерівномірна, мозаїчна, зональна будова зерен магнетиту відображає неоднорідність ширини шва, що виявляється на межі з кварцом (рис. 5.15). Для кварцитів різних фацій метаморфізму і різних родовищ розмір шва в зростках магнетит-кварц змінюється широко, що пояснюють нерівномірністю явищ перекристалізації мінералів. Цей шов збільшується від родовищ зеленосланцевої фації метаморфізму до родовищ амфіболової фації.

Цікаві закономірності виявляють у процесі дослідження твердості мінералів та меж їхніх зростків. Зокрема, досить суттєво змінюється твердість (особливо її розподіл - гістограми) для зростків магнетит-кварц: простежується зміщення значень то в бік кварцу, то в бік магнетиту. Це впливає на зміну здатності зростків до розкриття, відповідно, до переподрібнення (тією чи іншою мірою) то кварцу, то магнетиту. Саме цей тип зростків з урахуванням гранулометрії і послідовності утворення мінералів може впливати на зниження якості магнетитового концентрату. Є

також чіткий зворотний зв'язок між шириною шва і твердістю меж зростань: зі збільшенням ширини шва значення твердості приконтактової зони зменшується.

У класифікації типів зростків мінералів на прикладі залізистих кварцитів виділено два рівні: морфологічний і за послідовністю утворення (табл. 5. ІЗ).

На морфологічному рівнівиділяють три типи і шість підтипів зростків.

Тип А прості зростки з двома підтипами (субідіоморфні та ксеноморфні) з рівними або криволінійними межами.

Тип Б складні зростки з двома підтипами (пойкілітові та мірмекітоподібні). Для пойкілітових підтипів зростків важливе значення мають розміри твердих включень, за якими їх розділяють на грубовкраплені (розмір вкраплеників 0,05-0,07 мм), середньовкраплені (0,03-0,05 мм) і тонковкраплені (емульсійні, 0,0 1 0-0,00 1 мм і менше).

За ступенем рівномірності вкрапленість буває рівномірною (включення більш-менш рівномірно розподілені в окремих зернах і агрегатах), нерівномірною (включення в зернах і агрегатах згущені або розріджені), дуже нерівномірною (часта переміжність згустків).

За інтенсивністю прояву, яку оцінюють у відсотках щодо загальної площі зерна або агрегату, вкрапленість поділяють на досить інтенсивну (у середньому 75% площі зерна або агрегатів зайняті включеннями), інтенсивну (50 %), середню (25 %) і рідку (10 %).

Тип В - - дуже складні зростки з двома підтипами (заміщення і катакластичні). У зростках заміщення складність межі нерідко визначена характером фазових переходів, наприклад, у мартитизованому .магнетиті фазові переходи в зоні магнетит-магеміт-гематит. Досить складні межі між

зернами мінералів виникають у процесі формування неповних псевдоморфоз. Вони виявляються під час електронно-мікроскопічних і мікрозондових досліджень.

Таблиця 5.13

На рівні послідовності утвореннямінералів виділяють чотири типи зростків: одночасні, частково одночасні, послідовні та несправжні. Дуже важливу інформацію можна одержати, вивчаючи шви зростків, конституцію,

внутрішню будову і властивості мінералів, що контактують, як з погляду генетичної природи зростків, так і прикладного значення їх стосовно збага­чення. Особливо цікаві несправжні типи зростків. Вивчення їх дає змогу оцінити, з одного боку, прояв накладених процесів мінералоутворення, з іншого, - особливості зміни технологічних показників збагачення.

Уже тільки якісна оцінка ролі окремих типів зростків свідчить про можливий ступінь розкриття мінералів і, відповідно, про можливі втрати в процесі збагачення руд. Несприятливі для розкриття ті зростки, в яких один мінерал проростає в інший незалежно від різниці в їхньому генезисі. Особливо складними щодо цього є пойкілітові зростки. Якщо наявні тонкі і дрібні включення нерудних мінералів у рудних, то навіть за досить тонкого подрібнення (95-98 % класу -0,074 або -0,05мм) їх відділити практично не вдається. Унаслідок цього створюється значна кількість так званих багатих зростків, що містять понад 50 % рудної фази, які за технологічними власти­востями сприяють виділенню в концентрат, однак нерідко збіднюють його.

Той чи інший ступінь неоднорідності мінеральних індивідів, який зумовлює утворення так званих мікрозростків, може суттєво визначати як характер підготовки руд до збагачення, так і сам процес збагачення. Проте, мабуть, найсуттєвіше ступінь неоднорідності відображений у таких процесах збагачення, як флотація і магнітна сепарація в сильному полі, коли навіть незначні зміни в конституції мінеральних індивідів відразу ж позначаються на флотаційних і магнітних властивостях мінералів.

Мінералогічний і структурний аналізи продуктів подрібнення того чи іншого ступеня розмірності дають змогу робити висновок про ефективність процесів розкриття. Обидва види аналізу застосовують для контролювання процесу збагачення на будь-якій стадії. Зокрема, проведення структурного аналізу в залізистих кварцитах Північного ГЗК (Первомайське родовище Кривбасу) допомогло виявити роль різних метасоматичних процесів у перетворенні їхніх структурних ознак і визначити вплив цих змін на якість одержуваних концентратів.

На рис. 5.16 показані гістограми розподілу зростків магнетиту з нерудними мінералами в окремих різновидах залізистих кварцитів і метасоматитів. Розподіл різних типів зростків на Первомайському родовищі зіставлено із вмістом заліза в концентраті ф) і втратами заліза магнетиту в хвостах (и_м). Це зіставлення чітко ілюструє залежність технологічних показників збагачення від типу метасоматичних змін. Зокрема, розвиток рибекіту і кумінгтоніту в залізистих кварцитах у процесі метасоматозу сприяє зростанню субідіоморфних та ксеноморфних зростків магнетиту з іншими мінералами за відповідного зменшення пойкілітових, чим забезпечує

високу якість рудних концентратів. Водночас розвиток процесів карбонатизації у кварцитах приводить до різкого зниження якості концентратів.

Рис. 5.16. Гістограми розподілу зростків магнетиту з нерудними мінералами в різнови­дах залізистих кварцитів і метасоматитів Північного ГЗК (розмір 0,05 мм): / - магнетитові кварцити (а - окварцьовані, б - рибекітизовані); // - гематит-магнетитові кварцити (а -окварцьовані, б - егіринізо-вані); /// - кумінггоніт-магнетитові кварцити (а — вторинно кумінгто-нітизовані, б і в — різною мірою карбонатизовані); р - вміст заліза у концентраті; v - втрати заліза магнетиту у хвостах. Зростання, %: 1 - 100-75; 2 - 75—25; 3 - 25,0-0,1.

Опрацювання даних структурного аналізу і технологічних показників збагачення методами математичної статистики дало змогу виявити хороші кореляційні зв'язки. Коефіцієнт парної кореляції між вмістом заліза в концентраті і кількістю бідних зростків (вміст магнетиту у зростку 25-0 %) для залізистих кварцитів Північного ГЗК становить 0,88, Південного (Скелеватське родовище) - 0,86. Виявлені кореляційні зв'язки підтверджують важливе значення у збагаченні не тільки морфології і гранулометрії магне­титу, а й типів його зростків з нерудними мінералами.

Характер розкриття рудних мінералівзалежить від їхніх розмірів, форми, твердості, крихкості, наявності спайності, структури руди, тобто особливостей зростання рудного мінералу зі вмісними мінералами, різниці в їхній твердості, наявності навколо зерен рудних мінералів плівок або облямівок продуктів їхньої зміни, мікровключень, прожилок тощо. Вивчаючи розкриття зерен рудних мінералів, необхідно оцінювати декілька різних параметрів [10]:

максимальний ступінь розкриття - максимальну частку вільних (вміст понад ЗО % мінералів) зерен в одному із класів розмірності;

розмір максимального розкриття розмір найбільшого класу крупності з максимальним ступенем розкриття;

ступінь розкриття - загальна частка вільних зерен у руді, подрібненій до певного розміру;

характер розкриття - розподіл вільних зерен і різних типів рудних зростків за класами розмірності.

Ступінь розкриття рудних мінералів характеризують коефіцієнтом відносного розкриття Кр, що є відношенням масових кількостей зерен мінералу, які перебувають у вільному стані, до загальної кількості зерен у пробі:

Ар - (СІ/С₂)ЮО %,

де С\ - масовий вміст вільних зерен мінералу в пробі, %, г; С\ - загальний масовий вміст зерен мінералу в пробі, % , г.

Для оцінки розкриття зерен рудного мінералу застосовують такі методи: оптико-масовии, мінералого-аналітичний, оптико-геометричнии.

Оптико-масовии методє аналогом оптико-мінералогічного. Він полягає у підрахунку (звичайно 500 зерен) або відборі та зважуванні вільних зерен, а також тих, що містяться у зростках у різних класах крупності руди, розділеної на фракції за густиною і магнітними властивостями. Найбільші труднощі пов'язані з оцінкою вмісту зерен рудного мінералу в зростках. Однак розроблено спеціальну методику, яка ґрунтується на підрахунку зростків у фракції і визначенні частки рудного мінералу в певному типі зростка. Об'ємний вміст рудного мінералу у фракції:

де п — кількість зростків конкретного типу; N - загальна кількість (не менше 500-1000 зерен); & - частка рудного мінералу в цьому типі зростка, яку визначають співвідношенням об'ємів рудного мінералу У_р і зростка У_зр: К = ¥_р : Рзр- Це співвідношення можна записати і так:

^,-4,,,

А -- ,

де сі_зр, й?_р, й?вм - густина зростка, рудного і вмісного мінералів, відповідно. За густину зростка приймають середню густину фракції. Наприклад, у зростках колумбіту з кварцом у фракції густиною 2,9-3,4 г/см³ , 4,_Р ⁼ 3,15, тоді К= (3,15 - 2,65) : (5,30 - 2,65) - 0,19.

Цю методику можна також застосовувати для оцінки вмісту рудного мінералу у зростках бімінерального складу і близьких до них. Точність методу підвищується від великих класів до дрібних, якщо мінерали дрібно розділені за густиною. Цю методику використовують також під час кількісного мінералогічного аналізу фракцій руд, особливо легких (густина до 2,9 г/см³).

Найбільш експресним і найточнішим є мінералого-аналітичний метод,який виконують двома способами.

1 . Ступінь розкриття зерен мінералу визначають через вміст елемента. Вміст елемента, зумовлений розкритою частиною мінералу, визначеного оптично, ділять на загальний вміст елемента в класі, віднімаючи розсіяну (невиділену) його частку:

де аі - вміст елемента в розкритій частині мінералу, % ; ач - загальний вміст елемента в класі крупності, %; аз - вміст розсіяної частини елемента, %. Якщо корисний компонент є в складі декількох рудних мінералів, то оцінюють сумарний ступінь їхнього розкриття. У цьому випадку а\ • сумарний вміст корисного компонента розкритих мінералів.

2. Ступінь розкриття мінералу визначають співвідношенням вмісту розкритого мінералу, з'ясованого оптико-мінералогічним методом, і його загального вмісту, одержаного рентгенографічним кількісним фазовим аналізом (РКФА) або іншими фазовими методами. Особливо ефективне застосування цього способу для сильно змінених руд, які мають складні структурно-морфологічні особливості, що утруднюють кількісну оцінку вмісту мінералів оптичними методами.

Оптико-геометричний методзастосовують для вивчення гранулометричного складу подрібненої руди шляхом вимірювання під бінокуляром або мікроскопом типу ПОЛАМ в імерсійних препаратах поперечників вільних та зросткових зерен і віднесенням до відповідного гранулометричного класу.

Ступінь розкриття зерен рудних мінералів у різних класах крупності руди передбачає вибір початкового і кінцевого розміру подрібнення руди, а також теоретично можливий видобуток мінералу в чорнові концентрати.

Вивчення характеру розкриття зерен рудних мінералів у різних класах крупності подрібненої руди дало змогу виділити три типи зростків:

1) за масовим вмістом рудного мінералу, % - вільні і з включеннями (96-
100), багаті (71-95), рядові (31-70), бідні, (6-30), примазки та включення (0-5);

2) за кількістю мінералів мономінеральні (та з включеннями),
бімінеральні (подвійні), полімінеральні (три і більше мінералів);

3) за характером поверхні меж зростків мінералів - - рівні, звивисті,
горбисті, нерівні, зазубрені, затокоподібні, складні.

Рудні зростки, що виникли внаслідок заміщення рудного мінералу (або окиснення сульфіду), можна розділити на два типи: заміщення (чи окиснення) зі збереженням рудного компонента (такі зростки треба трактувати як бімінеральні агрегати рудних мінералів і враховувати під час кількісної оцінки їхній сумарний об'єм); заміщення (окиснення) із втратою рудного компонента (такі утворення треба сприймати як зростки рудних та нерудних мінералів і відповідно їх класифікувати).

Вивчення характеру розкриття рудних мінералів у рудах дає змогу прогнозувати їхнє збагачення. Зокрема, вільні зерна й багаті зростки збирають у чорновий концентрат; їхня частка характеризує можливий видобуток у цей продукт, їхні властивості визначають можливості та схему операцій доводки. Рядові та бідні зростки концентруються в умовний промпродукт, їхня кількість визначає можливості довидобутку в процесі подрібнення руди; важливою ознакою є характер меж зростків зерен рудних мінералів з нерудними. Примазки та включення є потенційними втратами в хвостах збагачення, їхній розмір та форма - найважливіші характеристики, що визначають можливості їхнього відділення від нерудних мінералів у процесі подальшого подрібнення.

Розподіл різних типів рудних зростків можна оцінити за їхньою концентрацією в кожній фракції, виділеній за густиною. Наприклад, в олов'яних рудах кварцово-жильного типу зростки каситериту з породо­творними мінералами мають таку густину, г/см³: вільні зерна і багаті зростки - 4,2-6,9; рядові й бідні - 2,9-4,2; примазки і включення - 2,9.

Під час дроблення руди до 1 мм видобуток каситериту в чорновий гравітаційний концентрат (вільні зерна і багаті зростки) може становити 85 %, у промпродукти (рядові та бідні зростки) - 10 %, у хвости збагачення (примазки та включення) - 5 % (табл. 5.14). У класі -0,5+0,25 мм втрати каситериту у хвостах є на тому ж рівні, що й у класі -1+0,5 мм, а видобуток у концентрат зростає до 90 %. Подальше подрібнення не збільшує видобутку у концентрат, проте суттєво зменшує частку зростків у концентраті, поліпшує можливість його доведення. Отже, доподрібнення промислових продуктів доцільно доводити до -0,5 мм, а до дроблення концентратів - до -0,07 мм.

Таблиця 5.14 Розподіл типів зростків каситериту в подрібненій руді, відн. %

Характер розкриття зерен можна передбачати за оцінкою кількісного розподілу меж зростків з різними мінералами зерен рудного мінералу заданого розміру, яку виконують у шліфах. Наприклад, в оловоносних грейзенах така оцінка дає змогу передбачити переважну роль у дрібних класах зростків каситериту з лускуватими мінералами та сульфідами і, відповідно, можливий характер їхнього розподілу за густиною по фракціях.