Свойства основных минералов и их анализ Гранат представлен во всех пробах минеральными разновидностями - минералами промежуточного состава с общей формулой (Mg,Fe2+,Mn)3(Al,Cr,Fe3+)2[SiO4]3. Гранат в виде осколочных обломков неправильной формы. По степени окатанности весь материал можно разделить на три группы: около 1% зерен хорошо окатанные до округлых или овальных форм; более 75-80% зерен слабо окатанные неправильных форм с неровными сколами; 15-20% зерен практически неокатанные, остроугольные. Гранат изотропен, что существенно упрощает его диагностику. Но бывают случаи, когда гранат может обнаруживать слабую анизотропию. Гранаты представлены широкой цветовой гаммой: от розово-красных, и оранжевых, оранжево-красных и буровато-оранжевых тонов до интенсивно окрашенных красных тонов, редко встречаются обломки сиреневато-розового света. Окраска зерен часто не равномерная, местами наблюдаются переходы от розового до красного оттенков. Вероятно, в зернах с неравномерной окраской можно встретить несколько миналов граната. Размер зерен граната находится в диапазоне от 0,1 мм до 0,8 мм. Для более точной диагностики проведен химический анализ минеральной разновидности с определением содержания магния. При оценке состава рудных минералов необходимо проводить выделение мономинеральных фракций и сравнивать состав в свободных зернах с помощью микрорентгеноспектрального анализа (РСМА) Из выделенных классов крупности проб были отобраны зерна гранатов для последующего анализа на определение их химического состава. Анализ выполнен на микроанализаторе Jeol JXA-8100, оснащенном 3-мя кристалл-дифракционными и энергодисперсионным спектрометрами В таблице представлены результаты микро рентгеноспектрального анализа выделенных зерен. Результаты РСМА подтверждают и дополняют исследование материала пробы оптико-минералогическим методом. Действительно, встречаются зерна, в которых присутствуют и пироповая и альмандиновая составляющая. Это относится к точкам исследования, где содержание MgO составляет 1,92-3,77 масс %. Химический состав зерен, приведенный в Колонке II, соответствуют пиропу. Это определяется высоким содержанием MgO от 7 масс. % и выше. Статистическая обработка результатов РСМА Элементы в пересчете на оксиды MgO Al2O3 SiO2 CaO TiO2 Колонка I (Альмандины) Колонка II (Пиропы) среднее максимум минимум среднее максимум минимум 3,65 19,78 37,20 5,79 0,02 6,77 25,91 57,35 21,11 0,07 0 0 0,42 0,6 0 9,30 21,38 38,88 1,13 0,01 11,79 22,68 40,01 5,76 0,04 5,3 16,39 37,03 0,63 0 Элементы в пересчете на оксиды Cr2O3 MnO FeO Колонка I (Альмандины) Колонка II (Пиропы) среднее максимум минимум среднее максимум минимум 0,03 0,79 24,94 0,07 1,55 35,37 0 0 0,16 0,03 0,48 27,65 0,1 1,01 32,37 0 0,27 22,54 Усредненный химический состав граната по 34 определениям (масс.%): MgO - 6,81, Al2O3 – 20,67, SiO2 – 38,14, CaO -3,19, TiO2 – 0,01, Cr2O3 – 0,03, MnO – 0,62, FeO – 26,45, в т.ч. в классе +0,25 мм (по 19 определениям): MgO – 7,34, Al2O3 – 20,32, SiO2 – 37,30, CaO – 3,47, TiO2 – 0,01, Cr2O3 – 0,02, MnO – 0,44, FeO – 23, в классе - 0,25 мм (по 15 определениям): MgO - 6,13, Al2O3 – 21,11, SiO2 – 38,70, CaO – 2,82, TiO2 – 0,01, Cr2O3 – 0,04, MnO – 0,84, FeO – 29,84. В основном, гранат в изученных пробах имеет переходный состав с разным процентным соотношением миналов пиропа, альмандина, гроссуляра, андрадита, спессартина. Были изучены зерна гранатов с различными морфоструктурными особенностями: цвет, кристаллографическая сохранность, следы вторичных изменений. Был выполнен микрорентгеноспектральный анализа и дальнейший пересчет формул гранатов по катионам. (по А.Г. Булах). Результаты расчетов представлены на диаграмме рисунка. На диаграмме заметно, что существенная часть изученных гранатов имеет альмандиновый или альмандин-пироповый состав. Присутствуют также собственно пиропы, гроссуляр и гранаты промежуточного состава, включающие несколько миналов без превышения содержания какого-то минала 50 мол %. Также в изученных гранатах содержится около 3 мол % андрадитового минала (в одном из зерен выявлено содержание андрадитового минала 18 мол %). Диаграмма составов граната в координатах основных миналов альмандингроссуляр-пироп (almandine-grossularia-pyrope) Дальнейшее описание разновидностей граната ведется по преобладающему в зернах миналу. Альмандин – природный глинозёмистый железо-алюминиевый островной силикат (Fe3Al2Si3O12). Альмандин составляет существенный объем от всех изученных зерен, присутствует в пробах в количестве 35-40% от общего количества граната в виде обломков розового цвета разной интенсивности и разной степенью окатанности - от слабо окатанных обломков до округлых и овальных зерен. К этой группе нами отнесены зерна граната с содержанием альмандинового минала от 55 до 73 мол %. Часть альмандина имела содержание пиропового минала до 40%. На диаграмме. Такие зерна попали в зону «гранат альмандино-пиропового состава». Минеральные зерна гранатов (фото): верхний ряд - альмандин; средний ряд пиропы; нижний ряд - гранат промежуточного состава Пироп – природный минеральный глинозёмистый магниево-алюминиевый островной силикат (Mg3Al2Si3O12). Пироп предположительно содержится в пробах в количестве около 1 % (размеры зерен находятся в интервале от 0,2 до 0,8 мм) и представлен неокатанными и слабо окатанными обломками интенсивно окрашенного красного или красно-малинового цвета за счет присутствия уваровитового минала. К пиропам отнесены зерна граната с выявленным содержанием пиропового минала от 54 до 73 мол %. Спессартин – природный глинозёмистый марганцево-алюминиевый островной силикат (Mn3Al2Si3O12). Содержание в гранатах спессартинового минала не высоко, максимально до 3,69 мол%. Гроссуляр – Ca3Al2[Si3O12] В пробах встречены зерна граната с разной долей гроссулярового минала. Обычно в изученных зернах граната содержание гроссуляра не превышает 10 мол %. Но встречены зерна, в которых доля гроссуляра достигает 25-30 мол% и одно зерно с содержанием гроссуляра 64 мол %. Данный гранат может встречаться в породах, в которых произошел кальциевый метасоматоз, в метаморфизованных известковых сланцах, мергелях, а также в скарнах и пр. Выявление в пробах гроссуляра с содержанием гроссулярового минала 64 мол % может говорить о еще одном источнике сноса и требует дополнительного изучения. Результаты минералогического анализа гранатовых концентратов -0,63+0,4 -0,4+0,3 -0,3+0,2 (класс (класс -0,2+0,16 <1 1,00 1,00 95,00 <1 <1 1,00 1,13 <1 1,00 1,00 95,87 <1 - 1,00 0,92 <1 1,00 1,00 96,08 <1 <1 1,00 0,65 <1 1,00 <1 97,35 <1 <1 1,00 2,95 <1 1,00 <1 95,05 <1 - 1,00 1,88 <1 1,00 1,00 95,12 <1 - 1,00 2,33 <1 1,00 1,00 89,67 3,00 - 3,00 1,00 <1 1,00 5,00 92,00 <1 - 1,00 0,75 <1 1,00 1,00 96,25 <1 <1 1,00 Гранат 2,00 Ильменит Прочие минералы (класс - Магнитит (класс - Гематит (класс - Полевой шпат Тяжелая фракция 2 0,63+0,4 мм) Тяжелая фракция 2 0,4+0,3 мм) Тяжелая фракция 2 0,3+0,2 мм) Непроводники (класс мм) Непроводники (класс мм) Непроводники (класс мм) Тяжелая фракция 2 0,2+0,16 мм) Тяжелая фракция 2 0,16+0,125 мм) Непроводники (класс мм) Кварц Наименование продуктов Амфиболы, пироксены Массовая доля, % Непроводники 0,16+0,125 мм) (класс - Итого гранатовый концентрат 1,04 <1 1,00 1,00 92,96 2,00 - 2,00 1,25 <1 1,00 0,85 95,88 0,01 <1 1,01 Технические требования к конечной продукции ТУ 3988-002-76245879-2011 Гранат абразивный в соответствии с требованиями ГОСТ 2.114 (Россия) Гранулометрический состав Размер гранул Размеры ячейки сита, мкм 60 Mesh 80 Mesh (400-200) (300-150) - 600 50 Mesh (600-200) 2 120 Mesh (200-100) - 425 10 1 - - 300 50 30 10 - 250 78 70 60 - 121 95 90 85 8 180 100 98 95 55 150 - 100 100 90 125 - - - 99 100 - - - 100 Массовая доля граната, % Наименование продуктов ВАРИАНТ 1 Марка 50 Mesh 95,90 Марка 120 Mesh 94,96 Итого гранатового концентрата 95,88 ВАРИАНТ 2 Марка 80 Mesh 95,99 Итого гранатового концентрата 95,99 ВАРИАНТ 3 Марка 60 Mesh 95,86 Марка 120 Mesh 94,91 Итого гранатового концентрата 95,84 Химический состав гранатовых концентратов Элемент Массовая доля,% Всего SiO2 38,1 Al2O3 19,2 Fe2O3 32,24 Cl следы SO4 следы TiO2 0,36 CaО 4,06 MgO 5,7 MnO 1,07 Na2O 0.04 K2O 0.01 P2O5 0.06 Физико-механические свойства Насыпная плотность 2.1-2.7g/cm3 Удельный вес 4.1 Твердость (Моос) >7 Точка плавления 1260C Форма частиц угловатая Минеральный состав гранатовых концентратов Минерал Гранат Массовая доля,% (типичная) 95,88-97,38 Ильменит 1,1-1,4 Другие 0,3-0,4 Согласно техническому заданию, представленному в Приложении, целью данных исследований является получение гранатовых концентратов, соответствующих ТУ3988002-76245879-2011. При обогащении пробы ТМ были получены гранатовые концентраты, из которых могут быть составлены марки по ТУ3988-002-76245879-2011. Варианты возможного получения готовых марок, приведены в таблице. Варианты полученных марок гранатовых концентратов пробы ТМ Массовая доля граната, % Выход, % Тяжелая фракция 2 (класс -0,63+0,4 мм) 95,00 0,23 Тяжелая фракция 2 (класс-0,4+0,3 мм) 95,87 1,85 Тяжелая фракция 2 (класс-0,3+0,2 мм) 96,08 5,14 Непроводники (класс -0,63+0,4 мм) 97,35 0,34 Непроводники (класс -0,4+0,3 мм) 95,05 1,03 Непроводники (класс -0,3+0,2 мм) 95,12 0,41 Наименование продуктов ВАРИАНТ 1 Марка 50 Mesh Массовая доля граната, % 95,90 Наименование продуктов Итого Марка 50 Mesh Выход, % 9,00 Марка 120 Mesh Тяжелая фракция 2 (класс -0,2+0,16 мм) 89,67 0,02 92 0,01 Непроводники (класс -0,2+0,16 мм) 96,25 0,12 Непроводники (класс -0,16+0,125 мм) 92,96 0,01 Итого Марка 120 Mesh 94,96 0,16 Итого гранатового концентрата 95,88 9,16 Тяжелая фракция 2 (класс -0,3+0,2 мм) 96,08 5,14 Непроводники (класс -0,3+0,2 мм) 95,12 0,41 Тяжелая фракция 2 (класс -0,2+0,16 мм) 89,67 0,02 Непроводники (класс -0,2+0,16 мм) Итого Марка 80 Mesh 96,25 0,12 95,99 5,69 Итого гранатового концентрата 95,99 5,69 Тяжелая фракция 2 (класс -0,4+0,3 мм) 95,87 1,85 Тяжелая фракция 2 (класс -0,3+0,2 мм) 96,08 5,14 Непроводники (класс -0,4+0,3 мм) 95,05 1,03 Непроводники (класс -0,3+0,2 мм) Итого Марка 50 Mesh 95,12 0,41 95,86 8,43 Тяжелая фракция 2 (класс -0,2+0,16 мм) 89,67 0,02 Тяжелая фракция 2 (класс -0,16+0,125 мм) 92,00 0,01 Непроводники (класс -0,2+0,16 мм) 96,25 0,12 Непроводники (класс -0,16+0,125 мм) Итого Марка 120 Mesh 92,96 0,01 94,91 0,16 Итого гранатового концентрата 95,84 8,59 Тяжелая фракция 2 (класс -0,16+0,125 мм) ВАРИАНТ 2 Марка 80 Mesh ВАРИАНТ 3 Марка 60 Mesh Марка 120 Mesh Массовая доля граната в концентрате по ТУ3988-002-76245879-2011 должна находиться в диапазоне от 95,6% до 97,8%. Таким образом, с точки зрения получения наибольшего выхода готовых марок предпочтение может быть отдано варианту 1 с получением марок 50 и 120 меш, где общий выход марок составляет 9,16%, а содержание граната – 95,88%. Исследования вещественного состава проводились в аналитическом центре ФГБУ «ИМГРЭ» на материале минералого-технологических проб массой 40-100 кг (далее МТП), отобранных с разных участков Вороновской площади: ТМ 07-3-1 – участок «Мегра» (паспорт и акт отбора пробы приведены в Приложении А), TG06-2-1 – участок «Майда северная» (паспорт и акт отбора пробы приведены в Приложении Б), TS28-4 – участок «Майда южная» (паспорт и акт отбора пробы приведены в Приложении В), TK 26-3 – участок «Кедовский» (паспорт и акт отбора пробы приведены в Приложении Г). Лабораторно-технологические исследования проводились в АО «Уралмеханобр» (г. Екатеринбург) на 3-х укрупненно-лабораторных (ЛТП) технологических пробах примерно по 200 кг: ЛТП TG06-2-1 - на участке «Майда северная» (паспорт и акт отбора приведены в приложении Д); ЛТП TS28-4 - на участке «Майда южная» (паспорт и акт отбора приведены в приложении Е); ЛТП TM07-3-1 - на участке «Мегра» (паспорт и акт отбора приведены в приложении Ж). Пробы представляют собой гранатосодержащие пески с включениями гравия и гальки. Содержание гравия и гальки в пробах до 5-10%. К числу наиболее важных технологических свойств минералов, слагающих гранатовые пески, относятся: плотность, магнитная восприимчивость, электропроводность и диэлектрическая проницаемость. Контрастность минералов в данных свойствах позволяет применять гравитационные, магнитные и электрические методы обогащения. По результатам исследований, полученных при проведении оценки обогатимости гранатсодержащей руды на пробах ЛТП, позволяют однозначно рекомендовать комбинированную магнитно-электрическую схему. Рекомендованная технологическая схема позволяет получать гранатовый концентрат, содержащий 95 – 95,5% граната с выходом 8,4% от материала -1,0 мм и извлечением 83,81%, а также строительный материал крупностью –1 мм, состоящий преимущественно из кварцевого песка. Товарной продукцией являются гранатовые концентраты 50 и 120 меш, что соответствует потребительским свойствам согласно ТУ 3988-002-76245879-2011 «Гранатовый абразив».
