Оценка месторождений по выходам полезного ископаемого

Геолого-минералогическая оценка выходов, измененных гипергенными процессами, сводится к анализу наблюдаемых минеральных комплексов и условий их залегания, что позволяет схематически реставрировать первоначальную форму залежи полезного ископаемого и ее минеральный состав; также на основании анализа данных по выходу можно предположить наличие и характер зоны вторичного обогащения на глубине.

Зона окисления сульфидных месторождений в большей или меньшей степени освобождается от серы и большинства тяжелых металлов. На их месте остаются окислы и гидроокислы: Si₂O₃, Fe₂O₃, MnO₂, А1₂О₃ в различных сочетаниях. В зависимости от степени окисления в приповерхностной части рудной залежи вместе с окислами встречаются сульфиды, слетка затронутые окислением, или только их редкие частицы, окруженные минеральными новообразованиями; в конечной стадии окисления сера и тяжелые металлы выносятся полностью за пределы выхода. В некоторых случаях возникают естественные препятствия выносу металлов из зоны окисления.

Жильные минералы и вмещающие горные породы, способные понижать кислотность растворов, как, например, известняки, удерживают часть растворенных металлов в пределах зоны окисления. Происходит также адсорбирование катионов некоторых металлов гидроокислами, способствующее задержанию металлов в зоне окисления. Таким образом, в зоне окисления осаждаются карбонаты тяжелых металлов; в определенных условиях образуются сульфаты,, соли фосфорной, мышьяковой и других кислот, силикаты и минералы переменного состава, образовавшиеся в результате распада гелей.

Полезные минералы в зоне окисления сульфидных месторождений обладают совершенно другими свойствами по сравнению с первичными сульфидами и поэтому обогащение или другая переработка окисленных руд требуют иных технологических решений. Окисленные цинковые, никелевые, мышьяковые, сурьмяные и молибденовые руды, особенно с низким содержанием металла, практически не используются промышленностью. Напротив, благородные металлы — золото, серебро и платина, — переходя в зоне окисления в свободное состояние, легче извлекаются из окисленных руд, чем из сульфидных.

Минералогическое изучение выходов заключается в выявлении и определении:

а) остаточных первичных минералов;

б) вторичных (гипергенных) минералов зоны окисления

в) структуры и цвета остаточных лимонитов;

г) пустот от выщелачивания первичных минералов;

д) псевдоморфоз по первичным минералам.

В зависимости от местных условий те или другие из указанных элементов приобретают решающее значение в оценке выходов месторождения.

Остаточные первичные минералы присутствуют в окисленных рудах в количествах от единичных едва заметных зерен до преобладающих скоплений в рудах слабо окисленных. Для установления количественных соотношений отдельных минералов — рудных и жильных, первичных и окисленных — достаточно на плоскостях обнажений или образцов произвести суммарный площадной обмер каждой разновидности минералов. Процесс обмера заключается в отборе по плоскости обнажения штуфов полезного ископаемого, обычно по линиям вкрест простирания тела. В каждом штуфе на его поверхности измеряются приблизительно площади зерен минерала или минерального комплекса. Затем они суммируются и из отношения суммы площадей, занятых определяемым минеральным комплексом, ко всей площади поверхности штуфа вычисляется ориентировочное содержание данного минерала (комплекса минералов) в руде. Выполнение спектральных анализов штуфов дополняет данные для оценки содержаний полезных компонентов в пробах из зоны окисления.

Гипергенные минералы определяются с большим трудом. Они обычно загрязнены примесями, покрыты корочками и налетами постороннего материала, прежде всего гидроокислами железа и марганца. Поэтому в образцах из зоны гипергенеза установить их содержание путем непосредственных наблюдений либо невозможно, либо оно определяется частично по тем минеральным скоплениям и зернам, которые свободны от маскирующих их примесей и покрытий.

Для ориентировочного определения содержаний гипергенных минералов наряду с минералогическими исследованиями образцов применяются химические анализы проб. Путем расчетов содержаний металлов в выявленных остаточных первичных минералах определяется количество металла, предположительно заключенного в гипергенных минералах, зная же примерно, какие гипергенные минералы находятся в составе окисленной руды, можно рассчитать их количество. Для полевой оценки выходов достаточно выявить наиболее характерные «типоморфные» минералы зоны окисления, по которым можно судить об их количествах с учетом данных химических анализов проб. Часто приходится ограничиваться только качественными данными о минеральном составе окисленных руд для того, чтобы судить о минеральном составе первичных руд. Например, наличие каламина и смитсонита свидетельствует о присутствии в первичных рудах сфалерита; церуссит и англезит свидетельствуют о первичном галените; молибдит и повеллит — о молибдените; малахит — о медных сульфидах.

Иногда по структуре лимонитов и их цвету можно определить состав первичных руд. Изучение структуры лимонита там, где нет ни первичных минералов, ни гипергенных рудных новообразований, дает возможность в некоторых случаях определить не только качественный состав первичных руд, но и примерные количественные соотношения первичных рудных минералов. При этом необходимо научиться различать лимониты, образовавшиеся на месте за счет преобразования первичных минералов, и лимониты, привнесенные из других частей рудной залежи или вмещающих горных пород. Первые образуют структуры, отражающие особенности первичных минералов, и по ним можно определять минеральные виды в первоначальном состоянии рудного тела. Так, в первичных сульфидах почти всегда имеются трещинные системы, обычно связанные со спайностью минеральных агрегатов или с характером сростков минеральных зерен. В таких трещинках создается устойчивый кремнисто-лимонитовый ячеистый скелет (рис. 30). Этот скелет затем заполняется гипергенными новообразованиями или частично остается пустым.

Рис. 30. Схемы структур лимонитов;

а — листовая ячеистая структура лимонита по молибдениту: 1 — Санто-Нино в Ари­зоне, 11 — Хоткинсон в Квинсленде; 1 — границы ячейки, 2 — листовые лимонитовые зерна, 3 — мелкие кварцевые прожилки;

б — схема структуры лимонита по халькопириту;

в— схема треугольно-сферической структуры лимонита по борниту;

г — контурная ящичная структура лимонита по тетраэдриту

Пустоты от выщелоченных первичных минералов могут оказать помощь в определении первичного минерального состава залежи полезного ископаемого. На поверхности выхода наименее стойкие минералы, растворяясь или подвергаясь механическому разрушению, оставляют пустоты в крепкой окружающей минеральной массе. Эти пустоты сохраняют формы бывших там первичных минералов, как, например, кубические пустотки от кристаллов пирита, продолговатые — от кристаллов антимонита, вольфрамита и других удлиненных минералов. По таким пустоткам можно установить не только качественный состав первичной руды, но приблизительно подсчитать и количества полезных минералов в определенном объеме, т. е. определить их содержание в руде.

Псевдоморфозы по первичным минералам, которые часто наблюдаются в зоне окисления, по своим формам и составу минеральных новообразований дают возможность определить минералы, находившиеся там до преобразования минеральных комплексов в зоне окисления. Чаще всего псевдоморфозы бывают выполнены вторичными минералами того же металла, который находился в составе первичного минерала. Так, например, широко известны псевдоморфозы лимонита по пириту, псевдоморфозы окисленных сурьмяных минералов (охр) по антимониту, тунгстита по вольфрамиту; остаточные черни иногда наследуют формы первичных минералов урана. Определения содержания по псевдоморфозам совместно с определениями по пустоткам выщелачивания и по структурным лимонитам могут дать наиболее полную картину и количественную характеристику первичного состава руды, глубоко окисленной на выходе.

Оценка выходов нерудных полезных ископаемых отличается своими особенностями. Выходы угольных пластов, например, часто совершенно изменены. Обычно они приобретают различную окраску в зависимости от примесей, находящихся в угле. При значительном содержании пирита угольный пласт на выходе окрашивается в буроватые цвета или покрывается беловатыми налетами от выделений железных сульфатов — мелантерита. Если выветривание выразилось в интенсивном механическом разрушении угля, протекавшем более быстро, чем химическое превращение, то цвет существенно не меняется и выход представлен размазанной сажистой массой.

При более глубоком химическом выветривании, когда разрушаются полностью органические соединения, на выходе угольного пласта образуются рыхлые беловато-серые землистые скопления — так называемая «меловка». Пласт угля, залегающий наклонно, в случае глубоких изменений на выходе наблюдается в виде едва заметного прослоя темного или серовато-белого цвета. Иногда пласты угля на выходах настолько осветлены и окрашены в несвойственные углю цвета, что эти пласты невозможно различить. При крутом падении пластов их выходы маскируются еще более разрушенным материалом боковых пород; на поверхности образуются скопления глинисто-илистых продуктов.

Для оценки выявленного месторождения кроме представлений о минеральном составе и приблизительном содержании полезных компонентовнеобходимо выяснить его размеры.Анализ данных по выходам позволяет определить длину и мощность зоньг, заключающей в своих пределах полезное ископаемое или площадь обнаженной части месторождения. Размеры выхода, измененного процессами механического и химического выветривания могут быть большими или меньшими по сравнению с размерами обнаружения первичной залежи. Чем глубже окислен выход, тем большими могут бить эти различия. Лимонит обладает способностью загрязнять окружающие породы и поэтому размеры железной шляпы обычно больше первичного обнажения рудной залежи. Переотложение гипергенных минеральных новообразований, таких, как смитсонит, может значительно расширять площадь рудных выходов относительно первоначальной. С другой стороны, маскировка выходов, как в случае угольных месторождений, может создать ложное впечатление о малых размерах пластов или даже об их отсутствии. Все это вместе с необходимостью получения возможно более свежего материала для определения качества полезного ископаемого заставляет углубляться в пределы выхода с помощью различного рода выработок или, как говорят, — «вскрывать выход».

Дата добавления: 2014-01-15