Господдержка предприятий-производителей строительных материалов
Уважаемые коллеги, добрый день!
Знакомим вас с достижениями АО «Коралайна Инжиниринг» - члена Ассоциации «СтеклоСоюз» России.
Аликин О.В.1, Чумаков А.В.1,2, Рудашевский В.Н.1, Рудашевский Н.С.1, Кошелченков Л.В.3, Сырцова О.В.3, Канивец Н.Н., Штер В.К.
1ООО «ЦНТ Инструментс»
2Санкт-Петербургский государственный университет
3АО «Коралайна Инжиниринг»
Особенности минералогии фосфатов в рудах зернистых фосфоритов Джерой-Сардаринского месторождения (Республика Узбекистан)
Изучен вещественный состав трёх проб фосфорсодержащих руд продуктивных пластов участка «Джерой Южный» месторождения «Джерой Сардара» (Республика Узбекистан). Диагностированы основные формы нахождения фосфора (P2O5) в породах месторождения. Определены средние содержания фосфора в масс. %.
Илл. 5, табл. 3, библ. 11.
Ключевые слова: фосфор, зернистые фосфориты, 3D-технология, гидросепарация, электроимпульсная дезинтеграция, пластовое месторождение, палеоген.
Джерой-Сардаринское месторождение зернистых фосфоритов расположено в Республике Узбекистан. Оно приурочено к межгорным понижениям Кызылкумского рудного поля. Каждое понижение в виде замкнутой котловины сложено мелководно-морскими меловыми отложениями. Они перекрывают палеозойские складчатые массивы и являются подстилающими для морских известняково-мергельно-глинистых отложений палеогена, содержащих продукты подводных перемывов в виде горизонтов с галечниковыми, желваковыми и зернистыми фосфоритами [2].
В.С. Бойко и др. (1979) систематизировали месторождения зернистых фосфоритов Средней Азии на основе их текстурно-структурных и литолого-фациальных особенностей. Согласно данной классификации изучаемый объект относится к аутигенной генетической группе детритового структурного типа, то есть руды образовались без существенного переноса и переотложения, а полезный компонент (P2O5) представлен преимущественно фосфатизированными органическими остатками. Более поздние исследования под руководством Кучерского (2001) свидетельствуют о том, что Джерой-Сардаринское месторождение является эталонным среди зернистых фосфоритов.
Пласты фосфоритов приурочены к палеогеновым (среднеэоценовым) отложениям, которые сложены переслаивающимися мергелями и глинами. Конфигурация поверхности пластов обычно слабо волнистая. Строение вмещающих пород весьма однородно, крупные тектонические нарушения отсутствуют (Образцов, 2001).
Авторами исследованы 3 пробы фосфорсодержащих руд при помощи 3D-технологии минералого-геохимического анализа (3D-технология). Пробы представлены одним технологическим типом и несколькими литологическими разностями (табл. 1).
Метод гидросепарации [6, 7, 8], лежащий в основе 3D-технологии, позволяет разделять зёрна минералов по их удельной плотности. Данный метод эффективно используется для получения технологических продуктов из исследуемых объектов, в том числе для получения «тяжелого» концентрата – преимущественно минералов фосфора (апатита и фторапатита), а также сульфидов. Дополнительно удаётся отделять зерна продуктивных минералов от цементного матрикса – гидрослюд, полевых шпатов и кварца.
Во всех изученных продуктах коллективом авторов установлены основные форменные компоненты, содержащие P2O5 (табл. 2). По содержаниям последнего в порядке убывания: мономинеральные зерна (фосфатные стяжения), оолиты, детриты, агрегаты фосфатов Fe-Ca с гетитом и цементный матрикс. Нужно учитывать, что соотношение форменных компонентов во всех пробах отличается. К примеру, в пробе №1 преобладает цементный материал и фосфатные стяжения. Данная особенность связана с тем, что пробы были взяты из разных пластов, которые отличаются по литологическому составу.
Точная диагностика конкретных минеральных видов в цементной массе по результатам микрозондовых анализов является нетривиальной задачей и осложнена ограниченностью метода в определении легких элементов – кислорода, углерода и водорода, а также шириной пучка электронов.
Минеральные формы фосфора Джерой-Сардаринского месторождения весьма разнообразны. В одной из работ автор (Образцов, 2001) выделяет основные формы нахождения фосфора – франколит и карбонат-фторапатит. При этом в изученных фосфоритовых рудах наиболее проявлены тафогенные (по А.А. Кораго, 1992) минералы фосфатов. К тафобиогенным минералам, образующимся при замещении отмершего органического вещества минеральным после захоронения, можно отнести, например, фторапатит фоссилий, заместивший гидроксилапатит после захоронения (Newesely, 1989). Их точная диагностика затруднена в виду ограниченности возможностей электронно-зондового микроанализа лёгких компонентов (O, H, C и др.). Авторами выделены две главные разновидности – апатит и фторапатит. Тем не менее следует понимать, что разновидности фосфатов могут варьировать как по степени кристалличности (от полностью аморфных до скрытокристаллических и кристаллических), а также по содержаниям гидроокислов в анионной группе. Наиболее полный перечень минеральных разновидностей фосфатов, характерных для фосфоритов, приведён у В.Т. Фролова (табл. 3).
Следует учитывать немалый вклад фосфатных стяжений в общую долю изученных проб (10-20 % от всех фосфатов). Наибольшие их количества были обнаружены в пробах №1 и №3. Это скрытокристаллические зерна неправильной удлиненной формы, которые в ходе микрозондового анализа были определены, как апатит и фторапатит (рис.1). Среднее содержание полезного компонента ~ 33.5 масс. % – это одно из самых высоких содержаний фосфора среди форменных компонентов в изучаемых пробах.
Рис. 1. Крупные объёмные свободные зёрна фосфатных стяжений. Ap –апатит, F-Ap - фторапатит Проба №1. Продукт ЭИД, ручной отбор. SEM-фото.
Оолитовые микроконкреции вносят большой вклад в долю форменных компонентов в фосфоритовых пробах. Наиболее распространённым типом (60-80 % всех оолитов) являются различные срастания кальцита, фторапатита и апатита (рис. 2). Краевые части таких оолитов имеют зональное концентрически-слоистое строение (прослойки до 10 мкм), а центральная часть оолитов обычно полностью заполнена фосфатным веществом. Иногда ядра оолитов сложены зёрнами терригенных минералов. Средние содержания в оолитах P2O5 ~ 32.2-34.5 масс. %.
Рис. 2. Характерные зёрна-носители фосфатов: оолиты (микроконкреции) различного состава. Полированные шлифы «тяжелых» HS-концентратов. F-Ap – фторапатит, Ap – апатит, Cal – кальцит, Ab – альбит, Qtz - кварц.
Главными носителями фосфатов являются как детрит (частичное или полное замещение скелета микроорганизмов), так и оолиты (микроконкреции). Характерными микроорганизмами исследованных пробах являются фораминиферы, скафоподы, остракоды и др (рис. 3). Основными минералами, которые замещают раковины являются кальцит и фторапатит. Содержания фосфора в детрите варьруют в узком диапазоне P2O5 ~ 32.4-32.8 масс. %.
Рис. 3. Характерные зёрна-носители фосфатов: детрит (обломки раковин фораминифер, остракод и др.). Продукты ЭИД проб фосфоритовых руд.
В «тяжёлых» HS-концентратах коллектив авторов обнаружил акцессорные для изученных фосфоритовых руд агрегаты фосфатов Fe-Ca с гетитом. В пробе №3 присутствуют также единичные зерна анапаита и самородной меди, что указывает на интенсивные процессы окисления, вероятно, связанные с изменением палеообстановки в процессе формирования месторождения (рис. 4).
Рис. 4. Индикаторы наложенных процессов окисления: сростки анапаита, самородной меди и фосфатов Fe-Ca и гетита. F-Ap – фторапатит, Ap – апатит, Cal – кальцит, Cu – самородная медь, Gt – гётит, Anp – анапаит Ca2Fe(PO4)2•4(H2O).
Главной особенностью цемента в материале изученных проб является его широкая вариативность по основным компонентам: в пробе №1 преобладают (>60%) глинисто-известковые и глинисто-сульфатно-известковые агрегаты, в пробе №2 – глинисто-известковый и фосфатно-глинисто-известковый (%), а в пробе №3 – глинисто-известковый и сульфатно-фосфатно-известковый. Среди фосфорсодержащих наиболее распространён глинисто-сульфатно-известковый цемент (P2O5 ~ 1.8-3.1 масс. %). Стоит отметить также редкие участки цементного матрикса, где содержания P2O5 достигают 8.5-17.1 масс. % (рис. 5).
Рис. 5. Различные по составу агрегаты цементных масс, фосфатов и карбонатов: Ap – апатит, F-Ap – фторапатит, Cal – кальцит, Qtz – кварц, Ca-Si-P – фосфат-кремнисто-известковистый цемент; Ca-Si-S – сульфатно-кремнисто-известковый цемент, Cal-Al-S и Cal-Al-K – глинисто-сульфатно-известковый цемент.
Применение 3D-технологии минералого-геохимических исследований позволило детально охарактеризовать минеральный состав фосфоритсодержащих руд участка Джерой Южный Джерой-Сардаринского месторождения, а также выявить их сходства и различия. Главным фосфатом во всех пробах является фторапатит. В подчиненных количествах во всех пробах встречаются апатит в различных форменных компонентах, агрегаты и сростки Fe-Ca и гетита. Для пробы №3 характерно появление минералов зоны окисления – анапаит и самородная медь.
Полученные данные вносят существенный вклад в изучение минералогии зернистых фосфоритов. Для более детального установления закономерностей распределения минералов фосфора, более точной их диагностики, а также для прослеживания динамики их поведения в процессе обогащения, будут проведены технологические исследования в Центре Исследования Минерального Сырья АО «Коралайна Инжиниринг» с последующим минералогическим изучением технологических продуктов (концентратов, промежуточных продуктов и хвостов обогащения) в ООО «ЦНТ Инструментс».