22.03.2021

Осадочные руды кремнисто-железистой формации (железистые кварцы)


Формация железистых кварцитов объединяет обширное семейство разнообразных пород, в составе которых прослои, состоящие в основном из кремнезема, чередуются с прослоями, обогащенными минералами железа. Мощность отдельных прослоев обычно измеряется от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров и в редких случаях достигает десятка сантиметров. Прослои или полоски, богатые кремнеземом, часто содержат то или иное количество рудных минералов, но могут и полностью состоять из кремнезема. Прослои, обогащенные рудными минералами, часто довольно богаты кремнеземом, но могут и на 100% состоять из рудных минералов. Такие породы часто именуются железистыми кварцитами, представляющими осадочные образования, содержащие свыше 15% железа и состоящие из чередующихся кремнистых и железистых прослоев. В большинстве случаев железистые кварциты по возрасту относятся к докембрию и встречаются как стратифицированные тела, прослеживающиеся по простиранию на расстояние до нескольких сот километров при мощности от долей метра до нескольких сот метров. С такими железистыми кварцитами часто ассоциируются высокосортные железные руды. С другой стороны, в некоторых случаях сами железистые кварциты служат объектом добычи с последующим тонким дроблением и сепарацией окисных минералов железа, в результате чего также получаются высокосортные руды.

В целом осадочное происхождение железистых кварцитов считается общепризнанным. Однако по поводу того, каким образом они формируются, существуют различные мнения. По геологическим данным установлено, что железистые кварциты формировались как осадочные образования в различных обстановках в широком возрастном диапазоне, начиная с рубежа 3, 4 млрд. лет и до самого конца докембрия или даже до начала палеозоя. Определено также, что кремнезем отлагался в виде кремня, а железо — в виде карбонатов, силикатов и окислов. В постседиментационный этап железистые кварциты испытали существенные дислокационные и метаморфические преобразования, что привело к появлению нескольких подтипов этих пород. В некоторых регионах, например в районе Ганфлинт Рейндж в Канаде, первичный минералогический состав и текстура породы сохранились очень хорошо. Породы состоят здесь из микрокристаллического кремня, сидерита и железистых силикатов, отвечающих низким ступеням зеленосланцевой фации — гриналита, миннесотаита и стильпномелана. Местами прослои кремня содержат хорошо сохранившиеся остатки микрофауны. Как в районе Ганфлинт Рейндж, так и в штате Миннесота породы содержат массу кластического материала, состоящего в основном из обломков пород (и минералов) железистых формаций. В породах наблюдается волнистая, а местами косая слоистость; в других случаях, например в составе пачки Дейдз Гордж, формации Брокман бассейна Хаммерсли в Австралии, породы железорудной формации отличаются выдержанной макро- и микрослоистостью. Степень метаморфизма пород железорудных формаций может быть любой — от зеленосланцевой до гранулитовой. Метаморфические преобразования минералогического состава и первичной текстуры приводят к формированию разнообразных пород, при этом в слабо метаморфизованных разностях железистые силикаты представлены тальком и хлоритом, а в высокометаморфизованных — железистыми амфиболом и пироксеном, причем кремнезем сохраняется в прослоях, сложенных микрокристаллическим кремнем или кварцем, размер зерен которого — миллиметры. Окислы железа в виде гематита, гетита или магнетита встречаются в зернах, размер которых варьирует от сотых до нескольких миллиметров. Карбонатные минералы — сидерит в ассоциации с доломитом и анкеритом — обычны для разностей, относящихся к зеленосланцевой фации метаморфизма. В более высокотемпературных фациях карбонаты сменяются амфиболами и пироксенами. Независимо от степени метаморфизма породы железистой формации сохраняют полосчатое сложение. Среди них выделяются кремнисто-железистая формация (собственно железистые кварциты) и кремнисто-сидеритовая железистая формация, такониты, железистые кремни, джеспилиты, итабириты, гематитовые или магнетитовые кварциты, полосчатые кварцевые железистые руды и т. п.

Различные по минералогическому составу и по степени метаморфизма породы железистой формации включают бедные железные руды, которые добываются и перерабатываются с получением высокосортного сырья. Такого рода железистые формации включают руды типа магнетитовых таконитов, джеспилитовые и итабиритовые руды, а также окисленные полосчатые железистые руды.

В некоторых случаях породы железистых формаций претерпели продолжительное и местами интенсивное выветривание. При благоприятных условиях выветривание обусловило формирование природнообогащенных руд. В других регионах при менее интенсивном выветривании происходило лишь частичное растворение и удаление безрудных компонентов, сохранение какой-то части кремнезема и частичное или полное превращение рудных минералов в гетит и гематит. Природнообогащенные железные руды можно отнести к остаточным, в которых нерастворимые окислы железа сохранились, а большая часть кремнезема, составлявшего в исходных породах от 35 до 50%, выщелочена и удалена. Возникшие таким образом руды содержат не более 8% кремнезема. Эти природнообогащенные руды, зачастую называемые рудами типа оз. Верхнего, встречаются в такой структурной обстановке, которая обеспечивала нисходящее движение подземных вод с большим дебитом. У оз. Верхнего в США природнообогащенные руды развиты в районе Месаби Рейндж до глубины около 500 футов, где они приурочены к зонам трещиноватости, по которым осуществляется циркуляция подземных вод. В районе Маркетта Рейндж в штате Мичиган подобные руды встречаются в узких зонах дробления в ядрах синклиналей или в узких трогообразных зонах, формировавшихся вдоль разломов. Руды в районе Маркетта Рейндж разрабатываются на 2,5 мили по погружению трогообразной структуры до глубины свыше 3500 футов. В большинстве случаев природнообогащенные, экономически рентабельные руды доступны для открытой добычи, так как залегают на глубинах до нескольких сот футов от дневной поверхности. Такие руды широко распространены и разрабатываются в странах Африки и Австралии, в Бразилии, Венесуэле, Канаде, Индии, США и России.

В окисленных или частично выщелоченных породах железистых формаций содержание железа может увеличиваться до представляющих практический интерес концентраций. Такие породы разрабатываются на руднике Тильден в штате Мичиган. Исследования, выполненные Горным бюро США и компанией «Кливленд клиффс айрон», привели к разработке технологической схемы, включающей тонкое дробление, селективную флокуляцию, выщелачивание карбонатных компонентов, флотацию и агломерацию, в результате чего получается высококачественная железная руда. Успешное применение подобной технологии на руднике Тильден, а также широкое распространение окисленных гетитовых и гематитовых железистых формаций позволяют считать, что в будущем, по мере истощения запасов более легко обогатимых руд и легко доступных месторождений, эти формации приобретут гораздо большее значение. Следует отметить, что в некоторых случаях породы окисленных и частично выщелоченных железистых формаций по размеру зерен и другим особенностям структуры и состава не пригодны для применяемых ныне процессов обогащения.

Природнообогащенные руды типа руд оз. Верхнего


Термин «природнообогащенные руды типа оз. Верхнего» применяется к таким рудам кремнисто-железистых формаций, которые не требуют тонкого помола, промывки и гравитационного обогащения и пригодны для металлургического передела непосредственно после дробления и классификации или простейших приемов обогащения. Под тонким помолом обычно понимается размер не более 20 меш (0,0328 дюйма, или 0,841 мм). Данное выше определение природнообогащенных руд нельзя признать вполне четким, но оно уже давно употребляется для региона оз. Верхнего в США, где в зависимости от степени природного обогащения выделяются «товарные руды» и руды, требующие некоторого обогащения.

Товарные руды объединяют несколько сортов. Все они добываются без примесей пустой породы и поступают на продажу компаниям, производящим сталь и железо непосредственно после дробления и классификации по размеру частиц. Обычно выделяются руды двух разновидностей — грубая и тонкая. Граничный размер частиц не является строго фиксированным и обычно находится в интервале от 3/ 8 до 1/4 дюйма (от 9,51 до в,35 мм). Месторождения товарных руд с достаточно крупными запасами способны конкурировать с другими источниками железных руд.

Естественно, что для оценки вероятной стоимости той или иной залежи природнообогащенных руд и пригодности руд для металлургической переработки необходимо знать содержание железа, а также состав и количество примесей. Нижний предел содержания железа в коммерческих рудах составляет около 50%, а в самых богатых оно достигает 68%. Природные руды не должны содержать больших количеств кремния, алюминия, фосфора и серы, хотя допустимые интервалы содержаний этих компонентов значительно варьируют.

Наиболее высоко ценятся руды, в которых содержится SiO2 8%, Аl2О3 1,5%, фосфора 0,18% и серы 0,1%. Марганец обычно считается для железистых руд полезной примесью и иногда обусловливает повышение цены на руду.

Химический состав (в вес. %) промышленных железных руд (содержания элементов-примесей даны по И. Оле (1972 г.) с некоторыми изменениями) приводится ниже:

Крупными поставщиками природиообогащенных руд на мировой рынок являются Австралия, Бразилия, Либерия, Мавритания и Индия. Эти руды в большинстве случаев содержат железа более 65% (в пересчете на сухое вещество), кремнезема и глинозема (вместе) менее 7%, фосфора менее 0,1%, еще меньшее количество других вредных примесей. Общие мировые запасы богатых высококачественных природнообогащенных руд в разведанных месторождениях измеряются десятками миллиардов тонн.

Магнетитовые таконитовые руды


Под магнетитовыми таконитовыми рудами понимаются полосчатые осадочные породы, принадлежащие к кремнисто-железистой формации, богатые магнетитом и пригодные для получения высококачественного концентрата путем тонкого измельчения и магнитной сепарации. Термин «таконитовая руда» впервые появился в штате Миннесота и применялся вначале лишь к специфическому типу железистых кварцитов, распространенных в районе Месаби Рейндж, но со временем под таконитами стали понимать все железные руды, которые можно рентабельно обогащать с помощью магнитных методов. Термин «таконитовая руда» зачастую применяется вместо термина «магнетитовая таконитовая руда». Петрографически магнетитовые такониты весьма разнообразны, объединяя породы, метаморфизованные в интервале от зеленосланцевой до гранулитовой фации. Если метаморфизм достигает гриналитовой фации, то такая полностью перекристаллизо-ванная порода называется «итабиритом». В штате Миннесота (район Месаби Рейндж) в зависимости от степени метаморфизма выделяются следующие разновидности: 1) магнетит-халцедон-кварц-миннесотаит-стильпномелан-гриналитовые; 2) магнетит-кварц-амфиболовые (обычно грюнерит-кумминготонитовые); 3) магнетит-кварц-пироксеновые (обычно геденбергит и феррогиперстен). Магнетитовые таконитовые руды известны также под названием полосчатых кварцевых руд, или магнетитовых кварцитов, или маг-нетитовых железистых кварцитов. Возраст их колеблется от 3,4 до 1,9 млрд. лет (архей — средний протерозой).

В зависимости от степени метаморфизма меняется текстура и размер зерен таконитов. Для промышленности пригодны лишь такониты, которые обладают высокой степенью высвобождаемости магнетитовых зерен из руды тонкого помола. В таконитах Месаби Рейндж извлечение магнетитовых зерен из помола 270 меш (0,053 мм) составляет около 90%, повышаясь до 95% в помоле 325 меш (0,044 мм). На месторождении Эмпайр для 90%-ного извлечения необходимо измельчение до 500 меш. Эта цифра является граничной с точки зрения рентабельности производства концентрата, которое требует классификации по размерам и пеллетизации, что требует помола от 60 до 80% рудной массы до 325 меш (0, 044 мм). Для получения окатышей необходимо еще более тонкое измельчение.

В 1974 г. среднее содержание извлекаемого магнетита (по весу) в коммерческих таконитовых рудах района Месаби Рейндж находилось примерно на уровне 33%, что отвечает 24% содержания магнетитового железа в сырой руде. Допускаются значительные колебания содержаний извлекаемого магнетита в зависимости от специфики последующей технологии при нижнем пределе 20%. Следует отметить, что нижний предел содержаний извлекаемого магнетита в сырых рудах не является постоянной величиной и устанавливается в основном в зависимости от требований данного обогатительного комбината или определяется спецификой состава добываемых руд.

Наиболее высококачественные пеллетизированные концентраты, производимые ныне из таконитов района Месаби Рейндж, содержат Fe около 64%, SiO2 5,5%, Аl2O3 0,2%, P 0,015%, S 0,03% и влаги 2,5%. Пеллетизированный концентрат, производимый в районе оз. Верхнего, содержит Fe от 50,6 до 65,9%, SiO2 от 3,6 до 8,6%, Al2O3 от 0,15 до 0,85%, P от 0,008 до 0,028%, S от 0,001 до 0,004% и влаги от 2,5 до 3,25%. Пеллеты с содержанием железа 60,5% находятся на грани приемлемого рынком качества концентрата. Так как обогащение магнетитовых таконитов подразумевает очень тонкое измельчение, то обычным методом агломерации является пеллетизация концентрата.

Магнетитовые таконитовые руды добываются в штатах Миннесота, Мичиган, Висконсин (район оз. Верхнего) и Вайоминг в США, а также на месторождениях Адамс, Гриффит, Мус Маунтин и Шерман в Канаде, Сюдварангер в Норвегии, на нескольких месторождениях Центральной Швеции, на месторождениях железистых кварцитов Криворожского бассейна, Кольского полуострова и Курской магнитной аномалии и на других месторождениях России.

Джеспилитовые руды


Термин «джеспилитовая руда» применяется к рудам кремнисто-железистых формиций, состоящим из существенно кварцевых прослоев и прослоев, обогащенных гематитом. Первые сложены в основном микрокристаллическим или более полно раскристаллизованным кварцем, вторые — стально-серым мелкозернистым, иногда блестящим гематитом. Обычно в небольших количествах в породах присутствуют силикаты железа и магнетит. Кварцевые прослои обычно красного либо красно-коричневого цвета из-за тонкой примеси гематита. Содержание железа в джеспилитах составляет от 15 до 55%, а кремнезема — не менее 20%. Джеспилиты районов Урукум в Бразилии и Мутум в Боливии содержат от 45 до 55% железа. В Саудовской Аравии в районе Вади Сававин содержание железа в джеспилитах колеблется от 40 до 50%. К джеспилитовым рудам относятся месторождения, известные под именем «Мичиган Джасперс». Эти руды добывались на рудниках Гумбольт и Рипаблик в районе Маркетта Рейндж в штате Мичиган. Джеспилиты также встречаются в районах Вермильон Рейндж (штат Миннесота), Блек Хиллз (штат Южная Дакота) в США, а также в районах Юкон и Снейк Ривер Рейндж в Канаде. Возраст джеспилитовых железистых формаций колеблется от архейского до поздне-докембрийского.

Успешная разработка и производство высококачественного пеллетизированного концентрата были осуществлены лишь на месторождениях типа Мичиган Джасперс. В джеспилитах этого типа силикатные прослои состоят из мелкозернистого кварца, а рудные— из тонкокристаллического гематита (спекулярита). Такая структура позволяет «раскрыть» руды, высвобождая железо, уже при измельчении от 60 до 140 меш (2,250 — 0,105 мм). Обычно столь благоприятные по структуре руды встречаются редко. Обычно для того, чтобы обеспечить эффективное высвобождение гематита, требуется измельчение с получением 90% и более фракции 500 меш. Значительный прогресс в использовании мелкозернистых джеспилитов был достигнут на рудниках Эмпайр Таконит и Тильден ОКСИБИФ в штате Мичиган, где осуществляется измельчение с получением продукта, содержащего примерно 90% фракции 500 меш.

Итабиритовые руды


Термин «итабиритовая руда» применяется к макрокристаллическим породам железистой формации, состоящим в основном из гематита и сахаровидного кварца, с примесью магнетита или мартита и небольшого количества силикатных минералов. Впервые он был применен в Бразилии для тонкослоистых и слоистых пород, состоящих из прослоев, сложенных либо кремнеземом (гранулированным кварцем с примесью окислов железа), либо окислами железа. Содержание железа в итабиритах находится обычно в пределах 25—50%, а размер зерен от 10 до 20 меш (2—0,841 мм), иногда до 200 меш (0,024 мм). В общем итабиритовые руды — это перекристаллизованные полосчатые породы кремнисто-железистой формации, встречающиеся в виде пластов и стратифицированных залежей мощностью от нескольких метров до нескольких сот местров и протяженностью в десятки километров. В регионах, сложенных сильно метаморфизованными породами, итабириты часто ассоциируются с гнейсами, сланцами, кварцитами и мраморами.

Итабириты широко распространены в Бразилии, Венесуэле, Канаде (Квебек и Лабрадор), Сьерра-Леоне, Либерии, Анголе и Намибии. В Бразилии, а местами в Венесуэле встречаются выветрелые дезинтегрированные итабириты, прослеживающиеся до глубины около 100 м. Запасы таких потенциально обогащенных итабиритовых руд, пригодных для открытой разработки, чрезвычайно велики. В больших масштабах руды добываются и перерабатываются на квебекских и лабрадорских месторождениях в Канаде и на месторождении Марампа в Сьерра-Леоне. Руды этого типа требуют измельчения и обогащения. Обычно они поступают на рынок в виде концентратов; часто концентрат пригоден для производства пеллет.

Концентраты, полученные из итабиритовых руд, обычно богаты железом и бедны примесями. Для примера приведем состав концентрата (в %), получаемого в Квебеке (район Файр Лейк): Fe — 64,4, SiO2 — 5, P — 0,006, Al2O3 — 0,22, S — 0,003 и влаги — 2,95.

Окисленные полосчатые руды (тип «ОКСИБИФ»)


На руднике Тильден и заводах в районе Маркетта Рейндж в штате Мичиган в качестве сырой руды используются богатые гематитом и гетитом полосчатые породы кремнисто-железистой формации. Руды, добываемые на руднике Тильден, окислены и слегка выщелочены. Первичные породы, по-видимому, представляли собой полосчатые кремнисто-сидеритовые разности. Железистая формация района рудника Тильден сходна с гематитовыми и гетитовыми формациями других регионов. Выделения гематита и гетита очень малы по размерам. Степень насыщенности ими рудных полосок различна. Безрудные полоски состоят из мелко- до микрокристаллического кварца либо кремня. Сходные породы называются железистыми кремнями, окисленными железистыми кварцитами и окисленными таконитами.

Лабораторные исследования указывают на широкие колебания тех свойств гематит-гетитовых железистых кварцитов, которые определяют возможность получения концентрата. Из одних разностей окисленных руд концентрат получается, из других — нет. Общепринятой терминологии для тех и других не существует. В данной работе употребляется буквосочетание «ОКСИБИФ», происходящее от слов «окисленная полосчатая железистая формация» («oxidized banded iron formation»), для обозначения гематит-гетитовых кремнисто-железистых пород, потенциально пригодных для производства концентрата.

Руды типа «ОКСИБИФ» представляют довольно новый тип железорудного сырья, пригодного для получения концентратов. На руднике Тильден руды подвергаются измельчению до получения продукта, содержащего около 90% фракции 500 меш. Затем получается концентрат с помощью селективной схемы (флокуляция — удаление углекислоты — флотация), разработанной специально для этих руд Горным бюро США и компанией «Кливленд клиффс Айрон». Качество руд типа «ОКСИБИФ» можно оценить только после опробования и технологических испытаний. Руды «ОКСИБИФ» рудника Тильден содержат около 35% железа. В пеллетизированном концентрате содержится (в %); Fe — около 63, SiO2 — 5,9, Al2O3 — 0,7, P — 0,38, Mn — 0,1, S — 0,001, влаги — 2,7.

Сидеритовые руды


Стратиформные месторождения массивных сидеритовых руд, состоящих из мелких зерен сидерита, ассоциируются с вулканитами среднего — кислого состава и слоистыми породами кремнисто-железистой формации в округе Мичипикотен провинции Онтарио в Канаде. Линзовидные залежи сидерита достигают 1000 м по длине при максимальной мощности 106 м. Обычно мощность линз менее 60 м. Сидеритовые залежи подстилаются риолитовыми и дацитовыми туфами, брекчиями и лавами и перекрываются пиритоносным горизонтом или горизонтом, состоящим из сидеритизированного пирита мощностью от 2 до 9 м. Выше следует пачка слоистых кремней мощностью 30—60 м, а затем андезитовые лавы. Эти месторождения архейского возраста существенно отличаются от более обычных для докембрия месторождений, в рудах которых перемежаются сидеритовые и кремнистые прослои мощностью от долей сантиметра до нескольких сантиметров. В других районах провинции Онтарио сидеритовые месторождения с рудами, содержащими большое количество различных примесей, ассоциируются с зеленокаменными поясами. Руды единственного промышленного месторождения в округе Мичипикотен содержат (в %): карбонатное железо — 36, CaO — 2,3, MgO — 5,8, SiO2 — 7,5, Mn — 2 и P — 0,1. Эти руды в значительной мере самоплавкие. Руды обжигаются и шлакуются для удаления CO2, в результате чего получается товарный продукт, содержащий (в %): Fe — около 50—51, Mn — 2,9, SiO2 — 11, CaO — 3,3 и MgO — 7,4.

Сидеритовые руды пользуются ограниченным распространением в архейских зеленокаменных поясах Канады и неизвестны в других регионах мира, но они представляют определенный интерес как возможный источник сырья.

Бурожелезняковые руды


Докембрийские месторождения бурожелезняковых руд объединяют целую группу объектов со слоистыми железными рудами, переслаивающимися с песчаниками, сланцами и реже карбонатными породами. Наиболее крупные месторождения встречаются в районах Констанс Рейндж, Ропер Ривер и Яампи Саунд в Австралии. Два первых района имеют много общих черт с палеозойскими и мезозойскими месторождениями бурожелозняковых руд. Руды состоят здесь из оолитов, сложенных гематитом, сидеритом и шамозитом, цемента сходного состава с примесью кварца и карбоната микрокристаллического сложения. Наиболее высококачественные руды этих месторождений содержат (в %): Fe — от 42 до 54, SiO2 — 4—8, P — 0,01—0,2, Al2O3 — 0,7—2,2, S — 0,04—0,005, 12,6—30% приходится на потери при прокаливании. В районе Яампи Саунд пласты гематитовых руд, иногда имеющие конгломератовидное сложение и ассоциирующиеся с гематитовыми песчаниками, заключены в толще кварцитов, песчаников, конгломератов и сланцев. В этих гематитовых рудах наблюдаются волноприбойные знаки и косая слоистость, присутствуют округлые обломки зерен кварца, циркона, турмалина. Все это свидетельствует о кластогенной природе руд данных месторождений. Из добываемых в районе Яампи Саунд руд получается товарный продукт с содержанием (в %): Fe — 57—67, SiO2 — 1,5—6, Al2O3 — 1,2—6,0, P — 0,02—0,05, TiO2 — 0,02—0,07 и S — 0,002—0,05. По всей вероятности, докембрийские бурожелезняковые руды менее фосфористы, чем фанерозойские, хотя это нельзя считать еще общим правилом.

Возраст австралийских месторождений района Яампи Саунд примерно 1800 млн. лет, двух других — 1400 млн. лет. Бурожелезняковые руды в различных регионах мира встречаются на протяжении всей геологической истории — от докембрия до кайнозоя. Докембрийские красноцветные толщи, не изученные в отношении бурожелезняковых руд, заслуживают постановки специальных работ.

Магматические руды


Выделяются два типа докембрийских железных руд магматического происхождения — титансодержащие магнетитовые руды и руды типа Кируна. Они значительно отличаются друг от друга по генезису, а также по геологической ситуации и по ассоциации с теми или иными изверженными породами; отличны они и по условиям добычи и характеру использования. Первые обычно связаны с габброидными породами и, по-видимому, образовались в процессе кристаллизации вмещающих их габбро. Вторые наблюдаются в составе интрузивных тел, ассоциирующихся с гранитами и сиенитами. Титансодержащие магнетитовые руды не имеют существенного значения как источник железа, но могут представлять большой интерес для извлечения титана и ванадия. Руды типа Кируна интенсивно эксплуатируются в Швеции и в меньшем масштабе в штате Миссури в США.

Железо-титан истые магнетитовые руды


Для железо-титанистых магнетитовых руд, называемых в некоторых работах рудами типа Таберг, характерна ассоциация с габбро и анортозитами; встречаются они в виде стратиформных и вкрапленных руд. Бушвельдский комплекс в Южной Африке может служить примером магматических образований, которые благоприятствуют формированию стратиформных железо-титанистых магнетитовых руд в пределах обширных и дифференцированных массивов. Железо-титанистые магнетитовые руды образуют здесь пластообразные залежи в верхней части Главной зоны, сложенной в основном габбро и анортозитами, а также в нижней части Верхней зоны, образованной габбро в ассоциации с анортозитами, троктолитами и ферродиоритами.

Железо-титанистые магнетитовые руды, как следует из самого названия, зачастую обогащены титаном и в некоторых регионах добываются в качестве сырья для титана. Примерами могут служить месторождения Санфорд Лейк в США и Аллард Лейк в Канаде. Месторождения железо-титанистых магнетитовых руд часто содержат ванадий, и некоторые из них являются его потенциальными источниками. Названные месторождения Северной Америки богаты ильменитом, который является источником для получения титана; здесь также производится магнетитовый концентрат. В большинстве случаев железо-титанистые магнетитовые руды слишком обогащены TiO2, чтобы их можно было использовать в обычном мартеновском процессе. В промышленности обычно используются руды со значительно меньшим содержанием TiO2, хотя в некоторых случаях применяются руды с 1—2% TiO2, а в электрометаллургии — руды, содержащие несколько больше 2% TiO2. Железо-титанистые магнетитовые руды обнаруживают значительные колебания состава. Руды месторождения Таберг в Швеции содержат (в %): Fe — около 31, TiO2 — 5—6, SiO2 — 20, Mg — 18; месторождения Аллард Лейк в Квебеке: Fe — 36—40, TiO2 — 32—35; месторождения Сэнфорд Лейк: TiO2 от 9 до 30, а титанистого магнетита от 60 до 75.

Месторождения железо-титанистых магнетитовых руд, приуроченные к габбро-амортозитовым комплексам, обнаружены в комплексе Дулуг в Миннесоте, в штатах Нью-Йорк, Висконсин и Вайоминг, а также в районе Отаммаки (Финляндия), Keганта (Танзания) и на Урале в России.

Руды типа Кируна


В Северной Швеции в районе Кируна массивные магнетитовые руды разрабатываются уже в течение многих лет. Руды типа Кируна приурочены к богатым магнетитом интрузивным телам гранито-сиенитового состава. Месторождения представлены сплошными пластообразными или жилообразными рудными телами, содержащими значительное количество апатита. Контакты с вмещающими породами обычно резкие. Некоторые месторождения рассматриваемого типа достигают очень больших масштабов. Само рудное тело Кируна имеет длину свыше 4 км, ширину около 90 м и прослежено на глубину около 1 км. Руды содержат (в %): Fe — от 60 до 65, SiO2 — 2,5—5, P — 0,07—1,55, CaO — 1—5. Подобное же месторождение обнаружено в районе Пи Ридж в штате Миссури в США. Оно приурочено к интрузиву, внедрившемуся в лавы кислого состава, и представлено линзовидным телом около 1000 м длины, 180 м ширины, прослеженным на глубину около 600 м от контакта докембрийских и кембрийских образований. Руды сложены мелкозернистым магнетитом с примесью гематита, аппатита, пирита и кварца. Руды обогащаются с помощью магнитной сепарации, и из них получается товарный продукт, содержащий (в %): Fe — 67, SiO2 — 1, P — 0,075, A2O3 — 0,3, CaO — 0,25.

Докембрийские руды типа Кируна известны лишь в двух регионах — в Северной Швеции и в штате Миссури в США. На большинстве рудников ныне ведется шахтная добыча, что может неблагоприятно сказываться на рентабельности месторождений. Высокая себестоимость добычи и высокая фосфористость руд, требующих обогащения и пеллетизации для получения товарного продукта, являются важными факторами при оценке руд типа Кируна.

Метаморфические руды


В данной работе термин «метаморфические руды» применяется к пластообразным либо линзовидным залежам, обогащенным магнетитом и гематитом. В США месторождения метаморфических руд наиболее широко представлены в пределах Адирондакского докембрийского массива в штатах Нью-Йорк и Нью-Джерси. Большинство этих месторождений невелики по масштабам. В наиболее крупном, отрабатываемом на руднике Бенсон в штате Нью-Йорк, рудное тело около 3 км длины при ширине от 25 до 120 м в течение 1944—1978 гг. разрабатывалось до глубины 75—90 м; в настоящее время месторождение не разрабатывается. Рудные тела представлены магнетит- и гематитсодержащими силлиманитовыми и гранатовыми гнейсами, а также гранито-гнейсами, несущими до 22—23% железа. В других месторождениях, таких, как Порт Генри (штат Нью-Йорк) или Хоум (штат Нью-Джерси), руды содержат от 25 до 50% железа в пластообразных телах мощностью до 10 м.

В тех регионах, где имеются более крупные и богатые месторождения руд иного типа, метаморфические руды не имеют практического значения.

Контактово-метасоматические руды (типа горы Магнитной)


В приконтактовых зонах некоторых интрузий, особенно с карбонатными породами, могут образовываться магнетит-гематитовые месторождения метасоматического типа. Железные руды такого типа обычно классифицируются как контактово-метасоматические, или скарновые, типа горы Магнитной. Контактово-метасоматические руды приурочены к породам разного возраста — от докембрийского до кайнозойского. В Северной Америке в настоящее время месторождения данного типа не играют сколько-нибудь существенной роли, хотя в Канаде с 1955 г. до недавнего времени функционировали два рудника — Мрамора в провинции Онтарио и Хилтон в провинции Квебек.

На примере месторождения Мрамора можно представить общую геологическую ситуацию, характерную для канадских месторождений рассматриваемого типа. Железные руды этого месторождения содержат около 35—40% железа и состоят из магнетита, пироксена, амфибола, граната, хлорита, талька эпидота с примесью пирита и пирротина. Рудное тело, приуроченное к толще мраморов, амфиболитов и гранито-гнейсов, интрудированных габбро, диоритами, сиенитами и гранитами, имеет в длину около 730 м, в ширину 120 м и разрабатывалось открытым способом. Руды измельчались, обогащались магнитной сеперацией и агломерировались с получением товарного продукта, содержащего (в %): Fe — около 65, SiO2 — 3,8, P — 0,006, Al2O3 — 6, CaO — 1,5, Mg — 1,25, S — 0,008. Несколько неразрабатывавшихся скарновых магнетитовых месторождений известно на юге-востоке провинции Онтарио, на юго-западе Квебека в Канаде и в Адирондакском массиве США. Ввиду малых масштабов все эти месторождения не эксплуатируются.

Для получения товарного продукта руды контактово-метасоматических месторождений, как правило, требуют обогащения, что, однако, не представляет сколько-нибудь сложной проблемы. Месторождения этих руд в Канаде и США малы по размерам, но в других регионах, сложенных докембрием, контактово-метасоматические месторождения могут играть более существенную роль.





Яндекс.Метрика