Анотація до роботи:

Ковальчук Л.М. Технологічна мінералогія гранат-вмісних сланців Ганнівського родовища Криворізького басейну.– Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата геологічних наук за спеціальністю 04.00.20 – мінералогія, кристалографія.– Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 2003.

Розглянуто локалізацію, морфологію покладів гранат-вмісних сланців, їх мінералогічну зональність, морфології і анатомію кристалів гранату, особливості поведінки гранату та інших породоутворюючих мінералів у процесі збагачення гранат-вмісних сланців. Виділено два типи гранат-вмісних сланців – невивітрені і вивітрені їх відміни. Доведено, що за мінералогічними показниками оптимальною технологією збагачення невивітрених гранат-вмісних сланців є комбінована магнітно-гравітаційна. Для вивітрених більше відповідає – гравітаційна. Результати мінералого-технологічних експериментів показали, що за тріщинуватістю, вмістом гранату, гранулометричним складом, та іншими параметрами гранатовий концентрат Ганнівського родовища відповідає вимогам світового ринку.

Ганнівське родовище Криворізького басейну з початку 70-х років 20-го століття розробляється Північним гірничозбагачувальним комбінатом як залізорудне. Протягом останніх років у межах продуктивної і вміщуючої товщ родовища було виявлено низку проявів металевих і неметалевих корисних копалин. Однією з них є гранат-вмісні сланці. Результати дослідження їх технологічної мінералогії дозволили автору дисертації зробити наступні висновки:

1. Гранат-вмісними сланцями складені перший і третій-п’ятий сланцеві горизонти, які підстеляють продуктивну залізорудну товщу Ганнівського родовища. Обидва горизонти складені п’ятьма мінеральними різновидами сланців, пласти яких, формуючи мінералогічну зональність горизонтів, закономірно змінюють один одного у напрямку від їх периферії до центральних зон: сланці гранат-біотит-кварц-кумінгтонітові (вміст гранату 8-12 об’ємн.%), сланці кумінгтоніт-гранат-кварц-біотитові (15-20%) сланці гранат-кварц-біотитові (20-30%), сланці гранат-мусковіт-кварц-біотитові (15-20%) і сланці ставроліт-кварц-двослюдяні з гранатом (0,5-5 об’ємн.%).

2. В межах верхніх гіпсометричних горизонтів родовища (від +45 м до +96 м) гранат-вмісні сланці зазнали гіпергенних змін. Процес вивітрювання сланців полягав у заміщені на перших стадіях біотиту і кумінгтоніту хлоритом, селадонітом і більш рідкісним стильпномеланом. Гранат на початкових стадіях вивітрювання сланців зберігав стійкість і помітних змін у його кристалах і агрегатах не спостерігається. На подальших стадіях вивітрювання хлорит, селадоніт, стильпномелан заміщувались прихованокристалічним агрегатом дисперсного гетиту і каоліниту. Одночасно відбувалось вивітрювання гранату шляхом заміщення його спочатку хлоритом, а потім агрегатом дисперсного гетиту і каоліниту.

3. Особливості мінералогічних змін сланців обумовили існування двох зон вивітреної гранатової сировини. На гіпсометричних рівнях від +45 м до +72 м обох сланцевих горизонтів родовища існує зона так званих "напівокислених" гранат-вмісних сланців. В межах цієї зони крім зазначених мінералогічних змін сланців спостерігається також послаблення поверхонь зростання кристалів гранату з вміщуючими їх кристалами і агрегатами силікатів, які складають основну тканину сланців. Це обумовлює полегшене "розкриття" кристалів гранату при підготовці гранатової сировини до збагачення.

4. На рівні верхніх гіпсометричних горизонтів родовища (+84 м і +96 м) гранат-вмісні сланці інтенсивно вивітрені. Процес розкладу і дезинтеграції мінералів тут захопив також кристали гранату. Сланці цього гіпсометричного рівня не можуть розглядатися як гранатова сировина.

5. Хімічний склад гранату відповідає альмандину з домішкою піропового, андрадитового, спесартинового, гросулярового, скіагітового, хогаритового фіналів. Твердість гранату коливається в межах від 11500 до 13000 МПа, густина – від 4000 до 4260 кг/м³.

6. Мінералого-технологічне дослідження не вивітрених сланців п'яти мінералогічних різновидів з врахуванням даних попередніх досліджень дозволило виділити в якості першосортної гранатової сировини гранат-кварц-біотитові сланці, а також близькі до них за мінералогічними ознаками більш слабко поширені гранат-мусковіт-кварц-біотитові сланці. Ставроліт-кварц-мусковіт-біотитові сланці, які складають центральні зони першого і третього-п'ятого сланцевих горизонтів через незначний вміст гранату і незначний розмір його кристалів (переважно, до 0,5 мм) не можуть бути віднесені до цієї групи сланців. Але оскільки їх пласти залягають серед пластів сланців цих мінеральних різновидів, їх селективний видобуток не може бути визнаний доцільним.

7. До низькосортної гранатової відносяться гранат-біотит-кварц-кумінгтонітові і кумінгтоніт-гранат-кварц-біотитові сланці периферійних зон обох сланцевих горизонтів. Для цих порід характерні значні розміри кристалів гранату (від 5-7 до 20-30 мм, іноді до 70 мм); інтенсивна їх тріщинуватість; складність поверхонь зростання кристалів гранату з кристалами кварцу, кумінгтоніту, біотиту; наявність у кристалах гранату великої кількості пойкілобластів кварцу, кумінгтоніту, біотиту, магнетиту та інших мінералів; неідеальність форми кристалів; значна розповсюдженість складних за формою агрегатів гранату і незначна кількість монокристалів. Ці мінералогічні показники обумовлюють неможливість одержання концентрату з вмістом гранату понад 80-82 мас.% при виході концентрату 8-9%.

8. Результати попередніх мінералого-технологічних досліджень автора дисертації дозволили виділити два типи гранатової сировини: І – гіпергенно незмінені і ІІ – помірно вивітрені гранат-вмісні сланці. Для кожного типу виділяються по два мінералого-технологічних сорти сланців – 1 – суттєво біотитові, мусковіт-біотитові (високоякісна гранатова сировина) і 2 – суттєво кумінгтонітові, кумінгтоніт-біотитові (низькосортна сировина). Детальні мінералого-технологічні виконувались з високоякісною сировиною обох типів.

9. Подрібнення невивітрених гранат-вмісних сланців виконувалось за декількома схемами. За мінералогічними даними, оптимальною була визнана крупніють продукту подрібнення -2,0 мм. Присутність у продукті подрібнення мінералів зі значною різницею у значенні густини (гранат, магнетит – мусковіт, біотит, кварц), ступеню досконалості спайності (біотит, мусковіт, кумінгтоніт – кварц, магнетит, гранат), питомої магнітної сприйнятливості (магнетит – гранат – біотит, кумінгтоніт, мусковіт) обумовила вибір комплексної магнітно-гранвітаційної технології збагачення гранатової сировини цього типу з використанням води. Вміст гранату в концентраті склав 95-96 мас.%, вихід його – 16,1%, вилучення гранату до концентрату – 62,4 мас.%.

10. Тріщинуватість часток гранату (важливий мінералогічний показник абразивних матеріалів) з концентрату, одержаного шляхом збагачення невивітреної сировини Ганівського родовища є проміжною між відповідними показниками концентратів кластогенних Emerald Creek, Bengal Bay і ультарметаморфічних (Заваллівське, Іванівське) родовищ. Узагальнений показник тріщинуватості становить, відповідно, 2,7-4,2 мм^–1; 0,4-2,1 мм^–1 і 3,9-7,8 мм^–1.

11. Подрібнення вивітрених гранат-кварц-слюдяних сланців виконувалось з використанням різних механізмів; кінцева крупніють матеріалу, яка була обрана з врахуванням крупності кристалів гранату в сланцях, становила –3,0 мм. Перед збагаченням матеріал крупності +3,0 мм і –0,5 мм був відділений від основного продукту і через низький вміст кондиційних часток гранату був спрямований у відходи збагачення. Збагачення продукту подрібнення вивітреної гранатової сировини проводилось окремо для гранулометричних фракцій –3,0+2,0 мм, -2,0+1,0 мм, -1,0+0,5 мм з використанням безводних технологій. Був одержаний концентрати з вмістом гранату 98-99,5 мас.% при виході його до 10%.

12. Тріщинуватість кристалів гранату з концентрату, одержаного шляхом збагачення вивітреної гранатової сировини родовища, становила 1,33-2,92 мм^–1.

13. Результати мінералого-технологічних досліджень гранат-вмісних сланців Ганнівського родовища свідчать, що з цих порід можливе одержання високоякісного концентрату з вмістом гранату від 95-96 мас.% (невивітрені гранат-вмісні сланці) до 98-99 мас.% (вивітрені відміни сланців). За основними показниками (твердість гранату, розмір часток, ступінь їх тріщинуватості тощо) гранатовий концентрат Ганнівського родовища відповідає вимогам світового ринку.

Публікації автора:

1. Евтехов В.Д., Ковальчук Л.Н., Ламрани О. Гранат-содержащие сланцы северного района Кривбасса – перспективное сырье для получения абразивного граната / Основные направления развития Горно-промышленого комплекса (ГПК) Украины в условиях перехода к рыночной экономике. Материалы докладов научно-практической конференции // Кривой Рог, 1998.– С. 44.

2. Ковальчук Л.Н., Евтехов В.Д. Минералогическое обоснование процесса подготовки гранат-содержащих сланцев к обогащению // Відомості Академії гірничих наук України.– 1997.– №4.– С. 49-51.

3. Ковальчук Л.Н., Евтехов В.Д. Минералогические особености процесса дробления гранат-содержащих сланцев Анновского месторождения Кривбасса // Сборник научных трудов Национальной горной академии Украины.– 1999.– Т. 2, №6.– С. 151-154.

4. Ковальчук Л.Н., Евтехов В.Д. Минералогические закономерности гравитационного обогащения гранат-кварц-биотитовых сланцев Северного района Кривбасса (без применения воды) // Геолого-мінералогічний вісник Криворізького технічного університету.– 1999.– №1.– С. 36-41.

5. Ковальчук Л.М., Євтєхов В.Д. Гранат – перспективна мінеральна сировина Криворізького басейну / Геологічна наука та освіта в Україні на межі тисячоліть: стан, проблеми, перспективи. Матеріали конференції, присвяченої 55-річчю геологічного факультету Львівського національного університету ім. Ів. Франка // Львів, 2000.– С. 34-35.

6. Ковальчук Л.Н., Евтехов В.Д. К минералогии гравитационного обогащения гипергенно измененных гранат-содержащих сланцев Анновского месторождения Кривбасса // Геолого-мінералогічний вісник Криворізького технічного університету.– 2000.– №1-2.– С. 72-76.

7. Ковальчук Л.М. Деякі риси геології і прикладної мінералогії Ганнівського родовища абразивного гранату // Науковий вісник Національної гірничої академії України.– 2000.– №4.– С.18-19

8. Ковальчук Л.Н., Евтехов В.Д. Гранат-вмісні сланці – перспективна мінеральна сировина Криворізького басейну / Громадянська ініціатива інтелігенції Кривбасу у формуванні культурно-індустріального обличчя регіону в ХХІ сторіччі. Матеріали І Міської конференції інтелігенції Кривбасу // Кривий Ріг: Мінерал, 2001.– С. 113-116.

9. Ковальчук Л.Н., Евтехов В.Д., Дударь Л.Т. Минералогия гравитационного обогащения невыветренных гранат-содержащих сланцев Анновского месторождения Кривбасса // Геолого-мінералогічний вісник Криворізького технічного університету.– 2001.– №2.–С. 11-20.

10.Ковальчук Л.Н., Евтехов В.Д. Минералогическое обоснование технологии производства гранатового концентрата из вскрышных пород Кривбасса / Проблемы развития Криворожского железорудного бассейна // Кривой Рог, 2002.– С. 59.