СВИНЦОВО-ЦИНКОВЫЕ РУДЫ

В природе известно 180 минералов свинца и около 60 минера­лов цинка.

Наиболее распространенные промышленные минералы — гале­нит и сфалерит (табл. 18), на их долю приходится свыше 90 % за­пасов и добычи соответственно свинца и цинка. Церуссит и смит-сонит — главные минералы окисленных руд этих металлов. В при­роде свинец и цинк обычно находятся совместно.

Все свинцово-цинковые руды комплексные, кроме свинца и цин­ка они часто содержат S, Сu, As, Sb, Sn, Аu, Ag, Bi, Se, Те, Cd, In, Ga, Ge, TI. Вредные примеси в руде As, Sb. Галенит обычно яв­ляется концентратором серебра, которое присутствует в нем в виде-изоморфной примеси или микроскопических включений минералов: серебра (акантита, фрейбергита, теллуридов и др.). Сфалерит ос­новной концентратор Cd (до 0, 1 %), часто In, Ga, Ge (до 10^-2 %);, обычно содержит изоморфную примесь Fe (до 20%), иногда Мn, Hg. Марматит — богатый железом сфалерит темного цвета, клей-офан — светлый сфалерит, почти не содержащий примесей, прши-брамит — богатый кадмием (до 5%) сфалерит.

В настоящее время при комплексной переработке полиметал­лических руд попутно извлекается 17 элементов, что дает почти треть прибыли. При обогащении таких руд рассеянные элементы распределяются по продуктам обогащения (табл. 19). Накопление в отвальных хвостах больших количеств рассеянных элементов позволяет предполагать присутствие микроскопических выделений минералов этих металлов, которые, вероятно, пропускаются при минераграфических исследованиях. Самостоятельные минералы устанавливаются для теллура, висмута, серебра, золота.

По степени окисления свинцово-цинковые руды подразделяют­ся на три типа: сульфидные, смешанные и окисленные. Для сульфидных руд содержание свинца в оксидной форме менее 15 %, цинка менее 10%; для смешанных — соответственно 16—50% и 11—50 %, окисленных — более 50 % оксидного свинца и цинка [8].

Полиметаллические руды подвергаются обогащению, в основ­ном флотации. В результате обогащения получают свинцовый и цинковый, часто медный, пиритный, баритовый, иногда флюорито-вый или оловянный концентраты.

В СССР главное промышленное значение имеют месторожде­ния свинца и цинка следующих типов: фанерозойские колчеданно-полиметаллические в вулканогенно-осадочных породах, свинцо­во-цинковые стратиформные в карбонатных породах, скарновые-свинцово-цинковые [8].

Колчеданно-полиметаллические месторождения наиболее рас­пространены в СССР и являются главными по запасам и добыче-свинца и цинка; стратиформные - занимают важное место по за­пасам и добыче свинца. В скарновых месторождениях также сосре­доточены значительные запасы свинца и цинка, и добыча из них значительна [31, 35]. За рубежом наибольшее значение имеют ме­сторождения двух типов: свинцово-цинковые стратиформные и кол­чеданно-полиметаллические в терригенных толщах [31].

Руды колчеданно-полиметаллических месторождений в вулка­ногенно-осадочных породах. Типичными представителями место­рождений этих руд являются месторождения Рудного Алтая: Лениногорское и Зыряновское рудные поля, Тишинское, Белоусовское-и др. Генезис руд — вулканогенный, гидротермально-осадочный.

Колчеданно-полиметаллические руды залегают большей частью согласно в осадочно-вулканогенных, вулканогенных и осадочных породах в основном палеозойского возраста. Руды локализованы в кварцевых, серицит-кварцевых, реже серицит-хлорит-кварцевых или барит-кварцевых метасоматитах, которые образовались вслед­ствие замещения кислых туфов, эффузивов, алевролитов, в мень­шей степени — глинистых сланцев.

Главные рудные минералы: сфалерит, галенит, пирит, халько­пирит. Содержание халькопирита изменчиво, часто он имеет не­значительное распространение. Пирит составляет до 50 % общего количества сульфидов, галенит 1—4%, сфалерит 8—20%, халь­копирит 1—10%. Второстепенные рудные минералы: тетраэдрит, теннантит, пирротин, иногда борнит; редкие — арсенопирит, теллуриды Pb, Bi, Au (гессит, алтаит, тетрадимит), золото и серебро -самородное, акантит, сульфосоли Ag, Pb, Bi, моусонит, станноидит; гипергенные (вторичные) — церуссит, англезит, смитсонит, гётит, каламин, миметезит, пироморфит, плюмбоярозит, свинецсодержащие гидроксиды железа, халькозин, ковеллин, малахит и др.

Главные нерудные минералы: кварц, серицит, барит, хлорит, кальцит, доломит, глинистые минералы.

Наиболее характерные попутные элементы представлены Au, Ag, Те, Se, Cd. Золото образует микроскопические выделения в ру­де, а также содержится в пирите и халькопирите. Серебро содер­жится в галените и блеклых рудах, а также присутствует в виде микроскопических выделений теллуридов, акантита, серебра са­мородного, редко сульфосолей серебра. Теллур находится в виде теллуридов, а также содержится вместе с селеном в сульфидных минералах. Кадмий в основном концентрируется в сфалерите.

Природные типы первичных сульфидных руд: галенит-сфале­рит-пиритовый, халькопирит-галенит-сфалерит-пиритовый, халько­пирит-сфалерит-пиритовый, барит-галенит-пиритовый. Развиты ру-ды сплошные (до 10 % всех запасов) и вкрапленные, в очень не­большой степени прожилковые руды.

Текстуры сплошных руд: массивные, пятнистые, полосчатые, брекчиевидные, трещиноватые, редко прожилкообразные, колло-морфные (реликты) (рис. 38); вкрапленных руд: вкрапленные, ре-: же прожилкообразные и прожилковые, трещиноватые. Размер руд­ной вкрапленности изменяется в широких пределах, в среднем со­ставляет 0, 01—0, 05 мм. Преобладают структуры мелко- и тонко­зернистые метазернистые, раздробленные, редко встречаются круп­но-, среднезернистые. Широко развиты коррозионные микротек­стуры и структуры, обусловливающие тонкое прорастание минера­лов, а также раздробленная структура раннего пирита. Подчинен­ное распространение имеет эмульсионная структура распада твер­дого раствора халькопирита в сфалерите. В рудах некоторых ме-таморфизованных месторождений (Тишинское, Белоусовское и др.) развиты массивная, полосчатая и сланцеватая текстуры и кристал­лобластические структуры. Для окисленных и смешанных руд ха­рактерны сложный минеральный состав (см. вторичные минералы) и строение руд. Увеличивается роль коррозионных и колломорфных текстур, текстур выщелачивания, представленных тонкими по­лиминеральными сростками, а также тонкозернистых, скрытокрис­таллических метасоматических структур.

При обогащении обычно получают цинковый, свинцовый, мед­ный и пиритный, иногда баритовый концентраты [30]. Смешан­ные, окисленные и сульфидные руды после среднего дробления раздельно обогащаются в тяжелых суспензиях, при этом отделя­ется 30—40 % пустой породы. Гравитационное обогащение в тя­желых суспензиях позволяет обогащать бедные вкрапленные руды.

Для флотации свинцово-цинковых руд применяются следующие технологические схемы: коллективная флотация с последующей се­лекцией коллективного концентрата, коллективно-селективная фло­тация, последовательная селективная флотация. Коллективная флотация особенно эффективна для обогащения бедных вкраплен­ных руд, так как позволяет отделить в начале процесса основную массу пустой породы. Перед флотацией проводится извлечение сво­бодного золота и некоторых минералов золота и серебра, с приме­нением гравитационных аппаратов (отсадочных машин, концентра­ционных столов) или амальгамация. Кроме того, золото, серебро и их минералы извлекаются в процессе флотации и накапливаются в концентратах.

Для обогащения первичных сульфидных руд неблагоприятно большое количество генераций и разновидностей пирита, сфалерита, галенита, халькопирита, характеризующихся различными морфологическими особенностями и содержаниями элементов-при­месей, обусловливающими изменение флотационных свойств [27]. Среди сфалеритов встречаются марматит и клейофан; флотируе­мость сфалерита возрастает с уменьшением содержания изоморф­ного железа; ранняя генерация сфалерита содержит эмульсию рас­пада халькопирита. Ранняя генерация пирита сильно раздроблена и корродирована. Сульфиды некоторых месторождений (Тишин­ское, Белоусовское) в большей степени перекристаллизованы, вследствие чего флотируемость возрастает.

Микроскопические выделения ассоциации теллуридов Ag, Au, Pb, Bi, включающие часто самородное золото и серебро, акантит, обычно слагают каемки и нитеобразные прожилки в сульфидах, легко подвергаются переизмельчению (см. рис. ТО).

Флотация ухудшается вследствие присутствия нерудных мине­ралов, в большом количестве развитых во вкрапленных и прожилково-вкрапленных рудах, — серицита, хлорита, иногда глинистых минералов, обладающих гидрофобными свойствами.

Обогащение затрудняют текстуры руд: тонковкрапленная, тонкопрожилковая, эмульсиевидная, каемочная, реликтовая, графиче­ская, трещиноватая. Эмульсиевидные вростки халькопирита, гале­нита и сфалерита в раннем пирите обусловливают потери меди, свинца и цинка в пиритном концентрате. Реликты пирита перехо­дят в другие концентраты. Эмульсиевидные вростки галенита в сфалерите переходят в цинковый концентрат.

Неблагоприятные структуры: мелко- и тонкозернистые метазер-нистые, коррозионные (реликтовая, графическая, разъедания),

эмульсионная распада твердого раствора, реликтовая (рис. 39). Присутствие эмульсии распада халькопирита в сфалерите приво­дит к переходу халькопирита в цинковый концентрат. Реликты сфалерита, графические сростки его с галенитом переходят в свинцовый концентрат. Трещиноватые текстуры и раздробленные структуры пирита колчеданных руд обусловливают повышенную склонность руды к природному и промышленному окислению. Окисленные и смешанные руды имеют более сложные минераль­ный состав, текстуры и структуры. Характеризуются увеличением глинистости и шламистости, являются труднообогатимыми [30].

Кроме флотируемых гипергенных минералов свинца (церуссит, англезит, миметезит, пироморфит) присутствуют нефлотируемые плюмбоярозит, свинецсодержащие гидроксиды железа; 25—40 % свинца представлены труднофлотируемыми минералами [30]. Осо­бенно плохо извлекаются гипергенные минералы цинка. Каоли­нит обладает гидрофобными свойствами.

Широко распространены сложные для традиционного обогаще­ния текстуры руд, характеризующие тонкое прорастание минера­лов: нитеобразная, сетчатая, каемочная, графическая, реликтовая; неблагоприятные структуры — метасоматические тонкозернистые и скрытокристаллические.

Руды свинцово-цинковых стратиформных месторождений. Пред­ставлены согласными пластами оруденелых доломитов или известковистых доломитов палеозойского возраста и секущими линзо- и жилообразными залежами. Генезис согласных руд — осадочно-диагенетический. Секущие рудные тела, вероятно, возникли в ре­зультате гидротермальной переработки осадочных руд. Некоторые исследователи считают эти месторождения телетермальными [26].

К этой группе в СССР относятся месторождения Миргалимсай и Ачисай, Шалкия, Уч-Кулач, из зарубежных — крупнейшие по за­пасам месторождения США — Миссисипи-Миссури и др. Руды ме­сторождения Миргалимсай существенно галенитовые, месторожде­ний Миссисипи — существенно сфалеритовые.

Далее охарактеризованы разрабатывающиеся руды миргалим-еайского типа. Для сульфидных руд типичны простой минеральный состав, мелко- итонковкрапленные и тонкопрожилковые текстуры. По степени окисления выделяются сульфидные, смешанные й окис­ленные руды. Минеральный состав окисленных руд более слож­ный. Основные запасы составляют смешанные оксидно-сульфид­ные руды [30].

Главные рудные минералы: галенит, сфалерит, пирит (часто сфалерит и пирит имеют второстепенное значение): второстепен­ные— халькопирит, марказит, блеклая руда; редкие — вюртцит, буланжерит, борнит, сульванит, гринокит, бравоит, минералы се­ребра: акантит, фрейбергит, штромейерит, серебро самородное; ги­пергенные (вторичные) — церуссит, англезит (наиболее распро­страненные), свинец+содержащий гётит, лепидокрокит, псиломелан, пиролюзит, плюмбоярозит, смитсонит, каламин, вульфенит, оксиды свинца, пироморфит, халькозин, ковеллин, малахит, азурит.

Главные нерудные минералы: доломит (резко преобладает), кальцит, барит, иногда кварц, флюорит.

Наиболее характерные попутные элементы-примеси в рудах Тl, Ge, Cd и Ag. Серебро содержится в галените и сосредоточенных в нем минералах серебра; кадмий — всфалерите; таллий и герма­ний присутствуют во всех сульфидах.

Природные типы сульфидных руд миргалимсайского типа: пирит-сфалерит-галенитовый (существенно галенитовый), сфалерит-галенит-баритовый, редко пирит-галенит-сфалеритовый; текстуры руд: мелко- и тонковкрапленные, тонкопрожилковые (преоблада­ют). Тонкие прожилки галенита, реже пирита, барита, сфалерита мощностью 0, 2—0, 02 мм выполняют трещинки по слоистости до­ломита и секущие. Тонкая вкрапленность галенита также распола­гается по слоистости. Вкрапленность галенита размером менее 0, 2 мм составляет 90 %; 50 % выделений галенита имеют круп­ность менее 0, 02 мм. Более тонкая вкрапленность церуссита (45 % менее 0, 005 мм). До 70 % выделений барита имеют крупность ме­нее 0, 05 мм [30]. Форма рудных выделений всегда очень изменчи­вая, границы коррозионные. Типичны коррозионные текстуры, ред­ко колломорфные. Структуры руд тонкозернистые.

В окисленных и смешанных рудах главное значение приобрета­ют коррозионные текстуры: каемочная, нитеобразная, реликтовая, вкрапленная, графическая, обусловливающие тонкое прорастание гипогенных и гипергенных минералов. При обогащении руд полу­чают свинцовый, цинковый и баритовый концентраты. Селектив­ная схема флотации предусматривает последовательную флота­цию минералов свинца, цинка и затем барита. Применяется много­стадиальная схема свинцовой флотации с измельчением всей мас­сы руды до 98 % класса 74 мкм вследствие тончайшей вкраплен­ности рудных минералов [30].

Миргалимсайские руды труднообогатимые. Присутствие в руде пирита (1, 5—2%), многочисленных гипергенных минералов, осо­бенно свинецсодержащего гётита, оксидов марганца, плюмбоярозита, затрудняет обогащение. Тонковкрапленные, тонкопрожилко­вые и коррозионные текстуры в смешанных и окисленных рудах, представляющих собой полиминеральные срастания, также весьма неблагоприятны для обогащения. Вследствие этого большое коли­чество рудных минералов уходят в хвосты в виде сростков. Изу­чение отвальных хвостов показывает, что основные минералы — галенит, и церуссит, теряемые в классе 44 мкм, соответственно на 54, 4 и 28, 8 % находятся в сростках.

Миргалимсайские руды делятся на четыре технологических ти­па. I. Сульфидные, при флотации извлечение свинца составляет более 80%. II. Сульфидные и смешанные, извлекается 50—70 % свинца. III. Смешанные с большим количеством свинецсодержаще­го гётита, плюмбоярозита, свинцовых «охр», извлекается 30—50 % свинца. IV. Окисленные руды с очень высоким содержанием свинецсодержащего гётита и оксидов марганца, с тонкодисперсной вкрапленностью минералов свинца, извлечение свинца 30 %, В на­стоящее время обогащаются руды только I и II типов.

Технологические показатели обогащения руды [30]: содержа­ние в одноименных концентратах (в %): Рb 45, 5; Zn 45, BaSQ₄ 87, 4; извлечение (в %): Рb 32, 9, Zn 40, BaS0₄ 56.

Руды скарновых свинцово-цинковых месторождений. Эти руды обычно локализованы в скарнах и скарноидах, участках их оквар-цевания и хлоритизации, иногда ассоциируют с кварц-анкеритовыми метасоматитами.

Типичными представителями месторождений этих руд являют­ся: Кургашинкан, Алтын-Топкан и месторождения Дальнегорского рудного поля (СССР), Франклин (США) и др.

Минеральный состав руд сложный и разнообразный. Главные рудные минералы: сфалерит (обычно преобладает), галенит, пи­рит, иногда халькопирит и пирротин; последние присутствуют в переменных количествах. Второстепенные рудные минералы: пир­ротин, магнетит, гематит, арсенопирит, блеклые руды (чаще тет­раэдрит), иногда буланжерит, геокронит, бурнонит; редкие — вис­мутин, самородный висмут и серебро, редко золото, сульфосоли Bi, Ag, акантит, молибденит, марказит, шеелит; гипергенные (вто­ричные)— церуссит, англезит, каламин, смитсонит, гётит, плюмбоярозит, массикот, виллемит, халькозин, борнит, ковеллин, мала­хит, куприт.

Главные нерудные минералы: пироксены (диопсид, геденбергит), гранаты (гроссуляр, андрадит), ортоклаз, роговая обманка, актинолит, тремолит, эпидот, хлорит, кварц, кальцит, анкерит, иногда аксинит.

Наиболее характерные попутные элементы-примеси в рудах: Bi, Cd, Ag, In. Висмут и серебро большей частью находятся в мине­ральной форме, их минералы обычно приурочены к галениту; кро­ме того, эти элементы содержатся в галените. Кадмий концентри­руется в сфалерите. Индий содержится в сфалерите, халькопирите, галените, пирите.

Запасы представлены смешанными и сульфидными рудами. Природные типы первичных сульфидных руд: халькопирит-пирит-галенит-сфалеритовый (Кургашинкан, Алтын-Топкан), пирротин-галенит-сфалеритовый (Дальнегорское рудное поле).

Для руд месторождений Алтын-Топкан и Кургашинкан харак­терны текстуры: вкрапленная, густовкрапленная, прожилкообраз­ная, реже пятнистая, брекчиевидная, полосчатая, трещиноватая. Вкрапленность галенита и сфалерита очень неравномерная — от крупных выделений (3—6 мм) до очень мелких (0, 015—0, 1 мм); размеры прожилкообразных выделений также резко колеблются. Границы прожилков и вкрапленности зазубренные, рудные мине­ралы содержат реликтовые включения скарновых минералов. Рас­пространены структуры метазернистые, мелко-, тонкозернистые. Очень типична эмульсионная структура распада твердого раствора халькопирита, иногда пирротина в сфалерите. Редко встречается звездчатая структура распада сфалерита в халькопирите.

Для руд Дальнегорского рудного поля характерны массивные, друзовые, пятнистые, крупно- и средневкрапленные текстуры, ре­же прожилкообразные, ритмично-полосчатые, трещиноватые. Ти­пичные структуры крупно-, среднеметазернистые, эмульсионные структуры распада твердого раствора халькопирита, реже пирро­тина в сфалерите. Редко наблюдается звездчатая структура рас­пада сфалерита в халькопирите.

При обогащении руд получают цинковый и свинцовый концен­траты. Коллективная флотация — с селекцией коллективного кон­центрата; иногда прямая флотация — получение свинцового, за­тем цинкового концентрата. Фазовый состав (в %) сульфидной руды, поступающей на фабрику: галенит 91, церуссит 2, 3, плюм-боярозит 6, 3, англезит 0, 4, сфалерит 93, 3, смитсонит 4, 2, виллемит 2, 4 [30]. Галенит и англезит переизмельчаются, плюмбоярозит не флотируется, смитсонит и виллемит флотируются плохо. Неблаго­приятно присутствие разных генераций сульфидов, особенно сфале­рита, который часто представлен марматитом, реже сфалеритом и клейофаном, в результате флотационные свойства сульфидов из­менчивы.

Для микроскопических выделений минералов висмута и сереб­ра, расположенных в галените и по границам сульфидов, харак­терны микротекстуры каемочные, нитеобразные, вкрапленные, что приводит к их переизмельчению и потерям [37]. Блеклая руда ря­да теннантит—-тетраэдрит, часто содержащая минералы серебра и висмута, обусловливает высокое содержание серебра и висмута в хвостах флотации, поскольку флотационные свойства сульфосолей отличаются от свойств сульфидов. Обогащению вкрапленных руд часто мешает присутствие хлорита, серицита, серпентина, вслед­ствие их природных флотоактивных свойств. Массивные, пятнис­тые, крупно- и средневкрапленные сульфидные руды сравнительно легкообогатимы [30]. Мелко- и тонковкрапленные и прожилкооб­разные текстуры руд, метазернистые структуры с ситовидным строением зерен затрудняют обогащение. Растет степень разубо-живания концентратов и потери рудных минералов в сростках хвостов. Каемочные микротекстуры, представленные каемками га­ленита вокруг сфалерита, обусловливают переход сфалерита в свинцовый концентрат. Следует также учитывать дробление гале­нита по спайности.

Широкое распространение эмульсионных структур распада халькопирита, реже пирротина в сфалерите приводит к переходу халькопирита и пирротина в цинковый концентрат. Окисленные и смешанные руды труднообогатимые.