Лейкоксенизированый ильменит титано-циркониевых россыпей | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Иоспа А. В. Лейкоксенизированый ильменит титано-циркониевых россыпей // Молодой ученый. — 2012. — №12. — С. 156-159. — URL https://moluch.ru/archive/47/5783/ (дата обращения: 19.07.2018).

Обсуждаются результаты исследования фазового состава и неоднородности ильменита титано-циркониевых россыпей для прогноза качества сырья методами рентгеновской микротомографии и рентгенодифракционного фазового анализа.

Ключевые слова: титано-циркониевые россыпи, ильменит, лейкоксен, рентгеновская микротомография, рентгенодифракционный фазовый анализ


The results of ilmenite testing for phase composition with X-ray CT and X-ray diffraction are discussed. X-ray CT permits to obtain direct visual picture of the internal structure and its peculiarities, as an example the one of ilmenite has been for the first time studied with X-ray CT.

Key words: Ti-Zr placer deposits, leucoxene, ilmenite, X-ray CT, X-ray powder diffraction


Титано-циркониевые россыпи являются важным источником титанового и циркониевого сырья [1, 2]. Содержание основных полезных минералов в промышленных титано-циркониевых россыпях составляет десятки, иногда сотни килограммов на 1 м3 песков. В 2010-2011 гг. рынок титанового и циркониевого сырья оказался дефицитным, что вызвало рост цен, и, в свою очередь, активизировало геологоразведочные работы для восполнения разведанных запасов, поэтому исследование минералогическими методами состава и строения главных рудных минералов этих россыпей, в частности ильменита, позволит получить дополнительную информацию о характеристиках обогатимости сырья при определении рациональных схем его обогащения для получении товарных концентратов, удовлетворяющих по кондициям требованиям промышленности [2].

Главные рудные минералы Ti-Zr россыпей – ильменит FeTiO3, псевдорутил Fe3+2Ti3O9, рутил TiO2, анатаз (реже брукит) TiO2, циркон ZrO2. Плотность большинства этих минералов находится в пределах 4 - 5 г/см3, поэтому они концентрируются в пластах песков различного зернового состава - от мелко- до крупнозернистого. Высокая физическая и химическая устойчивость и невысокая плотность минералов титана и циркония способствуют их переносу на значительные расстояния. Второстепенные минералы– кварц, полевой шпат, глауконит, каолинит; в подчиненном количестве встречаются кианит, силлиманит, ставролит, турмалин, гранаты, эпидот; в незначительных количествах – др. минералы; вредные примеси – хромшпинелиды, монацит.

Из титано-циркониевых песков получают следующие товарные концентраты: ильменитовый (58-68%TiO2), лейкоксеновый (62-90% TiO2), рутиловый (92-98% TiO2), цирконовый, кварцевый. На некоторых месторождениях – полевошпатовый, монацитовый, кианитовый, глайконитовый и др. Промышленная ценность титано-циркониевых россыпей часто определяется не только главными полезными минералами титана и циркония, но и нерудной составляющей (кварц, каолин, полевой шпат), поскольку отходы обогащения, кварцевый песок и глина, могут использоваться в качестве сырья для стекольной и керамической промышленности, формовочных материалов и др.

Изучение минерального состава руд россыпных месторождений традиционными оптическими методами затруднительно из-за крупности слагающих минералов (так, основные рудные минералы россыпных Ti-Zr песков сосредоточены в классе крупности – 0,1+0,044 мм Бешпагирское; – 0,047 мм Тарское) и сложности полиминерального состава россыпей (до 15-20 минералов). Методы оптической микроскопии не позволяют разделить неизмененный и слабоизмененный ильменит ввиду близости их оптических констант.

При определении минерального состава методом оптической микроскопии получают некорректные данные для: хромшпинелидов, их содержание или завышено, или занижено; для кианита и анатаза, их содержание обычно занижено. При этом невозможно определить степень изменения ильменита; определить содержание кварца, присутствующего в тонкодисперсном лейкоксеновом агрегате, и состав самого «лейкоксена» [5].

Вторичное изменение ильменита называют «лейкоксенизация». Лейкоксен – минералогический термин, обозначающий полиминеральный агрегат, образующийся при изменении ильменита. На ранних стадиях лейкоксенизации – состоит преимущественно из псевдорутила Fe3+2Ti3O9. На более глубоких стадиях изменения - уже из псевдорутила, его гидрати­рованных разновидностей и рентгеноаморфных оксидов и гидроксидов титана. При полностью прошедшем процессе вторичного преобразования ильменита «лейклоксен» состоит из вторичного рутила и рентгеноаморфных оксидов и гидроксидов титана. В незначительных количествах в лейкоксеновом агрегате содержатся гематит, анатаз, рутил, кварц и др.примеси.

Проведено исследование ильменита из концентратов ряда месторождений, отобранного из коллекции образцов промышленных типов руд (литотеки) ФГУП «ВИМС» им. Н.М.Федоровского, с целью изучения их фазового состава и морфологии методами рентгеновской микротомографии (РТ) и порошковой дифрактометрии – рентгенографического фазового анализа (РФА). Анализы выполнялись по нормативно-методичсеким документам отраслевых Научных советов по аналитическим методам (НСАМ) и методам минералогических исследований (НСОММИ) [3].

Впервые для изучения «лейкоксена» титано-циркониевых россыпей был применен метод рентгеновской микротомографии (РТ), которым можно изучать без разрушения и пробоподготовки морфорструктурные характеристики и фазовый состав полиминеральных агрегатов в естественной взаимоориентации индивидов. Экспериментальные исследования выполнены на рентгеновском микротомографе ВТ-50-1 «Геотом» отечественного произвожства («Проминтро», Россия), изготовленном на базе промышленного томографа специально для исследования минеральных объектов. Прибор соответствует требованиям российских регламентирующих документов по аппаратуре неразрушающего контроля и международному стандарту ASTM E1441-11. Условия съемки: микрофокусный рентгеновский источник РЕИС-150М, рабочее напряжение рентгеновской трубки U=100 кV, ток накала I=2,9 А; блок детекторов 8 измерительных каналов со сцинтилляторами CsJ(Na), веерная геометрия при сканировании, шаг сканирования 3 мкм, рабочее поле съемки до 15 мм в диаметре, перемещение по высоте до 7 см; использовался Al–образец сравнения. Время сканирования с параллельной обработкой данных 5-10 минут. Предел пространственного разрешения 5 мкм для линейных неоднородностей. Чувствительность к изменению величины линейного коэффициента ослабления рентгеновских лучей (ЛКО) - 1%. РТ анализ выполнен согласно Методическим рекомендациям НСОММИ №130 «Исследование фазовой и структурно-текстурной микронеоднородности объектов методом рентгеновской микротомографии» [3].

Рентгенографический фазовый анализ позволяет изучить в порошке фазовый состав полиминеральных проб и агрегатов, а также особенности структуры (структурных характеристик) отдельных минералов. Определение минерального состава в методом рентгенографического фазового анализа выполнено на дифрактометре X'Pert PRO (Philips, Голландия) Условия съемки рентгенограмм: монохроматизированное Cu K излучение, U = 50 kV, I = 40 mA, скорость записи 2 град/мин, внутренний стандарт – кремний (Si). Ограничения метода связаны с невозможностью диагностики рентгеноаморфных фаз, порогом обнаружения 0,5-1,0 мас.%, размер минеральных кристаллитов – не меньше 0,1 мкм. Анализ выполнен по Инструкции НСОММИ №54 «Рентгенографический количественный фазовый анализ (РКФА) черных шлихов из рудных (Ti-Zr) песков (на примере Бешпагирского месторождения)» [3],

Результаты исследования. Данные РТ – томограммы и значения линейного коэффициента ослабления рентгеновскиз лучей (ЛКО) – однозначно указывали на неоднородность состава рудных минералов в концентратах. «Лейкоксен» из индийского концентрата содержит реликты псевдорутила; при исследовании двух зерен, идентично выглядевших в оптическом микроскопе. Методом РТ установлено, что одно зерно является ильменитом, другое – псевдорутилом (Рис. 1, 2). Зерна «лейкоксена» российского концентрата являются однородными, в отличие от индийских.

А Б В

Рис. 1. Визуально сходные зерна ильменита и псевдорутила (Индия, ильменитовый концентрат), зд. и на рис. 3: А -фотография, Б – томограмма, обработка по «TomAnalysis» и В – гистограмма % соотношения фаз; ильменит – малиновое, псевдорутил – оранжевое.


Рис. 2. Россыпь зерен ильменита и псевдорутила (соотв. рис. 4): ильменит – малиновое и фиолетовое (структурно упорядоченный ильменит), псевдорутил – оранжевое.


Количественным рентгенографическим фазовым анализом, основываясь на известной методике РКФА черных шлихов Ti-Zr руд Бешпагирского месторождения [3], установлено: ильменитовые концентраты Ti-Zr россыпей Индии и Украины состоят преимущественно из псевдорутила, в индийском отмечается присутствие ильменита, в украинском он не установлен; лейкоксеновые концентраты – главным минералом российского является рутил (подтверждено микрорентгено­спектральным анализом), а индийский – смесью рутила и псевдорутила (рис. 2). Элементный состав ильменитовых концентратов приведен в таблице 1, их номера (1-4) соответствуют таковым на рис. 2 при исследовании методом порошкового рентгенодифракционного анализа.

Таблица 1

Элементный состав зерен ильменитового концентрата, в %


Mg

Al

Si

Ca

Ti

V

Cr

Mn

Fe

O

Total

1

0.14

0.19

0.22

0.06

37.60

0.24

0.00

1.17

22.21

35.66

97.50

2

0.15

0.31

0.27

0.09

37.72

0.07

0.12

1.02

21.72

35.64

97.11

3

0.13

0.20

0.16

0.08

37.02

0.38

0.00

1.26

22.89

35.60

97.73

4

0.07

0.22

0.17

0.06

37.76

0.22

0.00

1.32

21.66

35.47

96.94


Рис. 3. Дифрактограммы лейкоксеновых (Л) и ильменитовых (И) концентратов
из Индии – ЛИ и ИИ, Украины – ИУ, России – ЛР.


Проведенные исследования показали, что наиболее экспрессными и экономически целесообразными для изучения минерального состава, в том числе при определении показателей обогатимости сырья, являются рентгенографический и рентгенотоммографический методы исследования.

Выражаю благодарность научному руководителю д.г.-м.н. Ожогиной Е.Г. за общее руководство работой; к.г.-м.н. Кривоконевой Г.К и к.г.-м.н. Якушиной О.А. за консультации; Кривощекову Н.Н. за фотографии образцов.


Литература:

  1. Распоряжение Правительства РФ от 21 июня 2010 г. № 1039-р. «Стратегия развития геологической отрасли до 2030 года». Собр. законодат. РФ, 28.06.2010, N26, ст. 3399.

  2. Распоряжение МПР РФ от 05.06.2007 № 37-р «Об утверждении Методических рекомендаций по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых».

  3. Нормативно-методическая документация по аналитическим, минералогическим и технологическим исследованиям // Справочник. Издание третье, дополненное / М.: ФМЦ лабораторных исследований и сертификации минерального сырья «ВИМС», 2008.- 152 с.; дополнения 2012 г. М.: «ВИМС». 2012. - 10 с.

  4. Иоспа А.В. «Лейкоксен: минерал или агрегат» /Тез. докл. IV Науч.-практ. конф. 22-23 мая 2012, Москва / М.: ВИМС. -2012. - С. 57.

Врезка1

Основные термины (генерируются автоматически): рентгеновская микротомография, фазовый состав, минерал, россыпь, рентгенографический фазовый анализ, псевдорутил, минеральный состав, оптическая микроскопия, ильменитовый концентрат, Бешпагирское месторождение.


Ключевые слова

рентгеновская микротомография, рентгенодифракционный фазовый анализ, титано-циркониевые россыпи, ильменит, лейкоксен

Похожие статьи

Исследование слюнных камней человека | Статья в сборнике...

Исследованы минеральный состав и особенности строения слюнных камней человека методами оптической микроскопии, рентгенодифракционного фазового анализа и рентгеновской микротомографии.

Исследование морфоструктурных характеристик и минерального...

С целью изучения фазового минерального состава и морфологии методом рентгеновской микротомографии (РТ), позволяющим изучать внутренний объем объекта без разрушения (Рис. 1, 2), нами предпринято исследование 4-х слюнных камней, полученных от разных пациентов.

Получение и рентгенографические исследования...

Анализ составов диабазов Арватенского месторождения свидетельствует о их многофазности. По микроскопическим, рентгенографическим, ИК-спектроскопическим и

литература: Винчел А. Н., Винчел Г. Оптические свойства искусственных минералов.

О возможности прогнозной оперативной оценки качества рудного...

Величина ЛКО m (см-1) любого вещества зависит как от его химического состава и плотности, так и от энергии воздействующего на него

6. Исследование фазовой и структурно-текстурной микронеоднородности объектов методом рентгеновской микротомографии.

Геохимические и петрологические особенности неоархейских...

Химический состав риолитов, как отмечалось выше, необычный.

Специфика минерального состава метариолитов позволяет рассматривать их как особую петрографическую

Оценка ресурсов пласта Ю10 котухтинской свиты на примере одного из месторождения ЯНАО.

Автоматизированная обработка микроснимков для определения...

Для этого требуется найти минеральный состав руды, который может быть определен оптико-микроскопическим анализом.

Особенностью оптического микроскопического анализа является то, что процентное соотношение минералов, выявленное на поверхности...

Исследование кальцинатов коронарных артерий

Ключевые слова: атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, рентгеновская микротомография, рентгенодифракционный фазовый анализ, кальцинаты, морфология, минеральный состав, гидроксалкарбонатапатит. The results of X-ray microtomography and...

Изменения в минералогическом составе диабазовых пород...

Продукты термической обработки с целью определения фазового состава при разных температурах были исследованы рентгенографическим методом.

Таким образом, анализ состава диабазов Узунбулакского месторождения после термообработки свидетельствует о...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследование слюнных камней человека | Статья в сборнике...

Исследованы минеральный состав и особенности строения слюнных камней человека методами оптической микроскопии, рентгенодифракционного фазового анализа и рентгеновской микротомографии.

Исследование морфоструктурных характеристик и минерального...

С целью изучения фазового минерального состава и морфологии методом рентгеновской микротомографии (РТ), позволяющим изучать внутренний объем объекта без разрушения (Рис. 1, 2), нами предпринято исследование 4-х слюнных камней, полученных от разных пациентов.

Получение и рентгенографические исследования...

Анализ составов диабазов Арватенского месторождения свидетельствует о их многофазности. По микроскопическим, рентгенографическим, ИК-спектроскопическим и

литература: Винчел А. Н., Винчел Г. Оптические свойства искусственных минералов.

О возможности прогнозной оперативной оценки качества рудного...

Величина ЛКО m (см-1) любого вещества зависит как от его химического состава и плотности, так и от энергии воздействующего на него

6. Исследование фазовой и структурно-текстурной микронеоднородности объектов методом рентгеновской микротомографии.

Геохимические и петрологические особенности неоархейских...

Химический состав риолитов, как отмечалось выше, необычный.

Специфика минерального состава метариолитов позволяет рассматривать их как особую петрографическую

Оценка ресурсов пласта Ю10 котухтинской свиты на примере одного из месторождения ЯНАО.

Автоматизированная обработка микроснимков для определения...

Для этого требуется найти минеральный состав руды, который может быть определен оптико-микроскопическим анализом.

Особенностью оптического микроскопического анализа является то, что процентное соотношение минералов, выявленное на поверхности...

Исследование кальцинатов коронарных артерий

Ключевые слова: атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, рентгеновская микротомография, рентгенодифракционный фазовый анализ, кальцинаты, морфология, минеральный состав, гидроксалкарбонатапатит. The results of X-ray microtomography and...

Изменения в минералогическом составе диабазовых пород...

Продукты термической обработки с целью определения фазового состава при разных температурах были исследованы рентгенографическим методом.

Таким образом, анализ состава диабазов Узунбулакского месторождения после термообработки свидетельствует о...

Задать вопрос