 |
И промышленные (технологические) типы фосфатных руд
|
|
|
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
По применению Классификации запасов
Месторождений и прогнозных ресурсов
Твердых полезных ископаемых
Фосфатные руды
Москва, 2007
Разработаны Федеральным государственным учреждением «Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых» (ФГУ «ГКЗ») за счет средств федерального бюджета по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации за счет средств федерального бюджета.
Рекомендованы к использованию протоколом МПР России от 03.04.2007 №11-17/0044-пр, утвержденным Заместителем Министра природных ресурсов Российской Федерации А.И. Варламовым.
Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Фосфатные руды.
Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспечит получение геологоразведочной информации, полнота и качество которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведанных месторождений в промышленное освоение, а также о проектировании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.
I. Общие сведения
1. Настоящие Методические рекомендации по применению Классификации запасов к месторождениям фосфатных руд (далее – Методические рекомендации) разработаны в соответствии с Положением о Министерстве природных ресурсов Российской Федерации, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 22 июля 2004 г. № 370 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, № 31, ст.3260; 2004, №32, ст.3347, 2005, № 52 (3ч.), ст. 5759; 2006, № 52 (3ч.), ст.5597), Положением о Федеральном агентстве по недропользованию, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2004 г. № 293 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, № 26, ст. 2669; 2006, №25, ст.2723), Классификацией запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых, утвержденной приказом МПР России от 07.03.1997 г. № 40, и содержат рекомендации по применению Классификации запасов к месторождениям фосфатных руд.
|
|
|
2. Ф о с ф о р относится к числу широко распространенных элементов. Кларк его в земной коре – 0,093 %. В свободном виде в природе не встречается. Основным источником фосфорсодержащего сырья являются апатитовые и фосфоритовые руды. Более 90 % всего добываемого фосфатного сырья употребляется для выработки минеральных удобрений. Соединения фосфора используются также в химической промышленности, медицине, металлургии и других отраслях народного хозяйства.
3. В природе наибольшее распространение получили ортофосфаты, образующие самостоятельные минералы или изоморфные примеси в алюмосиликатах. Среди фосфорсодержащих минералов практическое значение имеют основные ортофосфаты кальция группы апатита с общей формулой Са5(РО4)3(F, Cl, OH).
Апатит как аксцессорный минерал встречается во всех интрузивных, многих метаморфических, осадочных и даже эффузивных породах. В апатитовых и фосфоритовых рудах он является основным фосфорсодержащим минералом. В апатитовых рудах он обычно ассоциирует с нефелином, эгирином, диопсидом, ильменитом, сфеном, а также с карбонатами и другими эндогенными минералами. В фосфоритовых рудах, являющихся осадочными горными породами (глинистыми, песчаными, карбонатными и др.), состоящими на 1/3 и более из фосфатов кальция (12 % Р2О5 и более). Присутствуют кварц, халцедон, опал, кальцит, доломит, глауконит и другие минералы. Установлено пять основных разновидностей апатита, слагающих промышленные руды: фторапатит – Ca10(PO4)6F2; франколит – Ca10P5,2С0,8O23,2F1,8(ОН); курскит – Ca10P4,8С1,2O22,8F2(ОН)1,2; гидроксилапатит Ca10(PO4)6(ОН)2; карбонатоапатит – Ca10P6CO23 (OH)3.
|
|
|
Для фосфатных минералов характерен широкий диапазон замещения всех компонентов. Фосфор замещается углеродом, стронцием, серой, кремнием; фтор – гидроксилом; кальций – натрием, стронцием и алюминием. Возможны и другие замещения, а также обогащение элементами-примесями: U, TR, Sr, реже V, Ti, Zr, Au, B, Li, Pb, As, Ag, Mo, Ni, Co, Se. Уран в фосфоритах входит в кристаллическую решетку апатитовых минералов. Содержание его от 0,0001 до 0,052 %. Редкие земли (иттрий и церий) и стронций постоянно присутствуют в морских фосфоритах в количестве соответственно 0,06–0,10 и 0,02–0,36 %.
4. Месторождения фосфатных руд по условиям их образования подразделяются на магматические, карбонатитовые, контактово-метасоматические, осадочные, метаморфогенные и кор выветривания. В России промышленное значение имеют следующие типы месторождений (табл. 1).
Таблица 1
Промышленные и потенциально-промышленные типы месторождений*
и промышленные (технологические) типы фосфатных руд
| Генетический тип месторождений | Рудно-формационный тип месторождений | Природный (минеральный) тип руд | Среднее содержание Р2О5, % | Промышленный (технологический) тип руд | Примеры месторождений |
| Магматический | Пласто- и линзообразный в сиенит-диоритах | Апатитовый | 3,5–5 | Агрохимический фосфатный (сортировочный, флотационный) | Ошурковское, Уктусское | |||
| Пластово-залежный в йолитах – уртитах | Нефелин-апатитовый | 4–18 | То же | Хибинская группа | ||||
| Линзо- и пластообразный в ультрабазитовых комплексах | Ильменит-титаномагнетит-апатитовый | 3,5–6 | Агрохимический титан-железо- фосфатный (флотационный) | Кручининское, Джугджурская группа | ||||
| Карбонатитовый | Трубообразно- залежный и штокверковый в массивах ультраосновных щелочных пород и карбонатитов | Фоскоритовый (магнетит-апатитовый и вермикулит-апатитовый) | 3,5–8 | Агрохимический циркон-железо-фосфатный (магнитно-флотационный) | Ковдорское, Большое Саянское | |||
| Нельсонитовый (магнетит-апатитовый) и фенитовый (эгирин-апатитовый) | 3,5–8 | Агрохимический железо-фосфатный (магнитно-флотационный) | Маймеча-Котуйская группа | |||||
| Пирохлор-апатитовый | 3,5–15 | Агрохимический ниобий-фосфатный (гравитационно-флотационный) | Белозиминское | |||||
| Осадочный (морской) | Геосинклинальный пластовый в кремнисто-карбонатных породах | Фосфоритовый (микрозернистый) | 18–30 | Агрохимический фосфатный (флотационно-гравитационный) | Кара-Тау (Казахстан), Белкинское, Сейбинское, Харанурское | |||
| Фосфоритовый (зернистый) | 17–32 | То же | Джерой-Сардаринское (Узбекистан) | |||||
| Платформенный пластовый в песчано-карбонатных породах | Фосфоритовый (ракушечный) | 3–20 | „ | Кингисеппское | ||||
| Фосфоритовый (желваковый) | 12–13 | Агрохимический фосфатный (промывочный, флотационно-гравитационный) | Егорьевское, Вятско-Камское | |||||
| Фосфоритовый (песчано-зернистый) | 5–14 | Агрохимический фосфатный (флотационно-гравитационный) | Унечское | |||||
| Метаморфо-генный | Пластово-залежный в мраморах | Фосфоритовый | 5–24 | Агрохимический фосфатный (флотационный) | Слюдянское, Чулак-Тау (Казахстан) | |||
| Остаточно-инфильтра-ционный (выветривания) | Плащеобразные залежи на карбонатно-терригенных и изверженных породах | Фосфоритовый, апатит-франколитовый | 11–22 | Агрохимический фосфатный (флотационно-гравитационный) | Телекское, Ашинское, Обладжанское, Уха-Гольское, Ковдорское | |||
| * Комплексные месторождения, где апатит извлекается попутно, в таблицу не включены. |
Магматические месторождения представлены апатитовыми рудами. Они подразделяются на апатит-нефелиновые, апатитовые и комплексные апатитсодержащие.
|
|
|
Нефелин-апатитовые месторождения Хибинской группы (Кукисвумчорр, Юкспор, Апатитовый цирк, Плато Расвумчорр) связанны с центральными интрузиями нефелиновых сиенитов. Для этих месторождений характерна значительная протяженность рудных зон по простиранию (2–4 км) и падению (1–2 км), большая и относительно выдержанная мощность (100–200 м) рудных тел, их зональное строение, обусловленное различием текстуры руд и содержанием в них Р2О5, меняющимся от 29 % в богатых пятнистых и пятнисто-полосчатых рудах до 5 % в бедных рудах других текстурных разновидностей. Более сложное внутреннее строение рудных тел установлено на месторождениях Коашвинское, Олений Ручей, Ньюоркпахкское, характеризующихся наличием многоярусных рудных горизонтов и изменчивой морфологией. В нефелин-апатитовых рудах практический интерес могут представлять редкие земли, стронций, фтор в апатите; титан, ниобий, тантал в сфене; а также титаномагнетит и эгирин.
|
|
|
Апатитовые месторождения (Ошурковское, Уктусское) сложены массивами диоритов, сиенитов, метасоматитов и других пород, содержащих рассеянную вкрапленность апатита. Сравнительно низкие содержания Р2О5 и относительно небольшие размеры обогащенных участков обусловливают их небольшую промышленную ценность; однако при благоприятных географо-экономических и горнотехнических условиях и достаточно крупных запасах легкообогатимых руд месторождения этого типа могут иметь промышленное значение.
Комплексные месторождения представлены апатит-нефелин-редкометальными (Ловозерский массив), апатит-магнетитовыми (Кируна в Швеции), апатит-титаномагнетитовыми (Волковское) и апатит-титаномагнетит-ильменитовыми (Кручининское) рудами. Несмотря на относительно низкое среднее содержание (3–5 %) и неравномерное распределение Р2О5, возможность ведения добычи в больших масштабах позволяет экономически выгодно попутно извлекать из них апатит.
Карбонатитовые месторождения сложены апатит-флогопитовыми (Маймеча-Котуйская провинция), апатит-магнетитовыми (Ковдорское), апатит-редкометально-магнетитовыми (Палабора в ЮАР) и апатит-редкометальными (Белозиминское) рудами. Содержание апатита в рудах изменчивое и в среднем невысокое (5–10 %). Тела имеют форму гнезд, штоков, жил, труб. Руды труднообогатимы, однако при значительных запасах и при положительном решении технологии обогащения и переработки месторождения этого типа представляют значительный практический интерес.
Метаморфогенные месторождения апатитовых руд образовались в результате регионального и контактового метаморфизма фосфоритов. Вследствие этого они обычно имеют форму пластов и пластовых залежей мощностью от 1 до 15 м; иногда апатитовые руды переходят по простиранию в слабометаморфизованные фосфориты. Распределение апатита обычно неравномерное. Среднее содержание Р2О5 колеблется в значительных пределах (5,4 % на Слюдянском месторождении, 20–24 % на месторождении Чулак-Тау (Казахстан)).
|
|
|
Месторождения кор выветривания образуются путем обогащения вмещающих фосфатное вещество пород за счет выщелачивания известняков, доломитов и мергелей. Эти месторождения связаны чаще всего с апатитоносными карбонатитовыми массивами, но могут образовываться и при выветривании месторождений других типов (Лаокайский апатитоносный бассейн во Въетнаме на метаморфогенных месторождениях). Мощности залежей колеблются от 10 до 30 м, содержание Р2О5 – от 4 до 14 %.
Иногда в процессе выветривания по апатиту развивается франколит с образованием богатых апатит-франколитовых руд (Ковдорское).
Осадочные месторождения представлены фосфоритовыми рудами. Они распространенны в геосинклинальных (зернистые и микрозернистые) и в платформенных областях (желваковые и ракушечные).
Месторождения зернистых фосфоритовых руд в мировом балансе фосфатного сырья составляют больше половины его ресурсов. Крупнейшей провинцией зернистых фосфоритов является Аравийско-Африканская с запасами более 5100 млн. т Р2О5, заключенными в месторождениях Западной Сахары, Марокко, Алжира, Сирии, Ирака, Египта, Туниса и других стран. Фосфориты залегают преимущественно в отложениях мергелей, органогенных известняков, кремней, доломитов, глин и гипсов, относящихся к мелководным морским фациям позднемелового, палеоценового, эоценового и миоценового возраста. Мощности пластов фосфоритовых руд составляют от 1,5 до 12 м, нередко в сближенных горизонтах – до 40 м; пласты фосфоритов сложены фосфатными зернами (оолиты, псевдооолиты, пеллеты, биоморфозы) алевритовой, песчаной и гравийной разновидностей, в различной степени сцементированными карбонатным или кремнистым материалом. В большинстве случаев руды рыхлые или легко дезинтегрируются в воде, что позволяет простым обогащением получать кондиционные концентраты. Содержание Р2О5 в фосфатных зернах – от 24 до 36 %, в рудах – от 17 до 32 %. Содержание костного детрита рыб в фосфоритах достигает 20 %.
В странах СНГ к типу зернистых фосфоритов отнесены месторождения Среднеазиатского фосфоритоносного бассейна в Центрально-Кызылкумском и Сырдарьинском районах. Они сложены карбонатно-фосфатными и реже монофосфатными псевдоморфозами выполнения и замещения по фораминиферам, птероподам, копролитам и пелециподам (биоморфные зерна).
Особое положение занимают песчано-зернистые фосфориты Унечского месторождения, выявленные в 1980-е годы в Брянской области и смежных районах Украины. Элементы геологического строения их имеют сходство частично с зернистыми, частично с галечниковыми фосфоритами. Эти месторождения являются комплексными титан-цирконий-фосфатными россыпями.
Месторождения микрозернистых фосфоритов имеют значительное развитие в США (бассейн Скалистых гор), КНР (бассейн Янцзы), Монголии (Хубсугульский бассейн), Австралии (бассейн Джорджина), Индии (шт. Раджастан и Удайпур), Казахстане (Каратауский бассейн). В России они представлены Уха-Гольским и Харанурским месторождениями в Восточном Саяне (Бурятия, на продолжении Хубсугульского бассейна), а также Белкинским, Сейбинским и другими в Алтае-Саянском регионе.
Фосфоритовые руды микрозернистого и афанитового типов обычно слагают один-шесть продуктивных пластов мощностью 0,5–25 м, залегающих среди доломитов, известняков, фосфато-кремнистых и кварцево-слюдистых сланцев, органогенных кремнистых пород (радиоляриты, спонгалиты и др.). Фосфат кальция в рудах месторождений кремнисто-карбонатной и карбонатной формаций может быть обособлен по разному: в виде монофосфорных оолитов и пеллет размером 0,01–1,0 мм, монофосфатных слойков мощностью от 1 мм до 1 см, а также псевдоморфоз по продуктам жизнедеятельности водорослей (строматолитов, онколитов). Среднее содержание Р2О5 в рудах колеблется от 14 до 24 %.
Платформенные желваковые (конкреционные) фосфориты (месторождения: Егорьевское в Московской области, Полпинское в Брянской области, Вятско-Камское в Кировской области) представляют собой конкреционные стяжения фосфоритов в песчано-глинистых породах, которые могут быть плотно сцементированы с вмещающей породой («фосфоритная плита»). Содержание Р2О5 в желваках 15–26 %, в залежах обычно 6–10 % (в некоторых месторождениях до 16 %), мощность фосфоритовых пластов 0,5–1,2 м. В большинстве месторождений этого типа основное количество фосфора входит во фракции руды крупностью более 0,5 мм. Обычно 30–40 % фосфатного вещества находится в лимонно-растворимой форме, что обусловливает его хорошую усвояемость растениями.
Ракушечные фосфориты – скопление фосфатных ракушек, заключенных в песке или песчанике. Мощность продуктивного пласта от 1 до 14 м, содержание Р2О5 от 3 до 20 %, по минеральному составу руды относятся к кварцевым. Основное развитие ракушечные фосфориты получили в Прибалтийском бассейне, в Эстонии (месторождения Маарду, Тоолсе, Раквере-Кабала) и Ленинградской области (Кингисеппское).
Месторождения остаточно-инфильтрационного типа (коры выветривания) образуются главным образом на древних в различной степени фосфоритоносных карбонатных и кремнисто-карбонатных формациях. Глубина залегания вторичных фосфоритов колеблется от 0,5 до 15 м от поверхности (месторождения Ашинское, Обладжанское, Сейбинское и др.). Мощности содержащих фосфориты зон выветривания с обломками материнских пород достигают нескольких десятков метров и крайне не выдержаны. Фосфориты представлены в основном рыхлой массой в виде сложно построенных залежей в карстовых углублениях карбонатных отложений на контакте их с терригенными или изверженными породами. Среди них различают землистые, глинистые и каменистые разности с содержанием Р2О5 от нескольких процентов до 30 %. Основной разновидностью фосфатного минерала является карбонатгидроксилфторапатит – 9Са(РО4)2СаF2 Са(ОН)2СаСО3.
5. Апатитовые и фосфоритовые руды рекомендуется рассматривать как комплексное сырье. Помимо собственно фосфора, они могут служить сырьем для получения фтора, стронция, редких земель, титана, ниобия, тантала и других элементов и соединений.
|
|
|
