Высокоглиноземистые породы Панимбинской и Маяконской площадей Енисейского кряжа: вещественный состав и перспективы получения андалузитовых и кианитовых концентратов

Объект исследования. Андалузит- и кианитсодержащие (13–19 мас. % Al2SiO5) породы Тейского метаморфического комплекса (Маяконский и Панимбинский участки), Енисейский кряж.

Цель исследования. Изучение вещественного состава и обогатимости высокоглиноземистых пород Панимбинской и Маяконской площадей.

Материалы и методы. Лабораторные эксперименты по обогащению метаморфических пород Тейского комплекса методами электромагнитной и гравитационной сепарации выполнены в ИГМ СО РАН (г. Новосибирск). Концентраты получены из представительных проб андалузитовых, кианитовых и андалузит-кианитовых метапелитовых пород. Породы дробили, измельчали и классифицировали на фракции <0.06, 0.06 ≤ x < 0.1 и 0.1 ≤ x < 0.25 мм. Выделение концентратов производили из размерных фракций ≥0.06 мм. Методами количественного рентгенофазового анализа, РФА, МС-ИСП и СЭМ охарактеризованы фазовый состав, петро- и геохимические особенности исходных пород и продуктов их обогащения.

Результаты. На первом этапе обогащения с применением электромагнитной сепарации получен магнитный продукт, в котором сконцентрированы ставролит, биотит, хлорит, ильменит, пирротин и пирит. На втором этапе из немагнитных продуктов на центробежном концентраторе с использованием CHBr3 выделены легкие продукты, в которых сконцентрированы кварц, полевые шпаты и мусковит. На последнем этапе с помощью двухножевого сепаратора тяжелый продукт предыдущего этапа обогащения поделен на “магнитный” первичный (52–92 мас. % Al2SiO5) и “немагнитый” финальный (70–97 мас. % Al2SiO5) концентраты. Андалузит-кианитовые концентраты с содержанием до 97 мас. % Al2SiO5 удалось получить c использованием наиболее дешевых и простых методов магнитной и гравитационной сепарации. Выходы андалузит-кианитовых концентратов невысокие (0.7–6%), однако сопоставимы с показателями обогащения кианитовых руд Карелии и Кольского полуострова и провинции Ганьсу, Китай.

Выводы. Доказана возможность извлечения андалузитового и/или кианитового концентратов высокой чистоты из высокоглиноземистых метапелитов Тейского метаморфического комплекса.

1. Войтеховский Ю.Л., Нерадовский Ю.Н., Гришин Н.Н., Гершенкоп А.Ш. (2011) Комплексное использование кианита Больших Кейв в качестве нетрадиционного сырья для производства алюминия. Экология промышл. производства, (4), 75-84.

2. Каменева Е.Е., Скамницкая Л.С., Щипцов В.В., Букчина О.В. (2003) Особенности вещественного состава и технологические свойства кианитовых руд Хизоваарского месторождения. Обогащение руд, (6), 17-21.

3. Козлов П.С. (2018) Высокоглиноземистые небокситные породы Заангарья Енисейского кряжа: состав, направления и перспективы использования. Изв. Уральского гос. горн. ун-та, 1(49), 39-45. https://doi.org/10.21440/2307-2091-2018-1-39-45

4. Козлов П.С. (2021) Геология и тектоно-метаморфическая эволюция докембрийских комплексов западной окраины Сибирского кратона (Северо-Енисейский кряж). Дис. … канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГ УрО РАН, 345 с.

5. Козлов П.С., Лепезин Г.Г. (1995) Петрология, петрохимия и метаморфизм пород Заангарья Енисейского кряжа. Геология и геофизика, 36(5), 3-22.

6. Коротеев В.А., Огородников В.Н., Войтеховский Ю.Л., Поленов Ю.А., Савичев А.Н., Щипцов В.В., Сазонов В.Н., Коротеев Д.В. (2011) Небокситовое алюминиевое сырье России. Екатеринбург: УрО РАН, 227 с.

7. Лепезин Г.Г. (1997) Месторождения и рудопроявления минералов группы силлиманита России и перспективы создания на их базе промышленного производства концентратов. Огнеупоры и техн. керамика, (8), 27-32.

8. Лепезин Г.Г. (2016a) Минералы группы силлиманита – перспективный вид сырья для импортозамещения в огнеупорной отрасли России. (2016а) Новые огнеупоры, 1(5), 6-13. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2016-5-6-13

9. Лепезин Г.Г. (2016б) Перспективы импортозамещения в алюминиевой отрасли России. Инновации, 1(207), 43-52.

10. Лепезин Г.Г. (2018) Перспективы создания на базе Кяхтинского месторождения (Республика Бурятия) промышленных производств силлиманитовых, рутиловых и кварцевых концентратов, глинозема, огнеупоров, силумина, алюминия, кремния и другой высокотехнологичной продукции. Оборудование для обогащения рудных и нерудных материалов. Технологии обогащения. Мат-лы XIII Междунар. науч.-техн. конф. Новосибирск, 58-92.

11. Лепезин Г.Г., Горюнов В.А. (1988) Области применения минералов группы силлиманита. Геология и геофизика, (5), 80-88.

12. Лепезин Г.Г., Семин В.Д. (1989) Перспективы развития сырьевой базы алюминиевой промышленности Сибири. Геология и геофизика, (2), 85-95.

13. Лепезин Г.Г., Семин В.Д., Степанов С.А., Медведев Г.П., Семина З.Ф. (1989) Базыбайское месторождение кварцсиллиманитовых руд (геология, петрохимия, промышленные залежи). Геология и геофизика, (6), 80-87.

14. Лепезин Г.Г., Сокол Э.В., Жираковский В.Ю., Френкель А.Э., Осипов В.А. (1997) Месторождения и рудопроявления кианита Среднего и Южного Урала. Огнеупоры и техн. керамика, (2), 29-33.

15. Лепезин Г.Г., Каргополов С.А., Жираковский В.Ю. (2010) Минералы группы силлиманита как новое перспективное сырье для алюминиевой промышленности России. Геология и геофизика, 51(12), 1605-1617.

16. Лепезин Г.Г., Шерман М.Л., Семин В.Д., Кравцов И.С. (1979) Перспективы использования метаморфических пород Алтае-Саянской складчатой области и Енисейского кряжа как источника высокоглиноземистого сырья. Геология и геофизика, (1), 35-43.

17. Лиханов И.И. (2020) Метаморфические индикаторы геодинамических обстановок коллизии, растяжения и сдвиговых зон земной коры. Петрология, 28(1), 4-22. https://doi.org/10.31857/S0869590320010045

18. Лиханов И.И., Козлов П.С., Попов Н.В. (2022) Железисто-глиноземистые метапелиты Северо-Енисейского кряжа: палеообстановки формирования, природа и возраст протолита. Литосфера, 22(4), 448-471. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2022-22-4-448-471

19. Огородников В.Н., Коротеев В.А., Войтеховский Ю.Л., Щипцов В.В., Поленов Ю.А., Савичев А.Н., Нерадовский Ю.Н., Скамницкая Л.С., Бубнова Т.П., Гришин Н.Н., Белогурова О.А., Гершенкоп А.Ш., Коротеев Д.В. (2013а) Морфогенетические типы и технология обогащения кианитовых руд. Екатеринбург: УрО РАН, 311 с.

20. Огородников В.Н., Поленов Ю.А., Савичев А.Н. (2013б) Редкие металлы и редкоземельные элементы в кианитовых рудах Кольского полуострова и Урала. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 160, 274-281.

21. Распоряжение Правительства РФ от 29.03.2019 г. №571-р. [Текст]. Комплексный инвестиционный проект “Енисейская Сибирь”. М., 12 с.

22. Степанов С.А. (2005) Метаморфизм, условия формирования и перспективы высокоглиноземистого сырья Базыбайского выступа. Дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ОИГГМ, 278 с.

23. Фрулли Д. (2017) Производство и характеристики огнеупорных сырьевых материалов на основе андалузита и муллита. Влияние примесей на огнеупорные свойства. Новые огнеупоры, (3), 93-97. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-3-93-97

24. Ding D., Ye G., Li N., Liao G., Tian X., Chen L. (2019) Andalusite transformation and properties of andalusitebearing refractories fired in different atmospheres. Ceram. Int., 45(3), 3186-91. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.10.220

25. Gogou A., Mavrogonatos C., Anastasatou M., Voudouris P., Chryssoulis S., Stamatakis M. (2021) Beneficiation Process of Kyanite-Rich Mineral Assemblages from Thassos Island Aegean Sea, Greece. Miner. Proc. Extract. Metall. Rev., 43(7), 899-909. https://doi.org/10.1080/08827508.2021.1959330

26. Guo H., Li W., Ye F. (2016) Low-cost porous mullite ceramic membrane supports fabricated from kyanite by casting and reaction sintering. Ceram. Int., 42(4), 4819-4826. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.11.167

27. Indian minerals Yearbook 2019. Pt III, Mineral Reviews, 58th ed., Indian Bureau of Mines 2020.

28. Likhanov I.I., Polyansky O.P., Reverdatto V.V., Memmi I. (2004) Evidence from Fe- and Al-rich metapelites for thrust loading in the Transangarian Region of the Yenisey Ridge, eastern Siberia. J. Metamorph. Geol., 22(8), 743-762. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.2004.00546.x

29. Likhanov I.I., Reverdatto V.V., Sheplev V.S., Verschinin A.E., Kozlov P.S. (2001) Contact metamorphism of Fe- and Al-rich graphitic metapelites in the Transangarian Region of the Yenisey Ridge, eastern Siberia, Russia. Lithos, 58(1-2), 55-80. https://doi.org/10.1016/S0024-4937(01)00048-2

30. Likhanov I.I., Santosh M. (2020) The “triple point” paradigm of aluminosilicates revisited. Geol. J., 55(6), 4772-4789. https://doi.org/10.1002/gj.3716

31. Likhanov I.I. (2019) Mass-transfer and differential element mobility in metapelites during multistage metamorphism of Yenisei Ridge, Siberia. Geol. Soc., Lond., Spec. Publ., 478, 89-115. https://doi.org/10.1144/SP478.11

32. Likhanov I.I. (2022) Provenance, Age and Tectonic Settings of Rock Complexes (Transangarian Yenisei Ridge, East Siberia): Geochemical and Geochronological Evidence. Geosciences (Switzerland), 12(11), 402. https://doi.org/10.3390/geosciences12110402

33. Mitchell C.J., Harrison D.J. (1997) Industrial mineral potential of andalusite and garnet in the Scottish Highlands. Nottingham, British Geological Survey Publ., 70 p.

34. Niu F.S., Tian L.N., Zhang J.X., Wang X.G. (2012) Kyanite’s Status of Beneficiation Process and Application. Adv. Mater. Res., (602-604), 124-127. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.602-604.124

35. Overbeek P.W. (1989) Andalusite in South Africa. J. South. Afr. Inst. Min. Metall., 89(6), 157-171.

36. Roskill. The economics of kyanite. (1990) London, Roskill Information Services Ltd, 118 p.

37. Rudnick R.L., Gao S. (2003) Composition of the Continental Crust. Treat. Geochem., 3, 1-64.

38. Warr L.N. (2021) IMA–CNMNC approved mineral symbols. Miner. Magaz., 85(3), 291-320. https://doi.org/10.1180/mgm.2021.43

39. Zhao J., Jia J., Wang W., Cao G., Zhang F., Li J. (2017) Experimental Study on Mineral Processing of Kyanite Ore in Saerhabutale in Gansu Province. Multipurp. Utiliz. Miner. Res., (6), 72-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-6532.2017.06.015