Рыхлые образования, развитые в пределах Андрее-Юльевского участка, залегают на метаморфизованных осадочных, вулканогенных и магматических породах различного состава и возраста. Достаточно широким распространением среди них пользуются карбонатные породы кучинской толщи.

В районе повсеместно распространены площадные и линейные коры выветривания, по карбонатным породам развит карст.

Кайнозойские образования представлены разновозрастными аллювиально -пролювиальными отложениями (от раннего палеоцена до позднего плиоцена) и четвертичными отложениями различного генезиса. Первичные концентрации кианита и золота приурочены в основном к песчано-глинистым отложениям позднего олигоцена (наурзумская свита), раннего и среднего миоцена (аральская свита).

Учитывая техногенный характер образования полезных компонентов Андрее-Юльевского участка, сведения о составе и строении техногенных месторождений определяются геолого-промышленным типом исходного природного сырья. Кианит – основной товарный продукт техногенных образований, в том числе и на исследования коренных источников кианита, входящего в состав аллювиальных россыпей.

В контуре участка находятся южная часть Еленинской золотоносной россыпи и Андреевская золотоносная россыпь. Россыпи отрабатывались в 1973-1978 гг. Миасским прииском, в 1982-1987 гг. старательской артелью «Нагорная» и в 1988-1997 гг старательской артелью «Степная» (Савичев, 2008).

Техногенные пески в районе прииска неоднократно перемывались, поэтому почти лишены глинистого материала. Их минералогический состав: кварц – 90-95 мас.%, кианит – 4,9 % (среднее содержание по материалам ранних исследований Г. Г. Лепезина), на долю остальных минералов (гематит, магнетит, золото, рутил и др.) приходится 3-5 %.

По последней отработке россыпей была установлена принципиальная возможность получения концентратов кианита (рис. 8) и кварцевого песка. После неоднократного перемыва при добыче золота произошло естественное обогащение песков кварцевым материалом, кианитом и другими полезными компонентами. По результатам проведенных ранее работ, ориентировочное среднее содержание кианита в песках Еленинской россыпи составляет 3,3 %, Андреевской – около 2 %. Основная масса кианита (до 80 %) сосредоточена в классах песков крупностью от 1 до 20 мм. Преобладающим компонентом техногенных песков после отмывки глинистой составляющей является кварц (91,2-94,6%), который может оцениваться как попутное полезное ископаемое в качестве формовочного, стекольного и строительного песка. Из других потенциально полезных компонентов в рыхлых отложениях присутствует рутил (свыше 2 г/м3), ильменит (свыше 5 г/м3), магнетит (свыше 10 г/м3), монацит и др.

Концентраты кианита из Еленинской россыпи были изучены в ЦНИИолово (г. Новосибирск). Их химический состав характеризуется следующими средними содержаниями (в %): SiO2 -37,78-43,86; Al2O3 - 49.13 -54.94; TiO2 -0,66; Fe2O3 4,04-4,17; MnO 0,03-0,50; MgO 0,01; CaO – 0,16-0,30; Na2O - 0,3; K2O – 0,06-0,10 (Лепезин, 2003).

Глава 7. Технология обогащения и промышленное значение кианитовых руд Андрее-Юльевского участка

Как уже говорилось, Андрее-Юльевские пески неоднократно перемывались, и поэтому почти не содержат глинистого материала.

Фракция +7 мм, на которые приходится в среднем 7%, практически без кианита. Наиболее богатые кианитом фракции 7-5, 5-3, 3-2, 2-1 (соответственно 13,1, 17,1, 18,0 и 9,4 мас.%) (рис. 8).

Рис. 8. Гранулометрический состав кианита

Доля этих фракций относительно общей горной массы составляет 27%. На фракции менее 1 приходится более 66% горной массы: кварц = 90-95%, кианит = 2-5%, гематит = 3-5%.

Технология обогащения сводится к следующему. Пески рассеиваются на три фракции: 1) +7; 2) -7+1; 3) -1.

Рис. 9. Кианитовый концентрат полученный разработаны предварительные схемы при обогащении Андрее - Юльевских песков обогащения техногенных образований

Первая группа фракций без кианита, засорена лимонитом и ее можно выбрасывать или использовать на отсыпку дорог. Из второй группы фракций выделяется кианит (рис. 9), хвосты обогащаются кварцем. В третьей группе фракций преобладающим является кварц. При его обогащении кианит накапливается в хвостах, которые могут идти на повторный передел. Следует иметь в виду, что здесь же будут концентрироваться золото и рутил.

На основе полученных данных (2009 г.) о минералогии и гранулометрическом составе техногенных образований Еленинской россыпи были

Ресурсы кианита обследованного участка Еленинской техногенной площади в пределах выделенных техногенных отвалов, по данным Г. Г. Лепезина, составляют 103,5 тыс.т. Площадь отвалов составила 1377569 м2. Площадная продуктивность составит 75,1 кг/м2 (Лепезин, 2003).

Таким образом, простое рассеивание (грохочение) позволяет на начальной стадии обогатительного процесса сократить объем горной массы в 3–4 раза, увеличив при этом во столько же раз количество кианита в ней.

В Восточном институте огнеупоров (ВОСТИО (г. Екатеринбург)) под руководством крупнейшего специалиста д.г.м.н. В. А. Перепелицина были проведены огнеупорные исследования кианитовых концентратов. Получены огнеупорные характеристики концентратов и приготовленных из них изделий, разработана технология производства высокоглиноземистых огнеупоров. На основании приведенных исследований сделано следующее заключение: кианитовые концентраты Андрее-Юльевских россыпей являются перспективным минеральным сырьем для производства качественных муллито-кремнеземистых огнеупорных материалов и изделий.

Рис. 10. Принципиальная технологическая схема обогащения кианитовых песков

Опыты с тем же концентратом проводились и на Нижнетагильском металлургическом комбинате под руководством главного огнеупорщика Э. В. Вислогузовой. Итоговые выводы: концентрат может быть использован как составная часть в различных алюмосиликатных массах и бетонах непосредственно на металлургических производствах, например для желобных масс, сталеразливочных и промежуточных ковшей и т.д., а также пригоден для получения плавленых муллит-корундового состава материалов.

Электротермическим методом из кианита получают кремне-алюминиевый сплав - силумин, широко используемый в автомобиле- и самолетостроении.

С точки зрения освоения и последующей эксплуатации наиболее выгодное положение на Урале занимают коренные месторождения и проявления: М-Брусянское, Абрамовское, Сосновское, Косулинское, Карабашское (Уфимское), Мало-Каслинское, Борисовское, Михайловское. Они находятся в регионе с развитой инфраструктурой и недалеко от железных дорог. Практически все месторождения могут быть отработаны открытым способом. Руды легко обогащаются. Содержание глинозема в кианитовых концентратах достигает 62 %.

Разведанные запасы минералов группы силлиманита в нашей стране в целом в пересчете на конечный продукт – алюминий, превышают 400 млн. тонн. Если его производить в количестве 3,5 млн. тонн в год, как это делается сейчас, то руд хватит более чем на 120 лет.