Гранат (абразивное сырье)
Г ранат является одним из наиболее распространенных в природе минералов и имеет большое число разновидностей, отличающихся химическим составом и физическими свойствами. Среди них преобладает альмандин-железо-глиноземистый гранат Fe3Al2[SiO4]3 Именно альмандин наиболее пригоден для изготовления абразивов благодаря своей высокой твердости (7,5-8 по шкале Мооса), способности острых режущих краев зерен к регенерации в процессе работы и способности гранатовых зерен прочно приклеиваться к бумажной или полотняной основе. Для изготовления гранатовых абразивных изделий используется концентрат с содержанием граната 85-95%.В Карелии существует закономерная геологическая локализация проявлений потенциально промышленного граната. Коммерческие гранаты, исключая самоцветы, относятся к метаморфогенному классу месторождений полезных ископаемых, образование которых определяется условиями амфиболитовой фации метаморфизма кианитового или кианит-силлиманитового типов. Особенно благоприятны условия метаморфизма средних температур и высоких давлений. Значительная роль также отводится метасоматизму, связанному с кислотным выщелачиванием в условиях кианит-мусковитовой и кварц-мусковитовой фаций.В практическом отношении особенную значимость имеют гранатовые метасоматиты, включая гранатиты, гранат-содержащие амфиболиты и гнейсы Беломорского подвижного пояса.
Гранатсодержащие породы в Республике Карелия пользуются широчайшим распространением, и приведенные здесь объекты отнюдь не исчерпывают весь потенциал недр республики на гранатовое сырье.
Месторождение Тербеостров (Тербестров, Шуерецкое) расположено в 2 км юго-западнее ж.-д. ст. Шуерецкая. Представляет собой небольшую возвышенность ("бараний лоб") эллипсовидной формы, вытянутую в северо-северо-восточном направлении и расположенную среди обширного болота. Длина ее около 1 км, ширина от 400 м в северной части до 60 м в южной, высота 10 м. Продуктивная толща архейского возраста представлена крутопадающей пачкой переслаивающихся гранатсодержащих гнейсов и амфиболитов с гранатовыми жедрититами и слюдитами. По минеральному составу и структурно-текстурным особенностям на месторождении выделяется не менее 5 природных типов, а по содержанию граната-3 сорта руд:
1 -й сорт - богатые руды (20-40% граната) представлены преимущественно гранатовыми жедрититами и слюдитами.
2-й сорт - рядовые руды (10-20% граната) представлены преимущественно кианит-гранат-биотитовыми гнейсами с прослоями гранатовых жедрититов и гранатсодержащих амфиболитов.
3-й сорт - бедные руды (5-10% граната) представлены гранатсодержащими амфиболитами и гнейсами.
Богатые руды наиболее широко развиты в южной части месторождения, где они слагают линзовидные и пластообразные тела длиной до 100 м, мощностью 5-10 м среди руд 2-го и 3-го сортов. Гранат в этих рудах представлен желваковыми выделениями неправильной формы размером от 10 до 150, реже до 250 мм в поперечнике и крупными кристаллами. В желваках отмечаются многочисленные пойкилитовые включения кварца, иногда биотита, амфибола и рудных минералов.В кианит-гранат-биотитовых гнейсах гранат образует самые различные по размерам зерна и агрегаты. Эти гранатовые руды тяготеют к флангам месторождения.
Гранатсодержащие амфиболиты наиболее развиты в центральной части месторождения, где они обычно ассоциируют с богатыми рудами - гранатовыми жедрититами и слюдитами и образуют пластообразные тела мощностью до 10-15, реже до 20 м, длиной до 250 м.
На флангах месторождения широко развиты лейкократовые типы руд - гранат-биотитовые гнейсы с кианитом и амфиболом или без них, которые постепенно переходят в безрудные гнейсы.
Средний минеральный состав руды: гранат- 12,8%, кварц - 54,5%), биотит - 16,3%, амфибол - 10,0%, прочие (полевые шпаты, кианит, мусковит, ставролит, рутил и др.)-6,4%. Содержание кианита, являющегося попутным полезным компонентом руд, крайне неравномерно. Вредным компонентом является амфибол, обладающий близкими к гранату физическими свойствами, что создает сложности при обогащении.
В гранатсодержащих породах развиты кварцевые жилы небольших размеров (от 0,5 до 2 м мощностью и до 20 м протяженностью), которые имеют как согласное, так и секущее залегание по отношению к вмещающим породам и небольшие по мощности пегматитовые жилы с кварцевыми ядрами.
В составе граната доминирует альмандиновая составляющая.
Микротвердость гранатов колеблется от 1630 до 1700 кг/мм2, что соответствует твердости по шкале Мооса около 7,5-7,6;
Абразивная способность гранатов в процентах к монокорундовому эталону составляет 77-78% (первичная) и 51-52% (полная);
Механическая прочность гранатов, измеряемая в проценте зерен, сохранившихся после испытаний при давлении 250 кг на 1 см2, составляет 44-51 %;
Капиллярность (смачиваемость) гранатов, измеряемая в миллиметрах подъема воды за 25 минут, для зерен № 40 составляет 61 мм, № 25 - 112 мм, № 16 -190 мм, № 12 - 160 мм, что в 2-4 раза выше, чем у электрокорунда.
Согласно результатам испытаний физико-механических свойств гранаты месторождения Тербеостров отвечают требованиям абразивной промышленности.
Руда труднообогатимая, требует включения в технологическую схему обогащения большого количества перечисток. При обогащении используется гравитационная схема в сочетании с электромагнитной доводкой. В институте ВНИИАШ из руды со средним содержанием граната 12,8% получено 10,8% гранатового концентрата с содержанием граната 88,1% /Климов, 1970ф/. Институтом геологии КарНЦ РАН показана возможность обеспечения стабильно высокого качества гранатовых концентратов (содержание граната в полученных в результате обогащения концентратах 92,81-92,5% при извлечении 83,01-86,03%) независимо от сорта руды, что делает возможным отработку месторождения единым карьером /Щипцов, 2002/.
В непосредственной близости от месторождения Тербеостров расположены мелкие месторождения Еловый Наволок и Солохина Луда, сходные с ним по геологическому строению. В геологической литературе эти объекты часто называют Шуерецкой группой месторождений граната. Указывается на возможность попутного извлечения из отдельных природных типов гранатовой руды месторождений Шуерецкой группы крупных кристаллов граната, содержащего прозрачные участки, которые могут быть использованы в ювелирной промышленности /Климов, 1970ф/.
Максимальные содержания граната в рудах (до 90%) зафиксированы в проявлениях Западно-Плотинское и Участок Гранатовый (49 км). На Западно-Плотинском проявлении гранат входит в состав ставролит-гранат-биотитовых, ставролит-кианит-гранат-биоти-товых гнейсов, залегающих среди амфиболитов, гранат-амфиболовых, амфиболовых и биотитовых гнейсов хетоламбинского подкомплекса архея. Залегание пород наклонное, под углом около 35°. Гранат (альмандин) образует трещиноватые зерна размером до 5 мм, содержит многочисленные включения кварца и других минералов. Рудатруднообогатима. При технологической оценке по магнитно-гравитационной схеме на материале крупностью 1,0-0,1 мм Институтом геологии КарНЦ РАН были получены гранатовые продукты, отличающиеся биминеральным составом - гранат-ставролитовые и ставролит-гранатовые, содержание граната в ставролит-гранатовом концентрате 68,04% при извлечении 65,68%, в гранат-ставролитовом про дукте содержание граната 38,8% при извлечении 25,5% /Щипцов, 2002/.
Крупное проявление альмандина Участок Гранатовый (49 км) находится в 5 км севернее пос. Энгозеро. Проявление приурочено к толще амфиболитов, входящих в состав хетоламбинского подкомплекса. Общее залегание пород близкое к меридиональному, падение крутое (80-85°) в западном направлении. Проявление локализовано в горизонте интенсивно оквар-цованных биотит-амфибол-гранатовых пород мощностью 750 м и протяженностью 2,5 км, залегающем согласно с вмещающими породами. Слабо трещиноватый гранат (альмандин) розовато-сиреневого цвета образует кристаллы и агрегаты кристаллов размером до 15-20 см в поперечнике, его содержание в руде на отдельных участках достигает 90%, при среднем содержании 60%. Запасы граната (категория С,) в блоке площадью 1,1 км2 до глубины 20 м оценены в 36,2 млн.т /Филиппова, 2004ф/.
На крупном проявлении Шаривара (Высота 181) гранат (альмандин и пироп) входят в состав серицит-кианит-гранат-кварцевых сланцев хизоваарской свиты архея. Залегание пород крутое. Протяженность гранатсодержащих залежей составляет около 600 м при мощности не менее 30 м. Мощность наносов не превышает 1 м. На основе результатов исследований Института геологии КарНЦ РАН, включавших сбор и анализ материалов по гранатам, полевые работы на объекте с отбором и лабораторно-технологическими испытаниями проб, сделан вывод о перспективности проявления. Полученные гранатовые концентраты оказались пригодными для многоцелевого использования. При использовании комплексной схемы обогащения попутно с гранатовым концентратом могут быть получены также кианитовый, кварцевый и слюдяной продукты.
Труднообогатимыми являются гранатовые руды проявления Униярви , представленные гранат-кианит-ставролит-биотитовыми гнейсами. Особенностью руды является наличие микровключений минералов-примесей в гранате, от которых он не высвобождается даже при очень тонком помоле /Щипцов, 2002/.
