Mineralogical characterization and evaluation of chromite ore in Grevena and Kozani Vourinos massif, Western Macedonia, Greece

Abstract

Purpose. Chromite samples from Aetoraches mine area in the southern part of the Vourinos complex in Western Macedonia, Greece were examined from mineralogical-geochemical perspective. Methods. Χ-ray Diffraction (XRD) mineral phase analysis, elemental Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS) analysis and Thermogravimetry/Differential Thermogravimetry (TG/DTG) were carried out. Findings. The XRD results showed that all the samples contain mainly magnesium- and aluminum-chromite (“aluminumpicrochromite”) phases, along with forsterite (magnesian olivine), serpentine and chlorite occurrences. Based on the SEMEDS results, the computed average chemical formula indicative of this specific chromite type is: (Fe0.4 Mg0.6) (Cr1.6 Al0.4)O4. The TG-DTG weight losses found to be in the range of 4.4-14.36%, at temperatures between 600 and 750°C, indicated the presence of the hydroxyl-rich silicate minerals, serpentinite and chlorite, in agreement to the Loss of Ignition (LOI) results. The mineral phases detected in the present analyses appear in the dunite/diorite/harzburgite/peridotite main rocks of the ophiolitic complex that hosts the chromite ore. Originality. In the current research, an original characterization, via thorough elemental, phase and thermal analysis, is carried out aiming to enlighten the geochemistry aspects of the Vourinos chromite complex, Region of Western Macedonia, Greece, particularly of easily accessible and exploitable chromite deposits of the Aetoraches mine area. Practical implications. The chromite mineral, and especially the metallurgical type, is of substantial importance in metal industry. In that sense, the findings of the present investigation of chromite purity and mineral structure is a prerequisite for future exploitation of the Aetoraches chromite deposits in particular and broadly for the ongoing exploitation of chromite ore in the Vourinos complex, situated in Region of Western Macedonia, Greece, an area with high unemployment and rather slow economic growth.

Мета. Дослідження зразків хромітової руди з рудника “Еторачес” в південній частині масиву Вурінос у Західній Македонії, Греція, з мінералого-геохімічної точки зору для оцінки можливості його промислової розробки. Методика. Були проведені рентгеноструктурний аналіз мінеральної фази (РФА), елементна скануюча електронна мікроскопія у поєднанні з аналізом енергодисперсійної спектроскопії (СЕМ-ЕДС) та термогравіметрія/диференціальна термогравіметрія (TГ/ДТГ). Результати. Результати РФА показали, що всі зразки містять в основному фази хроміту магнію та алюмінію (“пікрохроміт алюмінію”), а також прояви форстериту (магнезіального олівіну), серпентину й хлориту. Отримано середню хімічну формулу на основі результатів СЕМ-ЕДС, яка вказує на конкретний тип хроміта: (Fe0.4 Mg0.6) (Cr1.6 Al0.4)O4. Встановлено, що втрати маси ТГ/ДТГ, виявлені в діапазоні від 4.4 до 14.36%, при температурах від 600 до 750°C, вказують на присутність силікатних мінералів, багатих гідроксилом, серпентиніту і хлориту. Мінеральні фази, виявлені в даному аналізі, присутні в основних породах дуніт/діорит/гарцбургіт/перидотит офіолітового комплексу, що вміщує хромітові руди. Наукова новизна. Надана оцінка геохімічних аспектів хромітового масиву Вурінос, регіон Західної Македонії, Греція, особливо легкодоступних та експлуатованих хромітових родовищ рудником “Еторачес” на основі елементного, фазового та термічного аналізів. Практична значимість. Хромітовий мінерал, особливо металургійний, має велике значення в металургійній промисловості. У цьому сенсі результати даного дослідження чистоти хроміту і мінеральної структури є передумовою для майбутньої експлуатації хромітового родовища рудника Еторачес, зокрема, і в цілому для триваючої розробки хромітової руди в масиві Вурінос. Греція – регіон з високим рівнем безробіття й досить повільним економічним зростанням.

Цель. Исследование образцов хромитовой руды из рудника “Эторачес” в южной части массива Вуринос в Западной Македонии, Греция, с минералого-геохимической точки зрения для оценки возможности его промышленной разработки. Методика. Были проведены рентгеноструктурный анализ минеральной фазы (РФА), элементная сканирующая электронная микроскопия в сочетании с анализом энергодисперсионной спектроскопии (СЭМ-ЭДС) и термогравиметрия/дифференциальная термогравиметрия (TГ/ДТГ). Результаты. Результаты РФА показали, что все образцы содержат в основном фазы хромита магния и алюминия (“пикрохромит алюминия”), а также проявления форстерита (магнезиального оливина), серпентина и хлорита. Получена средняя химическая формула на основе результатов СЭМ-ЭДС, указывающая на конкретный тип хромита: (Fe0.4 Mg0.6) (Cr1.6 Al0.4)O4. Установлено, что потери массы ТГ/ДТГ, обнаруженные в диапазоне от 4.4 до 14.36%, при температурах от 600 до 750°C, указывают на присутствие силикатных минералов, богатых гидроксилом, серпентинита и хлорита. Минеральные фазы, обнаруженные в настоящем анализе, присутствуют в основных породах дунит/диорит/гарцбургит/перидотит офиолитового комплекса, вмещающего хромитовые руды. Научная новизна. Дана оценка геохимических аспектов хромитового массива Вуринос, регион Западной Македонии, Греция, особенно легкодоступных и эксплуатируемых хромитовых месторождений рудником “Эторачес” на основе элементного, фазового и термического анализов. Практическая значимость. Хромитовый минерал, особенно металлургический, имеет большое значение в металлургической промышленности. В этом смысле результаты настоящего исследования чистоты хромита и минеральной структуры являются предпосылкой для будущей эксплуатации хромитового месторождения Эторачес, в частности, и в целом для продолжающейся разработки хромитовой руды в массиве Вуринос. Греция – регион с высоким уровнем безработицы и довольно медленным экономическим ростом.