Брагина В.И., Брагин В.И. Технология обогащения полезных ископаемых

Подождите немного. Документ загружается.

Контактово-метасоматические месторождения приурочены к

зонам контакта известняков с интрузиями глубинных пород. Известняки

здесь превращаются в графитовые скарны. Крупночешуйчатый графит

образует среди скарнов жилы неправильной формы, он более или менее

равномерно рассеян в них, обычно в количестве от 2 до 10 %. Размеры

залежей могут быть значительными, достигая в длину 120 м и мощности

12 м. Относительно большие запасы, а также высокое техническое каче-

ство графита делают месторождения этого типа важным объектом про-

мышленной разработки. К сожалению, в природе они встречаются редко

и известны только в Канаде.

В последнее время практическое значение приобрели месторож-

дения кристаллических известняков, в которых графит встречается в ви-

де очень крупных чешуек. Такие чешуйки длиной в 20 мм и шириной

до 5 мм используются в рентгеновской оптике и для полупроводниковых

приборов, хотя они и не являются монокристаллами (месторождения Ка-

релии, Украины, Забайкалья).

Пегматиты и силекситы содержат мало графита, обычно они бы-

вают ничтожных размеров и промышленного значения не имеют, хотя

некоторые из них и разрабатывались в Канаде.

П л о т н о к р и с т а л л и ч е с к и е г р а ф и т ы образуются в

месторождениях двух генетических типов: а) магматического, б) пнев-

матолитического.

Магматические месторождения приурочены к глубинным, жиль-

ным и эффузивным изверженным породам, в которых графит образует

скопления в форме штоков, гнезд и жил, или встречается в рассеянном

виде. Графит месторождений этого типа является продуктом кристалли-

зации из газообразных составных частей магмы. Нередко руды этих ме-

сторождений имеют содержание графита до 60–85 %. Сравнительная

редкость месторождений этого типа и обычно небольшие размеры их

обусловливают относительно небольшое их промышленное значение.

Типичным представителем является Ботогольское (Алиберовское) ме-

сторождение.

Пневматолитические месторождения плотнокристаллического

графита встречаются преимущественно среди гнейсов. Графитовые руд-

ные тела имеют в них форму типичных жил, которые, несомненно, об-

разуются в результате заполнения открытых трещин графитом и сопут-

ствующими ему минералами, кристаллизующимися из проникавших по

этим трещинам газообразных эманаций. Классическими и в то же время

единственными типичными пневматолитическими месторождениями

являются крупнейшие залежи Цейлона, которые разрабатываются уже

более 100 лет.

М е т а м о р ф и з и р о в а н н ы е у г л и в зависимости от ме-

таморфизма (характера метаморфизующих агентов и степени их воздей-

ствия) изменяются от антрацита до типичного скрытокристаллического

графита. При низкой степени метаморфизма иногда в одном и том же

месторождении одновременно встречаются графит и антрацит (напри-

мер, в Полтавском и Бреденском месторождениях на Южном Урале).

Лекция 4

План лекции:

1.Ручная сортировка и изберательное измельчение графита [45 c 77]

2. Флотация [14 c 395-396, 45 с 77-78]

3. Химическое обогащения [45 с 80-81 ]

4. Термическое обогащение [45 с 81]

5. Схемы обогащения и фабрики [10 с 331-332, 45 с82-86]

2.3. Обогащение графитовых руд

Обогащение графитовых руд применяется для повышения содер-

жания графита и удаления вредных примесей. Для определения целесо-

образности применения обогащения графита производится сравнение

количества углерода, выгоревшего в струе кислорода при последова-

тельном изменении температуры от 0 до 510

°С, от 510 до 695 °С, от 695

до 1 000 °С.

В соответствии с температурным интервалом и количеством вы-

горевшего углерода графитсодержащая порода характеризуется сле-

дующим образом. Все породы, в которых углерод выгорает в интервале

температур до 510 °С, содержат графит непромышленного качества, по-

этому не являются графитовым сырьем. Породы, в которых углерод вы-

горает в интервале температур 510–695 °С в количестве более 60 %,

представляют промышленный интерес.

Породы, в которых углерод выгорает в интервале температур

695–800 °С и выше в количестве 1–2 %, представляют промышленный

интерес и подлежат технологическим испытаниям с применением обо-

гащения.

Возможность применения тех или иных методов обогащения к

графитовым рудам определяется структурой графита, характером вме-

щающих пород и вредных примесей и назначением продукта. В настоя-

щее время применяют ручную сортировку, избирательное измельчение,

химическое обогащение, флотацию, магнитное обогащение, термическое

обогащение.

2.3.1. Ручная сортировка

и избирательное измельчение

Для некоторых достаточно богатых руд применение ручной сор-

тировки дает возможность получить продукт необходимого качества.

Ручная сортировка является основным методом обогащения скрытокри-

сталлических руд, для которых другие способы обогащения малоэф-

фективны. Богатые руды чешуйчатого графита в Африке, Шри-Ланке

(Цейлон), на рудниках в Чехословакии подвергаются только ручной

разборке.

Наряду с ручной сортировкой при обогащении скрытокристалли-

ческих руд применяется избирательное измельчение, основанное на раз-

личии измельчаемости графита и пустой породы.

2.3.2. Флотация

Применение флотации дает возможность обогащать весьма бед-

ные графитовые руды с содержанием 3–5 % графита.

Флотационная способность графита в значительной степени зави-

сит от его структуры. Кристаллические и чешуйчатые графиты легко

поддаются флотации, в то время как скрытокристаллические (аморф-

ные) графиты флотируются плохо и отвальных хвостов обычно не по-

лучается.

Плохая флотируемость скрытокристаллических графитовых руд

объясняется тем, что они являются тонковкрапленными, кроме того,

присутствующие в них органические вещества депрессируют графит.

Обжиг руды при малом доступе воздуха улучшает флотацию графито-

вых руд, содержащих органические примеси.

Графит хорошо флотируется с помощью одного вспенивателя

(соснового масла или др.), а также с помощью собирателей, главным

образом, керосина, мазута, нефти.

На фабриках Индии флотация ведется при рН = 4–5.

В результате исследования влияния ультразвука на разных

стадиях флотации графита установлено повышение качества концентра-

та при использовании ультразвука при эмульгировании реагентов, дис-

пергировании твердого материала в пульпе, кондиционировании реаген-

тов и непосредственно в процессе флотации. Наибольший эффект был

достигнут при диспергировании твердого материала в пульпе. Из недос-

татков отмечено снижение скорости флотации и износ ультразвукового

излучателя.

Исследователями предложен новый вспениватель РАС для фло-

тации графита, являющийся более эффективным, недорогим и нетоксич-

ным реагентом по сравнению со стандартно применяемым ВКП. Были

проведены сравнительные исследования действия вспенивателей на

свойства и устойчивость двух- и трехфазных пен, изучено влияние круп-

ности и физико-химических свойств поверхности графита на процесс

пенообразования. По данным лабораторных флотационных исследова-

ний, оптимальный расход РАСа в 3 раза меньше по сравнению с ВКП.

Для депрессии кварца, слюды, которые часто сопутствуют графи-

ту, и ряда минералов пустой породы применяют жидкое стекло, для де-

прессии сульфидов – цианид, бихромат калия.

Разработкой технологии флотации скрытокристаллического гра-

нита занимались многие научно-исследовательские институты. Так, ин-

ститутом Гипронинеметаллоруд из руды, содержащей 21,7 % золы, при

крупности измельчения 81 % класса –0,08 мм по чисто флотационной схеме

с 3-кратной перечисткой пенного продукта основной флотации был получен

концентрат 1-го и 2-го сорта с содержанием углерода 91,4–82,6 %, при вы-

ходе 45,0 и 36,8 % и извлечении 52,1 и 38,7 %. Расход реагентов при

этом составил: керосина – 3 кг/т, соснового масла – 10 г/т (среда щелоч-

ная). Химическое дообогащение полученного концентрата позволяло

снизить зольность до 2,2 %.

В зарубежных странах обогащение скрытокристаллического гра-

фита ведется рудоразборкой (Австрия, Мексика) методом селективного

измельчения, основанным на неодинаковой способности размола графи-

та и пустой породы (Австрия, Италия) и флотационным методом (Авст-

рия, Япония, Чехословакия).

В Австрии на фабрике Graphitwerke Kaiserbery перерабатывается

руда с содержанием углерода 60 %. Предварительно раздробленная ру-

да до флотационной крупности подвергается флотации с тремя перечи-

стками и одним доизмельчением пенного продукта. При флотации ис-

пользуются керосин, жидкое стекло, сосновое масло. После обогащения

получают концентрат с содержанием углерода 90–92 %.

На фабриках Индии процесс флотации ведется в кислой среде при

рН = 4–5.

Установлено [19], что окисленный графит наиболее эффективно

флотируется октиловым спиртом и каприловой кислотой. Для промыш-

ленных условий рекомендуется использовать реагент 13КП – кубовый

остаток производства 2-этилгексанола, который содержит значительное

количество спиртов. Применение термообработки, подача едкого калия

или кальцинированной соды позволяет извлекать в концентрат 83–87 %

углерода [21–22].

Предложен [45] способ флотации графитовых руд с магнитогид-

родинамической обработкой пульпы и введением в зону действия маг-

нитного поля апполярного собирателя. Внедрение этого способа на За-

вальевском графитовом комбинате позволило повысить извлечение гра-

фита на 1–1,5 % и снизить расход керосина на 6–8 %.

2.3.3. Химическое обогащение

Химическое обогащение применяется для удаления зольных при-

месей, бора и осуществляется несколькими способами:

1. Растворением углекислых минералов слабыми растворами

и HCl. Пирит и магнетит удаляют крепкими растворами тех же

кислот с добавкой хромпика или азотной кислоты. Также применяют

еще соду и едкий натрий.

2. Очисткой графита с помощью комплексообразующих агентов

K, Pb, Cr, F, Br, Cl, хлористых соединений металлов и другими.

3. Очисткой графита газами HF, Cl

, смесью дымовых газов с Cl

и хлорированными или фторированными углеводородами.

Превращение примесей может быть облегчено добавлением ката-

лизаторов – газообразных, добавляемых в газовый поток, или твердых,

примешиваемых к графиту. Очистка может осуществляться селективно с

преимущественным удалением железа или SiO

. В качестве очищающих

газов применяют смесь дымовых газов с Cl или HF. Очистка графита ве-

дется непрерывно или периодически в огнеупорных вертикальных шах-

тах или во вращающихся барабанах.

Например, 100 кг графита содержит 5 кг примесей, из которых 3 кг

составляют силикаты; его загружают во вращающийся барабан, нагре-

вают до 200 °С и в течение 5 ч обрабатывают 100 кг HF. После обработ-

ки силикаты полностью удаляют.

Например: SiO

+ 4HF = SiF

↑ + 2H

O. Для более полного удале-

ния SiF

, проводят дополнительное продувание руды инертным газом.

2.3.4. Термическое обогащение

Этот метод заключается в нагревании измельченного графита до

2 200–2 500 °С в электрической печи. При этом золообразующие приме-

си испаряются, а графит перекристаллизовывается, в результате чего ук-

рупняются кристаллы и улучшается качество графита. Этот метод при-

меняется для получения графита высокой чистоты с содержанием золы

0,1–1 %. К рудам и концентратам применяется редко, чаще – для полу-

чения искусственного графита из угля.

2.3.5. Схемы обогащения и фабрики,

перерабатывающие графитовые руды

Схемы обогащения графитовых руд обычно определяются струк-

турой графита, характером вмещающих пород и включают в себя флота-

цию и другие методы обогащения (рис. 2.1., 2.2.).

В настоящее время в СНГ графит выпускают Завальевская обога-

тительная фабрика и Ждановская графитовая фабрика ПО «Кировград-

графит», Красноярская фабрика, Кыштымский комбинат, Ногинский,

Тас-Казганский и Ботогольский рудники.

Завальевская обогатительная фабрика работает на рудах кристал-

лического графита Завальевского месторождения. Схема их обогащения

(рис. 2.3) включает: стадиальное дробление, измельчение до 50–60 %

класса –0,074 мм, классификацию, стадиальную флотацию с перечист-

ками и доизмельчением концентрата, мокрую классификацию, сушку и

сухую классификацию. Для получения более качественных концентра-

тов число доизмельчений увеличивают до семи, а перечисток – до девяти

(рис. 2.4).

На большинстве зарубежных фабрик схемы включают основную,

контрольную и 2–4 перечистные операции флотации с одним, двумя (не

всегда) доизмельчениями концентратов перечисток в шаровых мельни-

цах в замкнутом или открытом цикле с классификатором, а также другие

методы обогащения.

Рис. 2.1. Принципиальная схема обогащения

скрытокристаллического графита

Рис. 2.2. Схема обогащения высокосернистого графита

Рис. 2.3. Схема обогащения Завальевской обогатительной фабрики

Рис. 2.4. Усовершенствованная схема обогащения Завальевской обогатительной фабрики

ТЕХНОЛОГИЯ АЛМАЗОВ

Лекция 5

План лекции: 1.Свойства алмазов и области их применения[45 c 90-93 ]

2. Месторождения алмазов [10 c 286-287,45 c 94-97 ]

Алмаз – это редкий минерал и относится к драгоценным камням

первого класса. Он состоит из чистого углерода и представляет собой

одну из его кристаллических модификаций.

По состоянию на 01.01.2001 г. по объему прогнозных ресурсов

Россия занимает первое место в мире. По разным оценкам они состави-

ли 35–50 % мировых [1–4]. Однако ресурсы категорий Р

и Р

, служащие

ближайшим резервом для прироста запасов, не превышают 16 % сум-

марных.

Основная часть прогнозных ресурсов страны (около 65 %) при-

ходится на приполярные районы Западной Якутии с неразвитой ин-

фраструктурой. Из них на районы действующих алмазодобывающих

предприятий приходится не более 10 %. Около 20 % ресурсов располага-

ется в Архангельской области и только 10 % – в промышленно-развитых

районах европейской части России.

По разведанным запасам Россия также занимает первое место в

мире. Последние существенно превосходят суммарные разведанные за-

пасы всех остальных стран мира, вместе взятых.

Качество алмазов в эксплуатируемых трубках России в среднем

сопоставимо с качеством камней в главных месторождениях мира, но

средние содержания алмазов в них выше, чем в большинстве зарубеж-

ных объектов.

За 2003 г. в России добыто 33 млн карат необработанных алмазов

на 1,7 млрд дол. На втором месте находится Ботсвана. Всего в мире за

год добывается около 150 млн кар (или 30 т). Основная часть приходит-

ся на Ботсвану, ЮАР, Канаду и Россию.

Основной недропользователь в сфере добычи алмазов в России –

АК «АЛРОСА», которая является владельцем прав на разработку всех

коренных и большей части россыпных месторождений алмазов в Рес-

публике Саха (Якутия). Правами на эксплуатацию россыпей в Анабар-

ском и Приленском районах владеют две небольшие дочерние фирмы

АК «АЛРОСА» – «ОАО Нижне-Ленское» и «ООО Алмазы Анабара».

Россия – второй в мире производитель алмазов (на ее долю при-

ходится около четверти продаж), которая в 2,5 раза отстает от Dee