Брагина В.И. Технология обогащения и переработки неметаллических полезных ископаемых

Подождите немного. Документ загружается.

171

Таблица 6.3

Слюда обрезная мусковит для водомерных колонок, котлов

высокого давления ТУ по ГОСТ 13752-86 (Статус: Действующий)

Наименование показателя Но

ма Методы испытания

Пятнистость смотровой части,

%, не более

Путем измерения площади смот-

ровой части, занятой минеральны-

ми включениями

Диаметр пластинчатых мине-

ральных включений на смот-

ровой части, мм, не более

Диаметр определяют с помощью

микроскопа стереоскопического

типа МВС, окуляр с ЦД 0,1 мм

Площадь, занятая газовыми

включениями, %, не более

Определяют с помощью микро-

скопа стереоскопического типа

МВС, в котором установлен окуляр

с сеткой со стороной квадрата 1 мм

Захождение краевых трещин,

мм, не более для пластин пло-

щадью:

менее 60 см

более 60 см

Определяют с помощью метал-

лической измерительной

линейки

Длина линии отлома угла, мм,

не более

Измеряют с помощью линейки

металлической

Проколы, трещиноватость,

объемные (прокатывающие)

минеральные включения, за-

грязнение поверхности

Не до-

пуска-

ется

Определяют визуально в прохо-

дящем и отраженном свете

Разность толщины по недосня-

тию, мм, не более

0,02

Погрешность измерения должна

быть не более 0,01 мм. Измерение

проводят в точке, находящейся не

ближе 2 мм от края пластины

Отклонения от номинальной

длины и ширины, мм, не более

±1

По ГОСТ 10918-82 погрешность

измерения должна быть не более

0,25 мм

Отклонения от номинальной

толщины, мм, не более

-0,10

Погрешность измерения должна

быть не более 0,01 мм. Измерение

проводят в точке, находящейся не

ближе 2 мм от края пластины

Примечания. 1. Смотровой частью пластины считается часть пластины шири-

ной 4 мм, расположенная симметрично относительно продольной оси.

2. По согласованию между потребителем и изготовителем допускается уста-

новление смотровой части шириной более 4 мм, при этом площадь, занятая пла-

стинчатыми минеральными включениями, также устанавливается по согласова-

нию между изготовителем и потребителем.

172

Условия образования слюд в природе отличаются некоторыми

особенностями. В высокотемпературных эффузивных породах эти ми-

нералы, как ранние выделения непосредственно из магмы, никогда не

встречаются. В интрузивных изверженных породах преимущественно

кислого и среднего состава они образуются как позднемагматические

постмагматические минералы, очевидно, под влиянием легко летучих

агентов (мусковитовые граниты, грейзены). Крупные кристаллы слюды

встречаются среди пегматитов, нередко в высоко- и среднетемпера-

турных гидротермальных месторождениях вольфрама, молибдена и др.

Широким распространением они пользуются также во многих метамор-

фических породах, в частности, в кристаллических сланцах (гнейсах,

слюдяных сланцах и др.).

Месторождения мусковита

Мусковит среди минералов группы слюд пользуется широким

распространением. В качестве породообразующего минерала он входит

в состав некоторых интрузивных горных пород, в частности, в состав

гранитов, особенно грейзенов, т.е. пневматолитически измененных их

разностей, в ассоциации с топазом, литиевой слюдой, кварцем, иногда

вольфрамитом, касситеритом, молибденитом и др. Мусковит в этих слу-

чаях образуется главным образом за счет ранее выделившихся калиевых

полевых шпатов (ортоклаза и микролина).

Сравнительно часто мусковит встречается в гранитных пегмати-

товых жилах в виде крупных кристаллов, представляющих промышлен-

ный интерес. Мусковит в таких жилах, особенно в центральных частях,

нередко дает скопления в виде гнезд до 1–2 м в поперечнике, но обычно

бывает беспорядочно рассеян в форме крупных кристаллов по всей мас-

се пегматита или вдоль определенных зон.

Как мельчайшие включения в кристаллах мусковита иногда

встречаются циркон, рутил в виде сагенитовой решетки, апатит, шпи-

нель, гранаты, турмалин, кварц, магнетит и др. При детальном исследо-

вании в ряде случаев можно установить определенные закономерности

ориентировки этих включений в соответствии со структурными особен-

ностями минералов.

В контактово-метасоматических месторождениях мусковит встре-

чается редко. Известны случаи образования мелкозернистого мусковита

в песчаниках на контакте их с гранитом и другими кислыми извержен-

ными породами.

В гидротермальных рудных месторождениях широко развиты

процессы серицитизации, т.е. образования серицита – скрытокристалли-

ческой разности слюды, обогащенной водой.

173

В метаморфических горных породах мусковит и серицит пользу-

ются широким распространением. Известны целые массивы слюдяных

кристаллических сланцев, серицитсодержащих глинистых сланцев (фил-

литов) и кварцитов с мусковитом. В таких породах полевые шпаты

обычно отсутствуют.

При процессах, выветривания мусковит обладает относительной

химической стойкостью и часто переходит в россыпи. В силу спо-

собности легко расщепляется на мелкие листочки и благодаря малому

удельному весу в виде мельчайших серебристых блесток скопляется

обычно в илистых осадках и слоистых глинах, образующихся в водных

бассейнах при замедленном движении вод.

В условиях интенсивного химического выветривания мусковит

способен переходить в более богатые водой гиотослюды – гидромуско-

виты, а при переходе в раствор щелочей – в каолинит.

Из многочисленных месторождений мусковита следует отметить

лишь наиболее интересные, распространенные в пегматитах. Это место-

рождения Мамского, Бирюсинского районов и Урала.

Главнейшие иностранные месторождения мусковита в пегматитах

находятся в Индии (Бенгальский и Мадрасский районы), где встречаются

кристаллы мусковита до 3–5 м

и больше, в ряде штатов США (Северная

Каролина, Мэриленд и др.), Бразилии, Канаде и других странах.

Месторождения флогопита

Флогопит довольно часто встречается в контактово-метасоматических

образованиях и в пегматитовых жилах, секущих доломитизированные

известняки и другие бедные кремнеземом и железом магнезиальные по-

роды (например, серпентиниты). Типичными спутниками флогопита яв-

ляются диапсид, форстерит, шпинель, доломит, кальцит, полевые шпа-

ты, скаполиты и др. Он распространен также в метаморфических поро-

дах (кристаллических сланцах), обычно в ассоциации с относительно

бедными железом минералами. В прозрачных шлифах без измерения оп-

тических констант его легко принять за мусковит. Примером являются

Слюдянские месторождения флогопита, В генетической связи с гранит-

ными интрузиями здесь среди сложного комплекса кристаллических

сланцев, гнейсов и мраморов образовались многочисленные секущие

пегматитовые жилы и метасоматические образования.

Флогопитосодержащие минеральные тела обычно подчинены пи-

роковно-амфиболовым гнейсам и встречаются нередко группами. Строе-

ние таких жил довольно сложное. Аналогичные флогопитовые место-

рождения распространены в Алданском районе Восточной Сибири.

174

Флогопитоносность отмечается во многих зарубежных карбона-

титовых месторождениях. Более подробно она исследована на месторо-

ждениях Пилбара (ЮАР), Однако сведений о практическом применении

флогопита карбонатитовых месторождений за рубежом нет. В России

известны такие месторождения в Маймеча-Котуйской провинции (Гу-

линское, Одихинча, Маган) и в Карелии – Ковдорское. Последнее экс-

плуатируется.

Месторождения вермикулита

Вермикулит залегает среди сильно измененных ультраосновных

пород, где он является продуктом гидротермального изменения биотита

и флогопита, образуя мощные и длинные линзы.

В России к этому типу относятся промышленные месторождения

вермикулита Среднего Урала и Ковдорское месторождение. Наиболее

перспективными являются Ковдорское и Потанинское.

Из иностранных месторождений следует отметить крупные про-

мышленные месторождения Либби в Монтане (США) и в Западной Ав-

стралии.

В настоящее время у нас слюду добывают на рудниках, объеди-

ненных в пять крупных предприятий: трест Мамслюда, комбинат Ал-

данслюда, Слюдянское, Чупинское и Енское рудоуправления.

6.3. Обогащение слюдяных руд

Важнейшей целью процесса обогащения слюдосодержащих руд

является увеличение содержания ценной части кристаллов за счет

уменьшения содержания неполезной ее части, состоящей из посторон-

них примесей (пустой породы).

Трудность проблемы механизации обогащения слюдяных руд со-

стоит в следующем:

1. Кристаллы слюды и сопутствующая им порода имеют почти

одинаковые диэлектрические константы и удельный

вес, что исключает

применение распространенных методов обогащения. Кристаллы слюды

в процессе обогащения не должны нарушаться.

2. В исходной руде встречаются кристаллы слюды различной

конфигурации, площади и толщины.

3. По своим технологическим свойствам руды различных место-

рождений значительно отличаются друг от друга.

175

Таким образом, основным методом обогащения слюдяных руд яв-

ляется механический, основанный на различии формы зерен и коэффи-

циента трения.

В настоящее время применяются пять методов:

1. Ручная сортировка.

2. Обогащение по трению.

3. Обогащение по форме.

4. Гравитационные методы (для мелкоразмерных руд).

5. Флотация.

Исключением является обогащение вермикулитовых руд, где

кроме обогащения по

форме применяются гравитационные методы и

электромагнитная сепарация.

6.3.1. Обогащение по трению

Обогащение по трению основано на различии коэффициентов

трения-скольжения кристаллов слюды и трения- качения округлых кус-

ков породы.

Куски породы, имея округлую форму, скатываются по наклонной

плоскости вследствие того, что опрокидывающий момент куска породы

больше удерживающего момента, если угол наклона

плоскости больше

или равен углу трения кристаллов слюды. Кристаллы слюды благодаря

своей пластинчатости при падении ложатся на плоскость своей большей

площадью.

Значительная разница между площадью и толщиной кристаллов

препятствует возникновению опрокидывающего момента и кристаллы

слюды вынуждены скользить по наклонной плоскости. Вследствие раз-

личных коэффициентов трения минералы слюды и породы приобретают

различные ускорения и падают с конца наклонной площади по разным

параболическим траекториям.

На основе данного принципа обогащения разработаны и испыта-

ны несколько видов наклонных плоскостей и винтовых сепараторов.

Предложенный В.М. Архангельским и М.А. Лавровым сепаратор

состоит из ряда наклонных металлических плоскостей (рис. 6.1). Каждая

плоскость имеет длину 1 350 мм, ширину – 100 мм

; угол наклона каждой

последующей плоскости больше, чем предыдущей.

В конце каждой плоскости имеется щель для улавливания кри-

сталлов слюды. Ширина щели на первой плоскости больше, чем на вто-

рой и т.д. Перед щелью устанавливается небольшой порог треугольной

формы (горка) для создания условий отрыва движущихся кусков породы

от наклонной плоскости.

176

Рис. 6.1. Плоскостной сепаратор В.М. Архангельского и М.А. Лаврова

Рис. 6.2. Плоскостной сепаратор М.Г. Кузакова и Б.А. Круглова: А – неподвиж-

ная рабочая плоскость; Б – миниатюрные плоскости (типа «горка»); В – окна

Порода

Слюда + порода

Пустая порода

Исходная руда

Концентрат

(слюда)

177

Крупные куски породы, двигаясь с большей скоростью по плос-

кости, перелетают через щель и уходят в отвал. Кристаллы слюды и бо-

лее мелкие куски породы проваливаются в щель и падают на вторую

плоскость и т.д. Крупность исходного составляет 20–70 мм, извлечение

слюды – 90–92 %, выход породы в концентрат – 26–33 %.

Есть еще сепаратор Архангельского, в

котором на внешней сторо-

не рабочего желоба установлены небольшие борта, позволяющие дер-

жать больший угол наклона.

Известен плоскостной сепаратор (рис. 6.2) конструкции М.Г. Ку-

закова и Б.А. Круглова, в котором имеется наклонная плоскость с пер-

пендикулярными плоскостями и щелью, угол наклона равен 37°. Извле-

чение слюды достигает 70–86 %, засоренность концентрата

пустой по-

родой составляет 59–78 %.

6.3.2. Обогащение по форме

Как известно, пустая порода имеет куски более неправильной

формы, чем слюда, вследствие чего в узкие щели вместе со слюдой про-

валивается только мелочь размером меньше ширины щели. При грохо-

чении происходит разделение всей горной массы по форме зерен сле-

дующим образом.

Кристаллы слюды, попадая на сито с колосниками, имеющими

острые грани, получают неустойчивое равновесие и легко опрокидыва-

ются в щель. В связи с этим уголковый профиль сит признан наилуч-

шим. Последующее отделение кристаллов слюды от мелкой породы ос-

новывается на разности их площадей.

Максимальный диаметр кусков породы незначительно превышает

размер щелей колосникового грохота, тогда как у кристаллов слюды

площадь намного больше толщины. При просеивании промпродукта че-

рез грохот с круглыми или квадратными отверстиями мелкие куски по-

роды проваливаются, а кристаллы слюды скатываются по сетке, чем и

достигается отделение слюды от мелкой породы.

Этот метод обогащения слюдяных руд нашел широкое распро-

странение и осуществляется на барабанных и вибрационных грохотах.

Почти все современные обогатительные фабрики на слюдяных рудниках

работают на основе этого метода.

В 1960 г. для обогащения слюдяных руд впервые были примене-

ны вибрационные грохоты типа СМ-13. Эти грохоты наиболее эффек-

тивны для обогащения слюдяных руд ввиду того, что траектория ко-

лебаний сит происходит по эллипсу, т.е. в несколько наклонном к гори-

зонту направлении. Такое сложное движение грохота способствует луч-

шему самоочищению сита колосниковой решетки.

Кроме того, используются грохоты ГУП-1 и ГУП-3, а также се-

паратор конструкции Гипронинеруд. Сепаратор представляет собой

178

стандартный ленточный контейнер с плоскими роликами. Над лентой

под некоторым углом к ее оси установлены ребристые валки, враща-

ющиеся навстречу ленте. Оси валков расположены под углом 60° к

плоскости ленты. При этом зазор между валиками и лентой уменьшается

в направлении движения материала. При встрече с первым валком куски

руды большего размера, чем зазор между валком и лентой, сбрасывают-

ся с ленты, а кристаллы слюды, имеющие плоскую форму, проходят под

валком. Следующий по ходу валок устанавливается с меньшим зазором

и отбивает с ленты куски породы, прошедшие под первым валком, и

пропускает как и первый кристаллы слюды, которые поступают в при-

емный бункер. Лучшие результаты получаются на материале, из которо-

го удален негабарит, класс –20 мм, и особенно на расклассифицирован-

ном на фракции, обогащающиеся на отдельных сепараторах. Между се-

параторами имеется ленточный конвейер, который транспортирует по-

роду, отбитую валками. Кристаллы избыточного размера выбираются

вручную. Извлечение слюды в концентрат составляет 97–98 %.

Ленточные сепараторы успешно работают на рудниках Ковдор и

Ёнского рудоуправления.

В работе [81] описано устройство для отбора кристаллов слюды

из руды, включающее установленный на основании перфорированный

вращающийся барабан, выполненный из двух соединенных между собой

частей, конфузор с вентилятором, установленный с внешней стороны

одной из частей барабана, которая имеет длину не менее ширины конфу-

зора, разгрузочный лоток, установленный внутри барабана вблизи кон-

фузора с зазором относительно поверхности барабана. Часть перфориро-

ванного барабана, прилегающая к конфузору, выполнена в виде отдель-

ных одинаковых прямоугольников с упорами, расположенными на краях

одной из продольных сторон каждого прямоугольного элемента, а опор-

ные элементы выполнены в виде Г-образных обручей, обращенных на-

встречу друг другу. При этом каждый прямоугольный элемент установ-

лен посредством осей между Г-образными обручами с возможностью

взаимодействия упоров с ними. Причем края бортов разгрузочного лотка

расположены ниже уровня горизонтальной оси барабана, а расстояние

между ними больше ширины прямоугольных элементов.

6.3.3. Гравитация

Гравитационные методы обогащения применяются, главным об-

разом, для мелкоразмерных слюдяных руд и мелкочешуйчатых слюдо-

содержащих сланцев. Месторождения таких руд известны в различных

районах нашей страны и являются одним из резервов обеспечения по-

требителей народного хозяйства в молотой слюде – мусковите.

179

В гравитационных методах и аппаратах, применяемых для обога-

щения слюды, обычно используют не только разницу в плотности зерен

разделяемых минералов, но и различие в форме.

Благодаря последнему перспективной является и воздушная се-

парация. В работе [60] исследовано влияние вибрационной среды

на скорость осаждения плоских и изометричных частиц. Достигнуто

улучшение показателей обогащения слюдосодержащих

руд методом

г и д р а в л и ч е с к о й к л а с с и ф и к а ц и и в колеблющейся среде

при одновременном уменьшении расхода воды за счет меньшей скоро-

сти восходящего потока.

Неплохие результаты может давать обогащение на

в и н т о в ы х

с е п а р а т о р а х. Так, представляет интерес сепаратор В.М. Архан-

гельского. Конструктивная особенность данного винтового сепаратора

заключается в том, что на внешней стороне рабочего желоба установле-

ны небольшие борта, позволяющие увеличить угол наклона. При его

ис-

пытании в Слюдянском рудоуправлении производительность составила

75 т/см, засоренность концентрата пустой породой – 73 %, извлечение

составило 95,2 %.

Обогащение мелкоразмерных слюд возможно производить в по-

токах малой толщины на наклонной поверхности. Наиболее четко идет

разделение на к о н ц е н т р а ц и о н н о м с

т о л е [61]. На нем уси-

ливается эффект сегрегации материала, способствующий распределению

плоских частиц по высоте потока в зависимости от значений коэффици-

ента сферичности по скоростям стесненного падения. Разделение улуч-

шается при замене прямоугольных нарифлений на волновые, обеспечи-

вающие более равномерное взвешивание материала.

Резкое различие в форме близких по

плотности минералов слюды

и кварца обусловливает существенную разницу в конечных скоростях

падения и в скоростях витания этих частиц, причем пластины слюды,

обладающие большей плотностью, ведут себя как более легкий компо-

нент, а более легкие по плотности округлые зерна кварца того же разме-

ра – как более тяжелый. Благодаря различию в форме зерен

наиболее

перспективными способами разделения слюды и кварца являются грави-

тационные методы, в том числе в о з д у ш н а я с е п а р а ц и я. Ус-

тановлено, что коэффициент равнопадаемости бинарных сочетаний раз-

личных компонентов руды существенно зависит от формы, а в меньшей

степени – от размера и плотности зерен разделяемых минералов.

Трудности при воздушной сепарации руды представляет выделе-

ние более мелких по крупности и утолщенных по форме частиц слюды,

характеризующихся меньшим значением коэффициента равнопадаемо-

сти по отношению к зернам других минералов.

Технологические испытания воздушной сепарации осуществля-

лись на классах +0,7 мм, –7+0,4 мм, –0,4+0,25 мм, –0,25 мм на

полочном

180

сепараторе с горизонтальным направлением воздушного потока. Пре-

имуществом данной конструкции по сравнению с сепараторами с восхо-

дящим воздушным потоком («Зигзаг», каскадный и др.) является воз-

можность создания благоприятных условий для предварительной стра-

тификации обогащаемого продукта при подаче его в рабочую камеру по

наклонной полке сепаратора.

Обогащение неклассифицированной руды позволило увеличить

нагрузку

на воздушный сепаратор в 7–10 раз и уменьшить расход возду-

ха в 10 раз. При этом воздушным потоком извлекается лишь 50 % слю-

дяного концентрата, а остальное количество слюды отклоняется под

действием слабой воздушной струи из общего рудного потока и выделя-

ется в первом отсеке воздушного сепаратора. Качество и выход суммар-

ного концентрата при

сепарации неклассифицированной руды получа-

ются примерно такими же, как и при раздельной первичной сепарации

узких машинных классов: суммарный концентрат оказывается загряз-

ненным породными примесями за счет мелкого класса (–0,25 мм). По-

этому концентрат необходимо подвергать контрольному грохочению и

повторной воздушной сепарации раздельно по узким классам. В ко-

нечных крупнозернистых хвостах содержание слюды

составляет не бо-

лее 3–5 %, в концентрате – 90,8–98,7 %.

Обогащение методом в о з д у ш н о й в и б р о с е п а р а ц и и

основано на разности коэффициентов аэродинамического сопротивления

слюды и пустой породы. При этом весь материал под действием воз-

душного потока

распределяется таким образом: частицы, обладающие

меньшим коэффициентом аэродинамического сопротивления, оседают

внизу вибрирующей плоскости, а частицы с большим коэффициентом

аэродинамического сопротивления всплывают поверх слоя, затем порода

под действием вибрации поступает вверх, а слюда под действием гори-

зонтального воздушного потока двигается вниз.

6.3.4. Флотация

Этот метод применяется при обогащении мелкоразмерных слюдя-

ных руд и мелкочешуйчатых слюдосодержащих сланцев, а также клас-

сов, остающихся после обогащения вышеописанными методами, или

комплексных руд (Fe, Ti, Nb, Zr, Tr, иногда Cu, Pb, апатитовых руд,

флюоритовых руд и др.)

Для обогащения материала крупнее 0,5–0,25 мм используется

п е н н а я с е п а р а ц и я.

Пенная сепарация была применена для обогащения

мусковита,

флогопита и вермикулита крупностью –5+0,3 мм. В качестве собирате-

лей использовались реагенты АНП-14, алкилзамещенные имидазолины и