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

Подождите немного. Документ загружается.

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).

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. Схема обогащения графитовой руды на Завальевском комбинате

Рис. 2.5. Схема обогащения графитовой руды

на фабрике в Нетолицах

Рис. 2.6. Схема обогащения графитовой руды

на фабрике штата Алабама

Малозольные высококачественные графиты получают в цехе хи-

мического обогащения путем спекания с кальцинированной содой при

900 °С в течение трех часов, кипячения спека в воде при 100 °С в тече-

ние часа, вышелачивания в 5 %-м растворе серной кислоты с последую-

щей отмывкой и магнитной сепарацией. Порядка 60 % немагнитной

фракции содержит менее 1 % золы

и является товарным графитом. Для

получения высокомарочного графита этот продукт направляется на по-

вторные аналогичные операции, но тогда вместо серной кислоты ис-

пользуется соляная кислота. Малозольный графит после магнитной се-

парации содержит менее 0,1 % золы и до 99,3–99,7 % углерода.

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. 2.5, 2.6).

Спрос на графитовые концентраты предусматривает узкую клас-

сификацию по крупности, в связи с чем валовый концентрат после суш-

ки неоднократно измельчается и классифицируется. Так, например, на

канадской

фабрике «Блэк Доннальд» графитовый концентрат с содержа-

нием углерода 81–97 % доизмельчается в три стадии и классифицирует-

ся на семь фракций – от +0,32 до 0,04 мм. Из этого количества фракций

фабрика выпускает до сорока сортов графита.

Для обогащения доменного графита используется грохочение,

воздушная и гидравлическая классификация, а также магнитная сепара-

ция. Для доводки часто применяется

флотация.

2.3.6. Производство графитовых изделий

и материалов

Одним из крупнейших потребителей графита является производ-

ство тиглей.

Г р а ф и т о в ы е т и г л и применяют для плавки цветных и

благородных металлов и сплавов, а также специальных сортов стали.

Графитовые тигли выдерживают нагревание до 1 700–1 800

°С.

Они изготавливаются из массы, в состав которой помимо графита

входит огнеупорная глина и кварц.

Состав тигельной массы изменяется в зависимости от назначения

тиглей. Содержание графита в ней может колебаться от 8 до 50 %. Гра-

фит сообщает тигельной массе высокую огнеупорность, теплопровод-

ность и термическую стойкость, придает им гладкую блестящую по-

верхность,

к которой плохо пристает расплавленный металл.

Для изготовления тигельной массы измельченную шихту, состоя-

щую из графита, огнеупорной глины, каолина, кварца и шамота, пере-

мешивают в барабане, увлажняют и обрабатывают при помощи мешалок

или на бегунах для получения совершенно однородной массы. После не-

которого вылеживания тигельная масса формуется и тигли медленно

подсушиваются. После сушки их обжигают в керамических

пламенных

печах в восстановительной атмосфере при 900 °С.

Л и т е й н а я к р а с к а изготавливается главным образом из

скрытокристаллических графитов измельчением до 90 % класса –0,05 мм.

В состав краски помимо графита могут входить глина, мука, столярный

клей и другие коллоидные вещества, обладающие стабилизирующим

действием. При

наличии примесей, сопутствующих стабилизации сус-

пензии графита в воде, допускается зольность до 50 % и выше, в против-

ном случае зольность не должна превышать 30 %.

Для покрытия постоянных металлических и полупостоянных ке-

рамических форм применяются специальные графито-коллоидные крас-

ки, изготавливаемые из измельченного до 10–20 мкм графита с мини-

мальной зольностью.

Э л е

к т р о д ы изготовляют из смеси графита, антрацита, кокса

и других веществ, к которой в качестве связующего материала добавля-

ют битум. Из полученной массы прессуют электроды требуемой формы,

которые затем обжигают в восстановительной атмосфере.

Г р а ф и т о в ы е щ е т к

и для электрических машин изготав-

ливают из смеси измельченного графита, меди и угля.

С м а з о ч н ы е м а т е р и а л ы представляют собой суспензию

тонко измельченного порошка в воде или в масле.

К а р а н д а ш

н ы е с т е р ж н и изготавливают из тонко из-

мельченного графита в смеси с глиной. Чем больше содержание глины,

тем тверже карандаш. В очень мягких карандашах содержание графита

достигает 90 %, а в очень твердых –20 %.

Изготовление карандашной массы заключается в тонком измель-

чении и тщательном смешивании глины, графита

и воды в шаровых

мельницах в течение нескольких суток. Из полученной однородной мас-

сы избыток воды удаляется нагреванием до образования пластичного

теста. При помощи гидравлического пресса из пластичной массы выдав-

ливается бесконечный стержень, который разрезается на части, вырав-

нивается, сушится и обжигается до спекания. После обжига стержни

(для придания им

пишущих свойств) пропитывают жирными вещества-

ми, затем заключают в деревянную оболочку, склеиваемую из двух по-

ловинок. Для чернильных карандашей добавляют клей и краски, а

стержни не обжигают.

Г л а в а

ТЕХНОЛОГИЯ

АЛМАЗОВ

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.

Обеспеченность действующих рудников разведанными запасами в

целом по стране при современном уровне добычи составляет 34 г.

За 2003 г. в России добыто 33 млн кар 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

приходится 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 Нижнее-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

Beers. По предварительным данным алмазная госмонополия «АЛРОСА»

в 2005 г. продала камней на 2,55 млрд дол. (в основном через компанию

Dee Beers).

Цены уже проданных камней довольно стабильны и составляют

58 дол. за карат. Российские алмазы

оценили дешевле – 51 дол. за карат.

3.1. Свойства алмазов

и области их применения

Удельный вес алмазов колеблется от 3,47 до 3,56 г/см

и зависит

от структуры камня, содержания примесей и их количества. Средний

удельный вес алмазов равен 3,52 г/см

. Алмазы карбонадо вследствие их

пористости и наличия включений угля и графита обладают обычно низ-

ким удельным весом, который колеблется от 3,012 до 3,416 г/см

Алмазы преимущественно бывают бесцветные и прозрачные, но

встречаются и алмазы с различными оттенками – коричневого, красного,

желтого, синего, голубого, зеленого и других цветов. Известны также

алмазы черного цвета. Предполагают, что окраска алмазов зависит от

примесей различных металлов, присутствующих в незначительных ко-

личествах. Часто окраска алмазов обусловлена включениями, появив-

шимися или в

процессе роста кристалла, или после его образования.

Встречаются кристаллы алмаза в «рубашке», состоящей из окислов же-

леза, марганца и кальция.

Абсолютно прозрачные алмазы – голубовато-белые кристаллы,

или алмазы чистой воды, – довольно редки и очень высоко ценятся.

При нагревании окраска некоторых алмазов может изменяться, но

со временем их первоначальный цвет восстанавливается. Иногда

окраска

алмаза бывает связана с поверхностными зонами кристалла и исчезает

после огранки. Облучение алмазов в атомном реакторе изменяет их цвет.

Одновременно с изменением окраски алмазы приобретают радиоактив-

ные свойства, которые исчезают через несколько дней.

В настоящее время алмазы можно окрашивать в голубой цвет ис-

кусственно – путем соответствующей бомбардировки электронами или

гамма-лучами.

Прозрачные кристаллы отличаются очень сильным алмазным бле-

ском, у непрозрачных он слегка жирноватый и металлический. Сильный