Вопрос 86

Практика обогащения асбестовых руд

Асбестом (Ca(Mg,Fe)SiO₄) называются минералы, отличающиеся от всех других природных минералов специфическим волокнистым строением и способностью распушиваться (т. е. расщепляться на тончайшие волокна) при механическом воздействии, вкручиваться в нить и т. д Минералы, относящиеся к асбесту, встречаются в виде правильно волокнистых и путанно волокнистых образовании и делятся на 2 группы: серпентина (хризотил-асбест) и ам­фибола (амфибол-асбест).

Хризотил-асбест является единственным представителем группы серпентина.

Группа амфибола включает большое число разновиднос­тей асбеста, к которым относятся: крокидолит, амозит, тремо­лит, антофиллит и антинолит.

Наибольшее промышленное значение по объему потреб­ления имеет хризотил-асбест, на долю которого приходится почти 95% мировой добычи асбеста.

Свойствами асбестовых минералов, определяющими их промышленную ценность, являются: длина волокна, эластич­ность, прочность, способность при механическом воздействии распадаться на тончайшие волокна, химическая стойкость при воздействии на них кислот и щелочей, способность вы­держивать без существенных изменений своих физических свойств высокие температуры. Для некоторых производств важное значение имеет адсорбционная активность распушен­ных асбестов; способность в распушенном состоянии образо­вывать гомогенные водные суспензии. При применении асбе­ста в электроизоляционных материалах важное значение при­обретают его диэлектрические свойства.

Хризотил-асбест

В переводе с греческого хризос означает золото, тилос— волос. Хризотил-асбест представляет собой водный магнези­альный силикат, химический состав которого теоретически вы­ражается формулой

3MgO-2Si0₂-2H₂O с содержанием окис­лов: MgO-43, 45%; SiO₂-43,5%; H₂O-13,05%. Волокно хризотил-асбеста обладает низкой электропро­водностью, которая зависит от содержания в нем примеси магнетита и FeO, изоморфно замещающей MgO Щелочи, даже крепкие, хризотил-асбест не разрушают, но он не кислотостоек и даже слабые органические кислоты (уксусная) извлекают из него окись магния, отчего прочность и гибкость волокон резко падают.

Амфибол-асбест

В группу амфибол-асбеста входят минералы: крокидолит, амозит, антофиллит, тремолит и актинолит. Наибольшее промышленное значение имеют крокидолит, амозит и анто­филлит.Основным достоинством этой группы минералов является их высокая кислотостойкость. Есть предположение, что чем больше в асбесте MgO, тем выше точка его плавления, и чем больше в нем SiO2, тем он кислотоупорнее.

Крокидолит-асбест является натрожелезистым гидросиликатрм состава Na₂Fe₃Fe₂ [Si₄Oii]₂ [О, ОН]₂. Среднее со­держание окислов (%): SiO2 —51, Fe2O3 — 20, FeO — 18, MgO —2, Na2O —6, H₂O —3. Хорошо расщепляется на тонкие, гибкие и прочные волокна. Толщина их достигает 0,9—1,8 мк. По механической прочности он не уступает хризотил-асбесту и является наиболее прочным сре­ди амфибол-асбестов

Амозит-асбест является водным железомагнезиальным силикатом, состав которого выражается следующей схемати­ческой формулой H₄Mg₅, Fe₁₈, Fe₂, Al₂S₂₅, O₈₄.Амозит-асбест имеет очень длинные волокна в 100, 150 и даже 250 мм. Толщина волокна 0,07—0,2 мк. Несмотря на хорошо выраженную волокнистость амозита, он расщепляет­ся значительно хуже, чем хризотил-асбест. При на­гревании меняется состав амозита и его механические свой­ства ухудшаются. Температура плавления 1100—1200°.

Антофиллит-асбест по химическому составу является магнезижелезистым гидросиликатом, выражающимся следую­щей формулой Mg₇Si₈O₂₂(OH)_2.Волокна антофиллит-асбеста вследствие цементи­рования посторонними включениями (обычно карбонатом магния) не гибки и хрупки, но после обработки их кислота­ми, становятся мягкими, эластичными и хорошо поддаются распушке.

Антофиллит-асбест отличается наибольшей по сравнению с другими разновидностями асбеста теплостойкостью, кисло­тоупорностью и щелочестойкостью.

Обогащение асбестовых руд

Выбор схемы технологического процесса и конечные ре­зультаты обогащения зависят от свойств исходной руды: минерало-петрографического состава, механических свойств по­роды, вмещающей асбест, типа асбестоносности, содержания асбеста в руде, сортности (длины) волокна, степени сцепле­ния прожилков асбеста с вмещающей породой, способности агрегатов волокна к расщеплению и наличия вредных при­месей.

Физические свойства асбеста и включающих его пород многообразны, поэтому почти все методы обогащения полез­ных ископаемых, известные в современной технике, могут быть с большим или меньшим успехом применены к обогаще­нию асбестовых руд, но при этом необходимо:

а)сохранить природную длину и текстуру волокна, т. е. предотвратить укорачивание волокна и чрезмерную распушку;

б) обеспечить максимальное извлечение асбестового волокна из руды;

в) освободить асбестовые волокна от гали и пыли, а также от случайных посторонних включений;

г) получить достаточно однородные по длине волокна сор­та товарного асбеста

Обогащение отсасыванием

Основано на различии объемных весов распушенного ас­бестового волокна (0,5 г/см3) и плотных зерен сопутствующей породы (2,5 г/см3) и вследствие этого на различии скоростей витания.

Принцип обогащения отсасыванием состоит в следующем. Руда после крупного и среднего дробления и сушки с влажностью не более 2% подвергается многостадиальному мелкому дроблению, в результате которого асбестовое волок­но освобождается от породы и частично распушивается, а со­путствующая порода остается в виде мелких кусков и зерен.

Вскрытое в каждой стадии асбестовое волокно должно быть сразу же выделено из массы руды, чтобы сохранить его природную длину и текстуру от разрушения в следующих стадиях дробления.

Обогащение на грохотах. На наклонных грохо­тах, совершающих возвратно-поступательное движение с небольшой амплитудой и сравнительно высокой частотой ко­лебаний, руда при движении от верхнего загрузочного конца к нижнему разгрузочному стратифицируется. При этом во­локно «всплывает» в верхний слой, а зерна породы сосредото­чиваются в нижнем.Асбестовое волокно, всплывающее на верх рудного пото­ка, извлекается с грохота воздушной струей и транспортиру­ется в циклоны, где осаждается (рис. 51). Оставшиеся на грохоте продукты, представленные, в ос­новном, зернами руды и породы, поступают в следующую стадию дробления

Обогащение в воздушно-проходном сепа­раторе. При обогащении в воздушно-проходном сепарато­ре черновые концентраты извлекаются продуванием относи­тельно тонкого слоя падающей дробленой руды. Воздушный поток, несущий черновой концентрат, транспортируется по трубам в циклоны, где и освобождается от взвешенных в нем частиц.Транспортирование извлеченного концентрата по трубам осуществляется движением воздушного потока, создаваемого вентилятором.

Достоинствами обогащения отсасыванием являются: вы­сокая механизация процесса, сравнительно высокое извлече­ние и возможность обработки руд с низким содержанием асбеста.

К недостаткам относятся: большие удельные расходы воз­духа на 1 т перерабатываемой руды, в связи с этим слож­ность и громоздкость воздушного хозяйства, некоторое сни­жение природных качеств волокна, сложность классификации на товарные сорта, необходимость использования большого количества машин для короткого волокна и его последующей очистки.

Обогащение в центробежных воздушных сепараторах

Процесс разделения в сепараторах происходит в основ­ном за счет частичного расслоения руды, разбрасываемой с быстровращающегося диска и сообщающего отдель­ным частицам различную центробежную силу и соот­ветственно различные ско­рости с одновременным про­дуванием этого веера замк­нутым воздушным потоком внутри сепаратора. На частицу в сепараторе действуют следующие силы центробежная Т, сила тяжести Q и динами­ческое давление струи воз­духа Р.

Обогащение в пневматических сепараторах

Отделение свободного волокна в пневматическом сепара­торе происходит в результате пересечения под определенным углом равномерно рас­пределенного рудного потока струей воздуха. Но если на грохоте и в центробежных сепа­раторах рудный поток перемещается почти го­ризонтально, а воздух чаще всего движется вертикально, то в пневмосепараторах наобо­рот: руда движется по вертикали, а воздуш­ный поток по горизон­тали.

Обогащение на наклонных плоскостях

Преимущественно применяется на небольших асбестообогатительных фабриках, где при незначительных энергозатра­тах обеспечивается отделение волокна от породы при сохра­нении природных его качеств.Обогащение на наклонных плоскостях основано на разли­чии коэффициентов трения и упругости чистого асбестового волокна, сростков волокна с зернами породы и зерен пустой породы. Отделение волокна от породы происходит в период про­хождения механической смеси; волокна и породы по наклон­ной плоскости. При движении смеси свободного асбестового волокна и зерен породы по наклонной плоскости первое, медленно сколь­зит и падает недалеко от нижней кромки плоскости.Зерна породы, быстро скатываясь с плоскости, по инерции падают значительно дальше. Различие в величине сил трения скольжения волокна и трения зерен качения породы значи­тельно меньше для руды мелких классов.

При крупности зерен руды и асбестового волокна менее 1 мм разница в трении почти исчезает и точного разделения волокна и породы не происходит

Вибрационный способ обогащения

Сущность этого способа заключается в том, что сыпучие материалы, помещен­ные на наклонную вибрирующую поверхность, могут разде­ляться в зависимости от крупности, формы, коэффициента тре­ния, упругости и других параметров составляющих компонен­тов.

Рис. Принципиальная схема обогащения отсасыванием:

1 — грохот; 2 — воздухоприемники; 3 — циклон; 4— разгрузитель;

5 — вентилятор