u_lectures

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 качество графита делают месторождения этого типа важным объектом промышленной разработки. К сожалению, в природе они встречаются редко

иизвестны только в Канаде.

Впоследнее время практическое значение приобрели месторождения кристаллических известняков, в которых графит встречается в виде 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 Карелии, 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) пневматолитического.

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 кристаллизации из газообразных составных частей магмы. Нередко руды этих месторождений 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) месторождение.

Пневматолитические месторождения плотнокристаллического графита встречаются преимущественно среди гнейсов. Графитовые рудные тела имеют в них форму типичных жил, которые, несомненно, образуются в результате заполнения открытых трещин графитом и сопутствующими ему минералами, кристаллизующимися из проникавших по этим трещинам газообразных эманаций. Классическими и в то же время единственными типичными пневматолитическими месторождениями

41

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 м е- таморфизма (характера метаморфизующих агентов и степени их воздействия) изменяются от антрацита до типичного скрытокристаллического графита. При низкой степени метаморфизма иногда в одном и том же месторождении одновременно встречаются графит и антрацит (например, 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 содержания графита и удаления вредных примесей. Для определения целесообразности 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 выгоревшего углерода графитсодержащая порода характеризуется следующим образом. Все породы, в которых углерод выгорает в интервале

температур до 510 °С, содержат графит непромышленного качества, поэтому 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 обогащения.

Возможность применения тех или иных методов обогащения к графитовым рудам определяется структурой графита, характером вмещающих пород и вредных примесей и назначением продукта. В настоящее время применяют ручную сортировку, избирательное измельчение,

42

химическое обогащение, флотацию, магнитное обогащение, термическое обогащение.

2.3.1. Ручная сортировка и избирательное измельчение

Для некоторых достаточно богатых руд применение ручной сортировки дает возможность получить продукт необходимого качества. Ручная сортировка является основным методом обогащения скрытокристаллических руд, для которых другие способы обогащения малоэффективны. Богатые руды чешуйчатого графита в Африке, Шри-Ланке (Цейлон), на рудниках в Чехословакии подвергаются только ручной разборке.

Наряду с ручной сортировкой при обогащении скрытокристаллических руд применяется избирательное измельчение, основанное на различии измельчаемости графита и пустой породы.

2.3.2. Флотация

Применение флотации дает возможность обогащать весьма бедные графитовые руды с содержанием 3–5 % графита.

Флотационная способность графита в значительной степени зависит от его структуры. Кристаллические и чешуйчатые графиты легко поддаются флотации, в то время как скрытокристаллические (аморфные) графиты флотируются плохо и отвальных хвостов обычно не получается.

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 графитовых 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 концентрата при использовании ультразвука при эмульгировании реагентов, диспергировании твердого материала в пульпе, кондиционировании реагентов и непосредственно в процессе флотации. Наибольший эффект был

43

достигнут при диспергировании твердого материала в пульпе. Из недостатков отмечено снижение скорости флотации и износ ультразвукового излучателя.

Исследователями предложен новый вспениватель РАС для флотации графита, являющийся более эффективным, недорогим и нетоксичным реагентом по сравнению со стандартно применяемым ВКП. Были проведены сравнительные исследования действия вспенивателей на свойства и устойчивость двух- и трехфазных пен, изучено влияние крупности и физико-химических свойств поверхности графита на процесс пенообразования. По данным лабораторных флотационных исследований, оптимальный расход РАСа в 3 раза меньше по сравнению с ВКП.

Для депрессии кварца, слюды, которые часто сопутствуют графиту, и ряда минералов пустой породы применяют жидкое стекло, для депрессии сульфидов – цианид, бихромат калия.

Разработкой технологии флотации скрытокристаллического гранита занимались многие научно-исследовательские институты. Так, институтом 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 выходе 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 щелочная). Химическое дообогащение полученного концентрата позволяло снизить зольность до 2,2 %.

Взарубежных странах обогащение скрытокристаллического графита ведется рудоразборкой (Австрия, Мексика) методом селективного измельчения, основанным на неодинаковой способности размола графита и пустой породы (Австрия, Италия) и флотационным методом (Австрия, Япония, Чехословакия).

ВАвстрии на фабрике Graphitwerke Kaiserbery перерабатывается

руда с содержанием углерода 60 %. Предварительно раздробленная руда до флотационной крупности подвергается флотации с тремя перечистками и одним доизмельчением пенного продукта. При флотации используются 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 промышленных условий рекомендуется использовать реагент 13КП – кубовый

44

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 магнитогидродинамической обработкой пульпы и введением в зону действия магнитного поля апполярного собирателя. Внедрение этого способа на Завальевском графитовом комбинате позволило повысить извлечение графита на 1–1,5 % и снизить расход керосина на 6–8 %.

2.3.3. Химическое обогащение

Химическое обогащение применяется для удаления зольных примесей, бора и осуществляется несколькими способами:

1.Растворением углекислых минералов слабыми растворами

H2SO4 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, Cl2, смесью дымовых газов с Cl2

ихлорированными или фторированными углеводородами.

Превращение примесей может быть облегчено добавлением катализаторов – газообразных, добавляемых в газовый поток, или твердых, примешиваемых к графиту. Очистка может осуществляться селективно с преимущественным удалением железа или SiO2. В качестве очищающих газов применяют смесь дымовых газов с Cl или HF. Очистка графита ведется непрерывно или периодически в огнеупорных вертикальных шахтах 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 обработки силикаты полностью удаляют.

Например: SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O. Для более полного удаления SiF4, 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 примеси испаряются, а графит перекристаллизовывается, в результате чего ук-

45

рупняются кристаллы и улучшается качество графита. Этот метод применяется для получения графита высокой чистоты с содержанием золы 0,1–1 %. К рудам и концентратам применяется редко, чаще – для получения искусственного графита из угля.

2.3.5. Схемы обогащения и фабрики, перерабатывающие графитовые руды

Схемы обогащения графитовых руд обычно определяются структурой графита, характером вмещающих пород и включают в себя флотацию и другие методы обогащения (рис. 2.1., 2.2.).

В настоящее время в СНГ графит выпускают Завальевская обогатительная фабрика и Ждановская графитовая фабрика ПО «Кировградграфит», Красноярская фабрика, Кыштымский комбинат, Ногинский, Тас-Казганский и Ботогольский рудники.

Завальевская обогатительная фабрика работает на рудах кристаллического графита Завальевского месторождения. Схема их обогащения (рис. 2.3) включает: стадиальное дробление, измельчение до 50–60 % класса –0,074 мм, классификацию, стадиальную флотацию с перечистками и доизмельчением концентрата, мокрую классификацию, сушку и сухую классификацию. Для получения более качественных концентратов 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 мельницах в замкнутом или открытом цикле с классификатором, а также другие методы обогащения.

46

Рис. 2.1. Принципиальная схема обогащения скрытокристаллического графита

Рис. 2.2. Схема обогащения высокосернистого графита

47

Рис. 2.3. Схема обогащения Завальевской обогатительной фабрики

48

Рис. 2.4. Усовершенствованная схема обогащения Завальевской обогатительной фабрики

49

3.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 составили 35–50 % мировых [1–4]. Однако ресурсы категорий Р1 и Р2, служащие ближайшим резервом для прироста запасов, не превышают 16 % суммарных.

Основная часть прогнозных ресурсов страны (около 65 %) приходится на приполярные районы Западной Якутии с неразвитой инфраструктурой. Из них на районы действующих алмазодобывающих предприятий приходится не более 10 %. Около 20 % ресурсов располагается 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 запасы 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 зарубежных 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 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 Республике Саха (Якутия). Правами на эксплуатацию россыпей в Анабарском 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 приходится около четверти продаж), которая в 2,5 раза отстает от Dee

50