Курс лекций по предмету «Технология обогащения нерудных полезных ископаемых» для магистров по специальности 5А540205 «Обогащение полезных ископаемых» (стр. 8 )

2) Основы обогащения графитовых руд

  Цель занятий: Дать общие понятия о способах обогащения графитовых руд.

1. Современные требования различных отраслей промышленности к графи­товому продукту предусматривают нормирование (допуск) ряда качественных и структурных показателей, основными из которых являются содержание золы и других вредных и балластных примесей, крупность зерен графита и его кри­сталлическое строение.

       Обычно графитовые  руды содержат повышенные количества балластных примесей и, следовательно, нуждаются в обогащении; без сложного предвари­тельного обогащения могут использоваться руды, в которых содержание гра­фита и примесей соответствует требованиям кондиций, как, например, руды Ногинского месторождения (Красноярский край).

       В промышленности без обогащения используются явнокристаллические и скрытокристаллические графиты с содержанием углерода около 70% и выше. Руды явнокристаллического графита, поддающиеся обогащению, могут ис­пользоваться при содержании в них 3-5% графита, а для крупных месторожде­ний и 1-2%.

         Руды, содержащие скрытокристаллический графит, относятся к проблем­ным: при флотации таких руд более 50% графита могут составлять потери с хвостами, а доводка пенную продукцию, а до требуемого качества сопряжена с оп­ределенными трудностями. Поэтому хотя и существуют примеры использова­ния подобных руд с содержанием графита 25-60%, в промышленной практике, в основном, находят применение руды с высоким содержанием графитного уг­лерода (70-80%), которые не требуют предварительного обогащения.

         Способы и задачи первичной переработки 1рафитовых руд различны и определяются многими факторами, В первую очередь технологические свойст­ва графитовых руд зависят от величины, формы и кристаллического строения выделений графита. По этим признакам различные по составу и генезису руды можно объединить в три технологических типа (табл.6.1)

-  руды, содержащие явнокристаллические и (чешуйчатый  и плотно кри­сталлический) графит;

- руды, содержащие явно  и скрытокристаллический графит;

- руды, содержащие скрытокристаллический графит;

  Первый (явнокристаллический) технологический тип руд наиболее бла­гоприятен для обогащения и получения высококачественного графита. Извле­чение углерода при обогащении этих руд составляет около 90%. К этому типу относятся руды явнокристаллического чешуйчатого графита месторождений метаморфогенного и магматогенного генезиса, которые связаны с породами протерозойского и верхнепалеозойского возраста - кристаллическими сланца­ми, гнейсами и кварцитами.

  Содержание углерода в рудах колеблется от 1 до 6%. Преобладающий размер чешуек графита - 0,08-1,0 мм. К этому же типу от­носятся руды с чешуйчатым и плотно - кристаллическим графитом месторожде­ний магматического генезиса, в котором размер чешуек составляет 0.01-0.015 мм. а агрегатов плотно - кристаллического графита - 1,0-2.5 мм. Вмещающие по­роды представлены гранитами и габбро. (Порфирит – средне – или крупно зернистая плотно кристаллическая парода черного цвета)

Таб. 10..1  Основные факторы технологической классификации графитовых руд

Тип руды по основным разностям графита	Содержание и характеристика графита	Вмещающие породы	Обогатимость флотацией
Явнокристал лический	От 1 до 6%, редко до 10-12%. Имеются чисто чешуйчатые  и смешанные руды  с чешуйчатым и плотнокристал личеким графитом	Кристалл лические сланцы, гнейсы, кварциты, граниты и габбро	Высокое  извлечение углерода (более 90%)  и высокая степень обогащения  в основной  и первых перечистных флотациях
Явнокристал лический и скрытокристал лический	От 0,5 до 12%, редко до 60-90%. Преобладает графит чешуйчатый и плотнокристаллический, в подчиненном количестве – скрытокристаллический.	Нефелиновые сиениты и сланцы	Меняющаяся степень обогащения от средней до незначительной. Возрастают потери углерода.
Скрыто кристал лический	От 1 до 90% в виде распыленной и плотной разностей	Кварциты и сланцы кремнисто - слюдистые, глинисто-карбонатные, углисто-глинистые	Большие потери углерода с хвостами (50-90%), незначительная степень обогащения

         Второй технологический тип охватывает руды с явно, скрыто кристал­лическим графитом. По мере увеличения доли скрытокристаллических графитов обогатимость руд ухудшается, возрастают потери углерода, и снижается степень обогащения при флотации. Руды связаны с  магматическими породами сиенитами и гранитами, а также со сланцами различного состава.  Графит с преобладающим размером кристаллов 0,008-0,25 мм тесно срастается с неруд­ными минералами.

         В рудах третьего технологического типа графит находится в виде то­чечных выделений (менее 0,001 мм) или мельчайших агрегатов (0,04-0,3 мм) и скоплений неправильной формы с расплывчатыми очертаниями; в метаморфизованных углях графит образует плотные скопления. При механическом обо­гащении трудно высвободить топкие кристаллы графита, поэтому флотация со­провождается большими потерями графита с хвостами и невысокой степенью концентрации в пенном продукте. Руды скрытокристаллического графита свя­заны с различными сланцами как древнего  докембрийского, так и более моло­дого девонского  и карбонового возраста.

         Скрытокристаллические графиты подразделяются на плотные и распы­ленные. В промышленности  используются плотные разности.

         Трудности, возникающие при флотации руд аморфизованных графитов и обусловленные наличием зольных примесей с содержанием выше 25%, вызы­вают технологические ограничения в их переработке.

         В СНГ  технология получения аморфизованных  графитов предусматри­вает двухстадиальное дробление, сушку и измельчение 

За рубежом они подвергаются обогащению. Использование в качестве измельчительного обо­рудования вибрационных мельниц с применением модифицирующих добавок позволяет приблизить их но свойствам к малоактивным сажам.

         Как показывает мировой опыт, наиболее приемлемым методом обогаще­ния графитовых руд является флотационный. Находят применение также и дру­гие методы - ручная рудо разборка, избирательное измельчение, магнитная се­парация, химический, термический, электростатический, электроосмотический и другие.

         2. Способы и задачи первичной обработки графитовых руд различны и зависят от, структуры содержащегося в рудах графита. Чешуйчатые и кристаллические графиты могут применяться только при высоком содержании полезного компонента, ввиду чего бедные руды необходимо подвергать обогащению.

         Основным свойством графита, используемым при обогащении руд, является малая его смачиваемость и, следовательно, высокая флотируемость. Последняя также зависит от дисперсной его структуры. Чешуйчатый графит обладает наибольшей флотируемостью, скрытокристаллический — наименьший.

         Графит легко флотируется при использовании углеводородов в качестве собирателя и обычных вспенивятелей. Простой состав реагентной смеси обеспечивает удовлетворительную избирательность флотации в отношении силикатов и окислов, к которым относится большинство минералов пустой породы в графитовых рудах.

         Интересно отметить, что графитовые руды были первым объектом промышленной флотации. Первое время флотация ве­лась примитивно, быстрым перемешиванием в бочках смоченной керосином руды с водой вручную. Пену сгребали черпаками, сушили и получали концентрат. 

         В 1906 г, был введен более со­вершенный метод флотации и кипячение в котлах смоченной керосином и погруженной в воду графитовой руды. Пену сгребали черняками и обрабатывали обычным путем.

         В настоящее время обогащение графитовых руд ведется по­средством пенно-воздушного флотационного процесса.

         Другое свойство, используемое при обогащении графитовых руд, это — трудная измельчаемости графита, также зависящая от его структуры и наиболее ярко проявляющаяся у чешуйчатою графита. При измельчении графитовых руд в тонкой фракции обычно концентрируются минералы пустой породы. Однако по­казатели обогащения методом избирательного измельчения гра­фитовых руд, особенно чешуйчатых и плотно кристаллических, много ниже, чем при флотации.

         Для обогащения графитовых руд, могут быть также исполь­зованы химическая устойчивость графита при невысоких темпе­ратурах и термическая устойчивость, в восстановительной среде. Первая положена в основу химического, а вторая в основу тер­мического обогащения.

         Химическое обогащение графита заключается в кислотной обработке руды, причем природа и концентрация кислоты зависят от растворимости загрязняющих графит  примесей.  Слабые растворы серной и соляной кислот удаляют только  углекислые минералы, крепкие растворы с добавкой  окислителей (хромпика или азотной кислоты) - пирит, магнетит.

         Недостатки химической обработки (вредные для здоровья условия работы, дороговизна, малая эффективность) привели к тому, что этот метод применяют только для повышения качества концентратов механического обогащения.