Контрастность свойств минеральных компонентов

Из изложенного видно, что успешное разделение многокомпонентного минерального сырья на отдельные его ценные составляющие и выделение «балласта» – пустой породы, не имеющей в данный момент рациональных областей практического применения, наряду с высокой контрастностью, связано с поиском и подбором эффективного признака (фактора) разделения3, как правило, близких по совокупности физико-химических свойств ценных компонентов и безрудных составляющих.

Признаки разделения, используемые в разнообразных методах предварительного радиометрического обогащения полезных ископаемых представлены в табл. 2. Под радиометрическим обогащением понимается процесс механического разделения добытой рудной массы на продукты, различающиеся по содержанию полезных компонентов или вредных примесей, на основе регистрации плотности потоков нейтронного, гамма-, рентгеновского излучения или изменений электромагнитных полей, обусловленных величиной концентрации как основных, так и сопутствующих полезных компонентов, либо вредных примесей, находящихся с ними в парагенетической или генетической связи [2].

Таблица 2

Характеристика методов радиометрического

обогащения полезных ископаемых [2]

Предварительное радиометрическое обогащение минерального сырья является высокоэффективным, высокопроизводительным, экологически чистым (безреагентным) и дешевым процессом. В зависимости от конкретных условий на практике одновременно могут быть реализованы несколько возможных эффектов радиометрических методов сепарации [10]:

• вывод из процесса обогащения (после крупного дробления) значительной части крупнокусковой породы (отвальных хвостов) и уменьшение объемов сырья, поступающего на измельчение и основной процесс обогащения;
• упрощение и удешевление процессов добычи (переход на валовую отработку руд высокопроизводительными системами) и обогащение облагороженного сырья;
• повышение качества конечных продуктов обогащения, соответственно сокращение затрат на их транспортировку и последующую химико-металлургическую переработку;
• повышение уровня извлечения ценных компонентов и комплексности использования сырья;
• вовлечение в переработку запасов бедных и забалансовых руд, накопленных отвалов некондиционного сырья без снижения результирующих экономических показателей;
• использование крупнокусковых отходов сепарации для строительных целей и других нужд;
• сокращение тонкоизмельченных отходов и затрат на их обезвреживание и складирование.

В основных процессах обогащения минерального сырья широко используются разнообразные признаки (факторы) разделения (различия отдельных минералов): промывистость материала, плотность, твердость, трение, крупность, магнитная восприимчивость, электропроводность, смачиваемость, флотоактивность и др. Еще более разнообразен арсенал факторов (признаков) разделения химических элементов и их соединений в процессах химико-металлургической переработки минерального сырья: различия в температурах плавления, кипения, кристаллизации, конденсации, экстракции, сорбции, кинетики выщелачивания, сульфатизации, хлорирования, фторирования и т.д. Изучение, наиболее полное выявление признаков сходства и различий физико-химических свойств химических элементов и соединений является необходимым условием и перспективным направлением разработки эффективных методов управления контрастностью свойств минеральных компонентов, разделением и комплексным использованием различных видов минерального сырья.

Как показывает анализ, при определенных условиях, разделение многокомпонентного ископаемого сырья на отдельные ценные составляющие (и пустую породу) с различным успехом, затратами и показателями принципиально возможно на разных стадиях его добычи и переработки.

Так, даже на стадии добычи высокоценных сортов руд вместо валовой отработки применяется селективная выемка сближенных, но пространственно обособленных залежей, либо перемежающихся слоев полезного ископаемого различного состава (при достаточно четких контактах и приемлемых мощностях каждого из слоев). В качестве другого примера можно привести интенсивно развивающиеся в последнее время геотехнологические способы добычи, не требующие присутствия человека в выемочном пространстве, сущность которых заключается в переводе полезных ископаемых (ценных составляющих) в результате воздействия различных видов энергии в подвижное состояние и извлечение их на дневную поверхность через скважины [11-13]. К таким методам относятся, в частности, подземная выплавка серы, газификация углей, скважинная гидродобыча рыхлых отложений [12,13]) и др.

Использование понятий контрастности свойств компонентов и разделительных процессов позволяют по новому представить и более обоснованно решить многие сложные проблемы экономики комплексного использования минерального сырья, в частности дифференцированной стоимостной оценки отдельных ценных составляющих в исходном многокомпонентном сырье и разнообразных продуктах его переработки, определения экономической эффективности извлечения отдельных ценных компонентов и комплексного использования сырья в целом, обоснования параметров кондиций при оконтуривании и подсчете промышленных запасов комплексных месторождений и т.п.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мокроусов В.А, Лилеев В.А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. – М.: Недра, 1979. –192с.
2. Требования к изучению радиометрической обогатимости минерального сырья при разведке месторождений металлических и неметаллических полезных ископаемых. М.: ГКЗ, 1992.
3. Чантурия В.А. Теоретические основы повышения контрастности свойств и эффективности разделения минеральных компонентов //Цветные металлы, 1998, №9. – С.11-17.
4. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований /Под ред. М.К.Роко, Р.С.Уильямса и П.Аливисатоса. Пер. с англ. – М.: Мир, 2002. – 292с.
5. Скорина М.Л., Юртов Е.В. Нанотехнология в материалах сайтов сети Интернет //Химическая технология, 2003, №1. – С.39-43.
6. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. – М., 1965.
7. Чантурия В.А. Основные направления комплексной переработки минерального сырья //Горный журнал, 1995, №1. С.50-54.
8. Чантурия В.А. Состояние и перспективы обогащения руд в России //Цветные металлы, 2002, №2. С.15-21.
9. Чантурия В.А. Теория и практика использования электрохимических и радиационных воздействий в процессе первичной переработки минерального сырья. – М.: МГГУ, 1993.
10. Экономика предварительной радиометрической сепарации апатитовых руд /Ф.Ларичкин, С.Терещенко, В.Марчевская, П.Полубелков //Север и рынок: формирование экономического порядка, 1999, №2. – С.79-84.
11. Аренс В.Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. – М.: Недра, 1975. – 264с.
12. Аренс В.Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых (геотехнология). – М.: Недра, 1986. – 279с.
13. Рациональное использование Прибалтийских фосфоритов /Ларичкин Ф.Д., Шеремета Р.И., Сыркин Л.Н. и др. - Таллинн: Валгус, 1986. -144с.

1 Даже самородные ископаемые (золото, платина, медь, алмазы и др.) нуждаются в доводке, доочистке, огранке.

2 Для тонко измельченного сырья на стадиях основных процессов обогащения, химической, металлургической и т.п. переработки контрастность свойств компонентов сырья может быть количественно оценена по показателям эффективности разделения на основе результатов эксперимента.

3 Эффективность разделения в конечном счете зависит также от совершенства применяемой аппаратуры, квалификации, мотивации и ответственности обслуживающего персонала и т.д.