Бубнова Т.П., Скамницкая Л.С., Щипцов В.В.

Институт геологии Кар НЦ РАН, г. Петрозаводск

Geological-mineralogical and technological data is a basis of the industrial minerals processing assessing. The alternative of the useful technology is dependent on ore dressing complexity, products multipurpose possibility, marketability. The alternative is working out new approaches for dressing technology.

В Карелии в настоящее время резко сокращены объемы производства и потребления традиционных для республики минеральных ресурсов - полевого шпата, кварца, мусковита. Одновременно проявляется интерес к невостребованным ранее индустриальным минералам, которые относятся к нетрадиционным источникам того или иного сырья (анортозиты, нефелиновые сиениты, кианит, гранат, тальковый камень и др.), предприятия по добыче и переработке которых на территории республики отсутствуют.

Выполненные в Институте геологии в основном в лаборатории геологии, технологии и экономики минерального сырья работы по комплексному геолого-технологическому изучению индустриальных минералов Карелии показали, что однотипные индустриальные минералы, но сформированные в различной геологической обстановке, отличаются своим составом и технологией их выделения. К важнейшим причинам, влияющим на особенности минерального и химического составов минералов конкретных месторождений, относятся генетические особенности, фациальная принадлежность и термодинамические условия метаморфизма. Геолого-минералогические факторы формирования природных типов минерального сырья Карелии и индивидуальные типоморфные свойства конкретных минералов обусловили их технологические характеристики и области использования.

При выборе оптимальных вариантов обогащения сырья важную роль играют следующие факторы:

- стабильность состава в пределах месторождения;

- выявленные на стадии лабораторных исследований минералогические особенности минералов различных генетических типов;

- возможность многоцелевого использования продуктов обогащения;

- комплексность использования сырья;

- максимально возможная экологичность технологической схемы;

- конкурентоспособность получаемой продукции.

Вопросы охраны недр и окружающей среды при добыче и переработке полезных ископаемых в последние годы ставятся особенно остро. В связи с этим вопросы комплексного использования сырья и утилизации стали приоритетными при разработке технологий обогащения.

Основными источниками воздействия на окружающую среду при осуществлении деятельности горно-обогатительного комплекса являются:

- основная технология, связанная с добычей перемещением и транспортировкой горной массы;

- дробление и обогащение руды;

- вспомогательные производства (участки ремонтного энергетического и складского хозяйства);

- последствия хозяйственной деятельности (отвалы, хвостохранилища, отстойники);

- выбросы вредных веществ в атмосферу;

- сбросы производственных и карьерных вод.

Максимально эти воздействия проявляются при использовании флотационного метода обогащения, который являющегося универсальным процессом при переработке большинства руд и индустриальных минералов. Основную роль в процессе флотации играют реагенты, относимые к различным классам органических и неорганических реагентов. Характер действия и степень токсичности веществ зависит от его физико-химических свойств, растворимости и дисперсности. Зависимость токсического действия от химической структуры химических веществ хорошо изучено только применительно к углеводородам.

Основные требования к горному производству при добыче и переработке руд заключаются в резком сокращении отходов и предотвращении загрязнения атмосферы и вод вредными промышленными выбросами. Сокращение отходов производства решается при комплексном использовании сырья. Идеальный вариант - это создание безотходного производства.

Таким образом, строительство новых фабрик должно осуществляться с учетом максимальной комплексности использования добываемого сырья и экологичности принятой технологии. Перспективными объектами становятся легкодоступные месторождения с высоким содержанием извлекаемых индустриальных минералов, стабильные по составу, обогащение которых возможно по простым, экологически щадящим технологическим схемам.

Среди таких объектов особое место занимает нетрадиционные источники полевошпатового сырья (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1
Нетрадиционное полевошпатовое сырье Карелии

Рис. 1. Минеральный состав различный типов полевошпатовых пород

Необходимо отметить, что концентраты, полученные из нетрадиционных источников полевошпатового сырья, отличаются стабильностью по качеству (табл. 2).

Таблица 2
Химический состав концентратов из нетрадиционных видов полевошпатового сырья

Одним из пяти основных продуцентов полевошпатового сырья являются США. Динамика рынка полевошпатовой продукции Америки, а также мировое производство приведены в таблице 3.

При использовании в качестве источника полевых шпатов кислых вулканогенных пород (геллефлинты месторождения Костомукши, лептитовые сланцы Корпанги, кварцевые порфиры месторождения Роза-Ламби) получены кварц-полевошпатовые концентраты, содержащие не более 0,2% Fe₂O₃. Технологической схеме включает стадиальную магнитную сепарацию. А использование полиградиентного сепаратора концерна "Sala International" позволяет снизить содержание железа до 0,1%. Выход концентрата достаточно высок - 70-75%. Необходимость в разделении полевых шпатов отпадает, так как породы в естественном виде имеют натровый (геллефлинта) или калиевый состав (кварцевые порфиры) [1, 2, 3].

Для нужд стекольной промышленности и производства керамогранита перспективны крупнозернистые сиениты дифференцированной Елетьозерской интрузии, относящейся к формации щелочных габброидов (лицензией владеет ЗАО «Транском»). Из них магнитной сепарацией получены концентраты, содержащие 0.1-0.15% железа, что выгодно отличает их от нефелиновых и щелочных сиенитов Карело-Кольского региона, большей частью трудно обогащаемых по железу, т.к. железо входит в кристаллическую решетку фельдшпатоидов [4]. Изучение анортозитов на разных стадиях оценки позволило разработать  несколько схем получения плагиоклазовых концентратов. Для снижения потерь плагиоклаза следует ориентироваться на производство плагиоклазового концентрата многоцелевого назначения, что позволяет обогащать более крупный материал. Перспективной представляется схема сухого магнитного обогащения.

Таблица 3
Динамика полевошпатового производства в США

Источник: U.S.Geological Survey International Minerals.Statistics and Information, 2006

Высокоглинорземистое сырье, представленное кианитовыми рудыми Хизоваарского месторождения, является объектом глубокой степени изученности. Отмечается, что на качественную оценку кианитовых руд, помимо принадлежности к одному из генетических типов, большое влияние оказывает тип метаморфизма. Руды, сформированные в условиях метаморфизма кианитового типа, отличает более чистый характер кианитовой минерализации. Примером служат кианиты Южной линзы. Из них по флотационной схеме получены наиболее высококачественные кианитовые концентраты (90-92% кианита) при высоком извлечении [5]. Разработанные комбинированные схемы обогащения кианитовых руд проверены на стадии укрупненных испытаний в лабораторных условиях на пробе из опытно-промышленного карьера, собственником которого является ООО «Гранит».

На территории Карелии широко развиты индустриальные минералы для производства абразивов (табл. 4).

Таблица 4
Классификация абразивных пород и индустриальных минераловКарелии

Наиболее изучены породы обогащенные гранатом, представленые кианит-гранат-биотитовыми или гранат-амфибол-биотитовыми гнейсами, и гранатовыми амфиболитами. Исследования обогатимости различных по составу гранатсодержащих руд показывают, что гранатовая руда представляет промышленный интерес, если гранат относится к альмандину и вкрапления граната достаточно крупны. Легкой обогатимостью характеризуется руда, если гранат находится в ассоциации с кианитом, полевыми шпатами, которые представляют самостоятельную ценность. При использовании технологической схемы, включающей (при необходимости) сортировку для выделения ювелирного граната, гравитационное обогащение на концентрационных столах и электромагнитную доводку чернового гранатового концентрата, не возникает особых трудностей в технологическом процессе. Присутствие амфибола в гранатовой руде  резко снижает качество гранатового концентрата, что проявилось при обогащении гранатсодержащих руд месторождний Тербеостров, Высота-181.

Мировая тенденция такова, что вместе с бурным развитием производства разного рода красок, декоративных покрытий, косметических средств, происходит увеличение спроса на мусковит микронизированный и мокрого помола. В связи с тем, что в последнее время все большее внимание уделяется мелкочешуйчатому низкожелезистому мусковиту, в лаборатории проведены работы по оценке обогатимости карельских мусковитовых кварцитов Восточно-Хизоваарского проявления. В отличие от чупинского мелкоразмерного мусковита маложелезистый мусковит из кварцитов имеет превосходные качественные характеристики: Fe₂O₃ - менее 1 %, As - не более 3 мг/кг, Pb - не более 20 мг/кг. Фракции -0,04-0,1 мм содержит более 90 % свободных от минеральных примесей чешуек слюды.

Кальцит - карбонатная составляющая апатит-карбонатных руд рудопроявления «Карбонатитовое» является основным видом минерального сырья Тикшеозерского массива. Полученные показатели экономической эффективности комплексного освоения месторождения с получением попутно апатита, флогопита и магнетита рентабельность отработки месторождения. По масштабам запасов - обеспеченности предприятия сырьевой базой и качеству сырья - потребительским свойствам ресурсы оцениваются по группе ожидаемой средней рентабельности.

Большинство перечисленных индустриальных минералов обогащается по простым, экологически щадящим технологическим схемам с использованием магнитной сепарации с высокой интенсивностью магнитного поля.

Литература

1. Л.С.Скамницкая, А.В.Бархатов, Т.К.Кулмала, С.П.Марьина. Применение новой технологии обогащения в получении микроклиновых концентратов из пегматитов. Результаты технологических исследований 1987-1988г.г. Петрозаводск, 1988.
2. Вскрышные породы Костомукшского железорудного месторождения и пути их использования в народном хозяйстве. Петрозаводск, 1983. - 142с.
3. Скамницкая Л.С., Пекки А.С., Кулмала Т.К. Вещественный состав и обогатимость высококалиевых кислых вулканитов. Вещественный состав и обогатимость минерального сырья, М.: Наука, 1978. - С.205.
4. Кухаренко М.А., Орлова М.П., Бандасаров Э.А. Щелочные габброиды Карелии (Елетьозерский массив-петрология, минералогия, геохимия) Л. 1969. - 183 с.
5. Хизоваарское кианитовое поле (Северная Карелия). Петрозаводск, 1988. - С.103

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья том 2