CC BY
17
© А.В. Зуев, Э.А., Трофимова,
Г.П. Лвойченкова, В.Г. Миненко, В.И. Погорелов, 2003
УЛК 622.794
A.B. Зуев, Э.А., Трофимова, Г.П. Лвойченкова,
B.Г. Миненко, В.И. Погорелов
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ОЧИСТНЫХ ОПЕРАЦИЙ ЛОВОЛКИ АЛМАЗНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫХ ВОЛНЫХ СИСТЕМ*
Значительная часть алмазных кристаллов, извлеченных как из россыпей, так и из коренных месторождений, характеризуется повреждениями и включениями, влияющими на их качество.
В основу промышленной сертификации алмазов заложены такие признаки, как размер, целостность, степень искажения, цветность, особенности поверхности, характер включений и т.д. Немаловажное значение среди вышеперечисленных факторов имеет величина и местоположение трещин, что учитывается визуально при сертификации алмазов. Трещины снижают ценность кристалла не только за счет уменьшения его прочности, но и за счет снижения качества «цветовых характеристик». В кристаллах алмаза существуют как внутренние, так и внешние (поверхностные) трещины, развитие которых начинается с поверхности кристалла и простирается в глубину его объема.
При нахождении алмазов в рудной массе, а также в процессе добычи образуется сеть трещин, загрязненных трудновыводимыми органическими веществами (нефть, мазут, битум, реагенты - флотский мазут, аэрофлот, петролатум, а также остатки жирового покрытия и др.), которые недостаточно эффективно удаляются в различных операциях цеха окончательной доводки (ЦОД) алмазных концентратов, что снижает их конечную стоимость.
В процессах извлечения алмазов в результате взаимодействия кристаллов с минерализованной технической водой и жидкой фазой пульпы на их поверхности формируются полиминеральные гидрофильные пленки из соединений оксидов железа, магния, кальция, кремния и др. В итоге, по-
верхность извлеченных алмазов покрыта сложным комплексом органических и неорганических веществ природного и техногенного происхождения, полнота удаления которых не всегда обеспечивается существующими в ЦОД технологическими операциями.
Схема окончательной доводки алмазных концентратов включает их обогащение на малогабаритном оборудовании (магнитная, тяжелосред-ная, липкостная сепарации), ручную рудоразборку, химическую очистку поверхности кристаллов с использованием концентрированных растворов кислот и щелочей, а также окислителя - хромпика, термический обжиг.
Авторами научно обосновано и экспериментально подтверждено, что обработка алмазов кислым продуктом электролиза воды позволяет уменьшить площадь и толщину поли-минеральной пленки на 20 - 50 % от общей поверхности кристаллов с природной и техногенной гидро-фильностью [1].
Для выявления возможности интенсификации используемых в ЦОД методов очистки алмазов указанным способом проведены серии экспериментов на алмазах трубок «Мир» и «Интернациональная» с обработкой (перемешивание или кипячение) кристаллов с продуктами диафраг-менного и бездиафрагменного электролиза различных модельных водных систем.
Результаты растворения поверхностных пленок с алмазов оценивали по изменению ионного состава, общей минерализации исходного продукта электролиза и декантированного слива после взаимодействия с кристаллами; по разнице минерализации исходного и использованного продукта (после выпаривания) опре-
деляли удельное количество растворенного с поверхности алмазов вещества (мг/100 г).
На пробе смеси алмазов из трубок «Интернациональная» и «Мир» крупностью -4+3 мм (18г) при использовании анолита с рН~2 и ЕЬ = +900мВ, полученного из осветленной технологической воды выявлено явное преимущество применения для очистки алмазов операции кипячения суспензии с сравнении с перемешиванием: количество растворенного с поверхности алмазов вещества составляло 161,1 и 49,2 мг/г соответственно.
В последующих экспериментах для получения анолитов использована модельная водная система, состоящая из питьевой воды с установки «Север» с добавлением в нее 5 г/л №С1.
Очистку алмазов из трубки «Мир» крупностью -6,7+4,0 мм (навески 300 и 220 г) проводили путем кипячения в анолите с рН 2 и ЕЬ = + 1200мВ, полученном электролизом указанной модельной системы в диафрагменном аппарате. Наблюдающаяся в экспериментах разница в увеличении общей минерализации (оп. 3 - 305 мг/л; оп. 4 - 385 мг/л), видимо, связана с различным количеством и качеством алмазов (300 и 220 г), обрабатываемых в одинаковом количестве анолита. Необходимо отметить, что в разбавленной суспензии очистка алмазов протекает эффективнее.
В табл. 1 представлены характеристики исходной водной системы, полученного из нее анолита и после его взаимодействия с алмазами.
С поверхности исследуемых алмазов при кипячении в жидкую фазу суспензии переходят катионы кальция, магния, железа, хлорид-, бикарбонат- и сульфат-ионы, а также двуокись кремния. При этом увеличение общей минерализации составляет 305 и 384 мг/л. Вместе с тем в использованных анолитах наблюдается значительное уменьшение содержания окисленных форм хлорсодержащих ионов (суммы С10- и С102-) с 354,1 и 374,1 мг/л до 11,8 и 4,2 мг/л, т.е. 97 и 99%, что, возможно обусловлено разложением в процессе кипячения суспензии этих неустойчивых ионов, участием их в растворении пленки на алмазах и окислении ее отдельных элементов. В результате проведения указанных экспериментов по очистке алмазов в условиях кипячения с анолитом при
* Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 03-05-65000
Таблица 1
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕАУЕМЫХ ВОАНЫХ СИСТЕМ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСТВОРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛЕНОК С АЛМАЗОВ
Водная система Компоненты, мг/л Минера- лиза- ция, мг/л Количество растворенного вещества с поверхности алмазов, мг/100 г
Ca2+ Mg2* Fe Cl" ClO' C1O2' HCO3' SO42- SiO2
1. Питьевая во-да + 5г/л №С1 2,0 4,3 0,02 3035 - 3,0 96 не обн. 3140*
2. Анолит рН~2, ЕЬ~1200мВ 3,0 19,4 0,3 2924 374,1 6,0 192,1 22,5 3167*
3. Анолит после кипячения с алмазами (300 г) 92,7 31,9 2,15 2360 11,8 45 158,1 172,5 2862* 61,1
А(2-3) 89,7 25,2 1,61 25 -342,3 30 14 120 305
4.Анолит после кипячения с алмазами (220 г) 66,1 35,9 1,65 3100 4,2 13,5 192,1 142,5 3552* 104,85
А(2-4) 63,1 16,5 1,35 176 -369,9 7,5 - 120 385
* без учета Е ClO" + ClO2"
Таблица 2.
ААННЫЕ РФС ОСАЛКОВ, ОТМЫТЫХ С ПОВЕРХНОСТИ АЛМАЗОВ ПРИ КИПЯЧЕНИИ ИХ С АНОЛИТАМИ
№ Глубина травления, Е Элементы, % ат. Mg/Si Fe2+/Fe3+
Са2+ Mg2* Fe Si O C (C-H) C (C=O) C (C-O)
3 поверхность 4,7 0,3 4,2 6,4 48,7 22,4 6,9 6,4 0,73 0,74
1000 6,2 0,4 9,7 9,0 49,6 13,7 6,4 5,1 0,69 1,13
4 поверхность 4,7 0,5 5,3 5,9 42,3 30,9 7,2 3,3 0,80 1,15
1000 7,0 0,9 10,9 10,8 42,7 15,5 7,9 4,3 0,65 1,54
pH - 2 удельное количество отмытых загрязнений с 300 и 220 г кристаллов составило 61,1 и 104,8 мг/г соответственно (табл. 1).
После выпаривания и сушки при 105°С использованных анолитов оп. 3 и 4 полученные осадки взвешивали, растирали до крупности менее
0,05 мм, отбирали средние пробы для изучения элементного и фазового составов методом рентгенофотоэлектронной спектроскопии (РФС). Исследования проводились совместно с ИГЕМ РАН на спектрометре РС-2401 на осадках, нанесенных на индиевую пластинку 10х10 мм2, путем ступенчатого травления аргоном до глубины 1000Е; полученные данные представлены в табл. 2.
Идентификацией состава осадков методом РФС выявлено, что в целом, элементные составы их по-
верхностного слоя близки друг к другу; на глубине 1000 Е наблюдается увеличение содержания в 1,5 - 2 раза магния, кальция, железа и кремния; отмечается присутствие органики (С - Н), содержание которой в образце оп. 4 в 1,4 раза больше, чем в образце оп. 3.
Поверхностный слой осадков представлен магнезиальным серпен-тин-тальковым образованием, содержащим гидроксид железа; на глубине 1000 Е - в виде талька с безводными магниевыми силикатами, Ре(ОН)2 и РеООН, в виде остаточных включений выявлено присутствие прироксенов и оливинов.
По заключению сотрудников ЦОД фабрики № 3 Мирнинского ГОКа после кипячения в анолите с рН 2 (из питьевой воды с 5 г/л
№С1) алмазы чище, чем после термического обжига.
Полученные результаты подтверждены опытно-промышленными испытаниями электрохимической технологии водоподготовки в схеме ЦОД фабрики № 3 Мирнинского ГОКа. Установлена возможность интенсификации процессов глубокой очистки поверхности алмазов, повышения их качественных и цветовых характеристик, а также снижения расходов кислот и щелочей за счет применения анолита в операциях химической обработки кристаллов, отмечается также перспективность замены термического обжига.
Разработанная электрохимическая технология водоподготовки рекомендована к внедрению в схеме ЦОД с учетом его реконструкции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чантурия В.А., Трофимова Э.А., Диков Ю.П., Богачев В.И, Двойченкова Г.П., Зуев A.B. Связь поверхностных и тех-
нологических свойств алмазов при обогащении кимберлитов. Горный журнал, 1998, 11-11, с. 52 - 56.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Зуев A.B., Погорелов В.И. - АК «АЛРОСА».
Трофимова Э.А., Двойченкова Г.П., Миненко В.Г. - ИПКОН РАН.
«НЕДЕЛЯ Г0РНЯКЛ-2003» СЕМИНАР № 19
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
ЗУЕВ
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB7_03 C:YUsersYТаняYAppDataYRoammgYMicшsoftYШаблоныYNormaLdotm Трофимова Э
ИПКОН
02.06.2003 9:57:00 7
08.11.2008 23:10:00 Таня
15 мин.
08.11.2008 23:58:00 3
1 324 (прибл.)
7 547 (прибл.)
