CC BY
22
© О.В. Козлова, Н.А. Аубов, 2003
УАК 622.7
О.В. Козлова, Н.А. Аубов
ВЛИЯНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА КИМБЕРЛИТОВ НА РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОА ПРИ ОБОГАЩЕНИИ АЛМАЗОСОАЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ
В практике обогащения алмазосодержащего сырья постоянно приходится сталкиваться с проблемой влияния вмещающих пород на стабильность технологических процессов. Замечено, что снижение технологических показателей наблюдается при переработке кимберлитов, претерпевших вторичные геологические изменения. К указанной категории сырья относится и техногенное сырье - лежалые хвосты, вовлекаемые в переработку. Можно предположить, что низкое извлечение алмазов методами флотации и липкостной сепарации связано с активным физико-химическим воздействием на их поверхность. Установлено, что состав рудного материала активно влияет на ионный состав жидкой фазы пульпы и, как следствие, на состояние поверхности кристаллов алмазов.
Теоретическими исследованиями выявлены различия в структуре и составе поверхностных пленок, которые на природно-гидрофильных алмазах диагностируются в виде поверхностных соединений типа карбонатов и магниево-силикатных соединений типа талька, тогда как поверхность гидрофобных алмазов покрыта нейтральными молекулами типа С02 и магниевосиликатными соединениями типа серпентина. С целью активации поверхности алмазов ИПКОН РАН был предложен и реализован в промышленных условиях способ обогащения алмазосодержащих кимберлитов с применением в процессах пенной и липкостной сепарации электрохимически обработанных водных систем. Научно обоснованы принципы активации поверхности неизвлекаемых алмазов пу-
тем их предварительной обработки продуктами электролиза технических вод, обеспечивающей растворение и уменьшение толщины карбонатно-силикатных пленок и десорбцию с их поверхности Мд, Ре и других компонентов. Выбор целесообразности использования в исследуемых процессах переработки алмазосодержащего сырья тех или иных продуктов электролиза минерализованных вод будет обусловлен технологическими особенностями вмещающих пород. В связи с этим, установив взаимосвязь вещественного состава кимберлитов с поверхностными и технологическими свойствами алмазов, можно определить оптимальный состав жидкой фазы пульпы, режимы и методы водоподготовки, с целью повышения извлечения алмазов физико-химическими методами обогащения.
Кимберлиты Западной Якутии - это ультраосновная порода с щелочной специализацией, массивной и брекчиевой текстурой и порфировой структурой сложного вещественного состава. В процессе изучения кимберлитов, залегающих в различных осадочных и изверженных породах, выявлено, что на их вещественных состав сильное влияние оказывает вмещающая среда. Особенно наглядно это видно на примере кимберлитов, образующих трубчатые тела, формирование которых происходило при бурных вулканических процессах, сопровождающихся дроблением и захватом большого количества фрагментов вмещающих пород. В зависимости от состава и свойств последних, а также от объемов и степени минерализации, находящихся в них, захороненных подземных вод, изменяется химический состав
кимберлитов, определяются их физические свойства и особенности вторичной минерализации. Содержание и состав вторичных минералов влияют на полноту извлечения алмазов.
Флотируемость алмазов из различных руд неодинакова. Принципиально можно выделить две группы кимберлитовых руд: руды, содержащие алмазы с плохой флотируемостью и руды с хорошо флотируемыми алмазами. В табл. 1, на примере трубок «Мир» и «Интернациональная», представлена сравнительная характеристика кимберлитов с различной флотируемостью.
Основной особенностью состава всех кимберлитовых руд с плохой флотируемостью алмазов является их сильная геологическая измененность вторичными процессами и выветриванием. Это выражается в интенсивной серпентинизации и карбонатиза-ции кимберлитов, в увеличении количества гидротермальных и глинистых минералов, а также в относительно низкой концентрации водорастворимых солей. Плохой флотируемостью обладают алмазы из верхних участков трубок, подвергшихся гиперген-ным изменениям. В верхних частях кимберлитовых трубок широко распространены минералы из группы оксидов и гидроксидов, что позволяет говорить об окисленном составе руды из данных частей трубок.
Породы, слагающие трубку «Мир», изменены постмагматиче-скими процессами, важнейшими из которых являются серпенти-низация и карбонатизация. Карбонатная минерализация кимберлитов трубки представлена кальцитом. При возрастании степени карбонатизации кимберлитов уменьшается содержание магния и кремнезема. Для верхних горизонтов трубки «Мир» характерны повышенные содержания Со2, СаО, Д12Оз, К20. На глубоких горизонтах значительно повышается содержание Иа, что, по-видимому, связано с влиянием соленосных вмещающих пород.
Характерной особенностью кимберлитов верхних горизонтов трубки «Интернациональная» (до глубины 370 м) являются относи-
Таблица 1
СТЕПЕНЬ ИЗМЕНЧИВОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА КИМБЕРЛИТОВ
Месторождение •Интернациональная» (верхние горизонты) •Мир» (глубокие горизонты)
Вещественный состав кимберлитов Кол-во осадочного и обломочного материала, % ~ 20 ~ 10
Состав ксеногенного осадочного материала глинисто- карбонатный глинисто- карбонатный
Бегр, Сс ~ 20 ~ 25
Бо1 > 50 0 2 О
Н + С1 0 00 ~ 10
Присутствие гидротермальных минералов Бегр, О, Mt Ру, Мс
Степень изменчивости Высокая Низкая
Флотируемость алмазов Плохая Хорошая
Примечание: сокращенные названия минералов: Бегр - серпентин; Сс -кальцит; Бо1 - доломит; Н - флогопит; С1 -хлорит; Mt - магнетит; О -кварц; Ру - пирит; Мс - макинавит
тельно высокие содержания кремнезема, А1203 ,СаО, С02 и более низкие значения МдО, что обусловлено существенной примесью в кимберлите верхней толщи тер-ригенно-глинистого материала. Глубже 370 м среди осадочных образований преобладают каль-цитизированные доломиты с мощными прослоями ангидритов. С глубины примерно 600 м резко возрастает концентрация Иа20, источником которого предположительно является галит, выполняющий собой большую часть объема вмещающих пород глубоких горизонтов трубки. Постепенно увеличивается с глубиной содержание магния и калия в кимберлите.
Можно сделать вывод о том, что кимберлитовые руды Якутии с плохой флотируемостью алмазов характеризуются следующими свойствами: развитие в качестве основного вторичного минерала серпентина; высокомагнезиальный состав пород; различный состав ксеногенных обломков вмещающих пород, представленных в первую очередь карбонатными и кварц-полево-шпатными породами. Рудам с хорошей флотируемостью алмазов отвечают следующие характеристики: кимберлит состоит из минералов более восстановительной парагенетической ассоциации; кимберлит не затронут процесса -ми метасоматических и гидротермальных изменений, которые выражаются в интенсивной серпен-тинизации и карбонатизации кимберлитов, а также развитии ряда
вторичных гидротермальных минералов.
Поверхность природных алмазов может быть изначально существенно гидрофилизирована в зонах окисления кимберлитов, где под воздействием кислорода кимберлит разлагается, карбона-тизируется, вследствие чего на кристаллах образуются полимо-лекулярные карбонатно-силикатные пленки. Вещественный состав кимберлитов также обусловливает физико-химические характеристики технологических вод, в которые выщелачиваются отдельные компоненты первых. Алмазы, изначально гидрофобные и освободившиеся от минеральной пленки в обогатительных процессах, попадают в водно-коллоидные системы, где на поверхности кристаллов адсорбируются сульфат- и хлорид-ионы, катионы Мд2+, Ре3+, Иа+ в виде пленки из гидросиликатов магния, гидроксидов магния и железа и др., которая может оказывать существенное гидро-филизирующее действие.
Использование электрохимически обработанных технологических вод в технологии обогащения алмазосодержащего сырья дает возможности для целенаправленного формирования химического состояния поверхности алмазов. Например, кислый продукт электролиза воды в диафрагменном аппарате (ано-лит) и продукт бездиафрагмен-ного аппарата являются сильными окислителями, вследствие присутствия в них растворенного
электролитического кислорода и газообразного хлора. Поэтому можно предположить возможность появления новых радикалов и продуктов на поверхности природных алмазов при взаимодействии с указанными продуктами электролиза воды. Следует также ожидать, что продукты электролиза воды с сильными окислительными свойствами будут более активно изменять поверхность алмазов, что подтверждено результатами исследований ИПКОН РАН.
Вода, обработанная электрохимическим методом, претерпевает изменения в ионном составе. Присутствующие в исходной воде ионы кальция и магния практически полностью выпадают в осадок в виде гидроксидов и карбонатов, а сульфат-ионы восстанавливаются до сульфит-ионов и гидросульфит-ионов. Продукт электролиза насыщен водородом, выделяющимся на катоде. Кроме того, можно получать продукты электролиза водных систем с требуемыми значениями рН среды и окислительновосстановительного потенциала для использования в различных процессах обогащения. Изменение указанных параметров зависит от затраченного количества электричества на единицу объема обрабатываемой воды. Наиболее полное удаление различных ионов из технической воды может быть осуществлено подбором оптимальных условий электрохимической обработки.
Используемые в процессах обогащения технологические воды имеют различные физикохимические характеристики и минерализацию, вследствие выщелачивания компонентов вмещающих пород сложного состава, что предопределяет разницу в свойствах водных вытяжек из кимберлитов как по отдельным трубкам, так и по блокам в пределах одной трубки (табл. 2).Водная вытяжка из кимберлита трубки «Мир» характеризуется повышенным содержанием сульфат-иона, а трубки «Интернациональная» - хлор-иона. Как правило, состав вмещающих пород и соответствующих технологических вод оказывает существенное влияние на флотируемость
Таблица 2
РЕЗУЛЬТАТЫ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ИССЛЕАУЕМЫХ ВОАНЫХ СИСТЕМ И ПРОАУКТОВ ИХ ЭЛЕКТРОЛИЗА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
О, Продукт рН Химический состав, мг/л ЕЖ,
Вод- ная сис- тема (АЧч)/л электролиза + СУ а и + СУ £ 0 ГУ о и ' СП о и г Е О ГО СП О О мг-экв/л
і * без обработки 7,6 402 242,5 1012,9 2551,9 97,6 40
Рудная вытяжка ким берлита трубки «Мир 0,013 9 анолит католит 3.8 7.8 392 400 241.2 243.2 1060,2 976,6 2601,3 2502,2 195, 2 - - 39,4 40
0,033 анолит католит 3.2 10.2 380 386 237,1 239,6 1081,2 944,6 2725,1 2374,7 146 - - 38,5 39
0,041 7 анолит католит 2,4 10,6 376 384 233,5 238,3 1097,3 928,5 2739.4 2354.4 341, 6 - - 38 38,8
Рудная вытяжка трубки «Интер- Без обработки 7,8 460 122,2 6227,9 1170,0 6,8 36 33
0,167 анолит католит 2,6 10,7 401 419 121,6 122,6 6929,6 5516,2 1365,0 975,4 - 15 42 30 31
0,75 анолит католит 2,1 11,9 390 380 91,6 103,4 7276,0 5179,8 1559,0 789,1 - 26 54 27 27,5
алмазов. В ряде случаев отрицательное действие этих факторов может быть устранено применением вместо используемых технологических вод продуктов их электрохимической обработки, которые «обновляя» и гидрофо-бизируя поверхность алмазов, позволяют значительно повысить их извлечение.
Электрохимическую обработку исследуемых водных систем с общей минерализацией от 5,4 до 10,5 г/л осуществляли в лабораторных аппаратах бездиафраг-менного и диафрагменного типов. В процессе электролиза исследуемых водных систем в без-диафрагменном аппарате выявлено, что основные изменения физико-химических свойств происходят в первые 10 сек. и при плотности тока 200 А/м2. Так для воды с минерализацией ~10
г/л в продукте обработки наблюдалось изменение рН с 8,5 до 9,5, ЕЬ с +280 до +800 мВ, в 3-4 раза снижалось содержание хлорид-ионов. Получение кислых и щелочных продуктов электролиза технологических вод (анолитов и католитов) осуществляли в диа-фрагменном аппарате при различной продолжительности обработки.
Флотируемость природных алмазов месторождения «Мир» изучалась в беспенном аппарате с использованием водной вытяжки и продуктов ее электрохимической обработки в аппаратах различных типов. Для данного сырья наиболее эффективно использование в целях активации поверхности алмазов таких продуктов, как анолит с рН = 3,5 -
3,7 и ЕЬ = +600 ч +650 мВ (извлечение до 70%) и продукт без-
диафрагменной обработки с рН =
7,7 и ЕЬ = -120 ч -80 мВ (извлечение до 52%). Однако не все алмазы ведут себя однозначно. Извлечение алмазов трубки «Интернациональная» в аналогичных условиях не превышало 16%.
На алмазах, выделенных из кимберлитовых трубок различных структурно-минералогических типов руд, подтверждена возможность активации и пассивации поверхности кристаллов продуктами электролиза соответствующих технических вод. В большинстве случаев активация поверхности алмазов достигается обработкой ее анолитом и требует для кристаллов из различных кимберлитовых трубок получения оптимальных физикохимических характеристик указанного продукта электролиза.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чантурия В.А, Трофимова Э.А. и др. Связь поверхностных и технологических свойств алмазов при обогащении кимберлитов . Горный журнал № 11-12, 1998.
2. ХарькивА.Д, Зинчук Н.Н, Крючков А.И1. Коренные месторождения алмазов мира. М.: ОАО «Издательство «Недра», 1998. - 555с.
3. Трофимова Э.А, Двойченкова Г.П, Богачев В.И.,
Зуев А.В. и др. Анализ причин потерь алмазов при переработке алмазосодержащих кимберлитов. Тезисы докладов II конгресса обогатителей стран СНГ. М.: Альтекс, 1999. с. 112-113.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Козлова О.В. - аспирантка, Московский государственный горный университет. Дубов Н.А. — аспирант, Московский государственный горный университет.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
КОЗЛОВА
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB6_03 C:YUsers\Таня\AppData\Roammg\Micшsoft\ШаблоныYNoImaLdotm ВЛИЯНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА КИМБЕРЛИТОВ НА
РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРО-ХИМИЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОД ПРИ ОБОГАЩЕНИИ АЛ-МАЗОСОД Содержание:
Автор: KAFEDRA_OPI
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки:
Дата печати:
При последней печати страниц: слов:
знаков:
07.05.2003 12:45:00 8
08.11.2008 22:11:00
Таня
13 мин.
08.11.2008 22:34:00 3
2 036 (прибл.)
11 606 (прибл.)
