ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРАФИТОВЫХ РУД

67. Технологические свойства руд, как правило, изучаются в лабораторных и полупромышленных условиях на минералого-технологических, малых технологических, лабораторных, укрупненно-лабораторных и полупромышленных пробах. При имеющемся опыте промышленной переработки для легкообогатимых руд допускается использование аналогии, подтвержденной результатами лабораторных исследований. Для труднообогатимых или новых типов руд, опыт переработки которых отсутствует, технологические исследования руд и, в случае необходимости, продуктов их обогащения должны проводиться по специальным программам, согласованным с заинтересованными организациями.

Отбор проб для технологических исследований на разных стадиях геологоразведочных работ следует выполнять в соответствии с «Методическими рекомендациями № 102 «Отбор технологических проб…» [18]. Для выделения технологических типов и сортов руд проводится геолого-технологическое картирование по СТО РосГео 09–002–98 [19], при котором сеть опробования выбирается в зависимости от числа и частоты перемежаемости природных разновидностей руд.

68. Минералого-технологическими и малыми технологическими пробами, отобранными по определенной сети, должны быть охарактеризованы все природные разновидности руд, выявленные на объекте. По результатам их испытаний проводится геолого-технологическая типизация руд с выделением промышленных (технологических) типов и сортов руд, изучается пространственная изменчивость вещественного состава, физико-механических и технологических свойств руд в пределах выделенных промышленных (технологических) типов и составляются геолого-технологические карты, планы и разрезы.

69. На лабораторных и укрупненно-лабораторных пробах должны быть изучены технологические свойства всех выделенных промышленных (технологических) типов руд в степени, необходимой для выбора оптимальной технологической схемы их переработки и определения основных технологических показателей обогащения и качества получаемой продукции. При этом важно определить оптимальную степень измельчения руд, которая обеспечит максимальное вскрытие графита при минимальном ошламовании и сбросе их в хвосты. Лабораторные пробы отбираются из природных разновидностей графитовых руд или их предварительно выделенных промышленных (технологических) типов. Укрупнено-лабораторные пробы должны характеризовать промышленные (технологические) типы, уточненные по данным лабораторных технологических исследований. Они составляются из соответствующих природных разновидностей в соотношении, отвечающем среднему для месторождения (участка) составу промышленного типа.

Результаты лабораторных исследований при необходимости проверяются полупромышленными испытаниями. Проверке и уточнению подлежат технологическая схема переработки графитовых руд, технико-экономические показатели переработки и соответствие полученного в результате испытаний продукта или изделия требованиям соответствующих государственных стандартов и технических условий. Пробы для полупромышленных испытаний должны характеризовать промышленные типы или их смеси в соотношениях, соответствующих объему их совместной добычи и переработки на фабрике. Полупромышленные технологические испытания проводятся по программе, разработанной выполняющей технологические исследования организацией совместно с недропользователем и согласованной с проектной организацией. Отбор проб производится по специальному проекту.

Укрупненно-лабораторные и полупромышленные пробы должны быть представительными, т.е. отвечать по химическому и минеральному составу, структурно-текстурным особенностям, физическим и другим свойствам среднему составу руд данного промышленного (технологического) типа с учетом возможного разубоживания вмещающими породами. Прослои некондиционных руд, а также пустые прослои и включения, которые не могут быть выделены при отработке залежи, следует включать в состав технологических проб.

Для оценки технологических свойств руд глубоких горизонтов месторождений, труднодоступных для отбора представительных по массе полупромышленных проб, следует использовать выявленные закономерности в изменении качества графитовых руд верхних горизонтов и привлекать данные минералого-технологического изучения проб малой массы.

70. Геолого-промышленная типизация графитовых руд проводится по минералого-структурным признакам, которые, в свою очередь, в значительной степени определяют область применения графита и способы переработки сырья. Первоначальную оценку графитового сырья производят сравнением количества углерода, выгоревшего в струе кислорода при последовательном повышении температуры. Используют три диапазона температур: 0–510 °С; 510–695 °С и 695–1000 °С. Если углерод, находящийся в образце, полностью выгорает при температуре до 510 °С, порода не является графитовым сырьем, так как содержит графит непромышленного качества. При выгорании углерода во втором интервале температур в количестве более 60 % графитсодержащая порода уже представляет некоторый промышленный интерес. Наиболее ценной является порода, в образце которой углерод выгорает в количестве 1–2 % в интервале температур выше 695 °С.

Схема подготовки проб к исследованиям включает:

- дробление исходной руды в одну-две стадии до крупности 3–5 мм;

- отбор образцов для минералогических исследований;

- квартование;

- отбор образцов на определение химического и минерального составов, физико-механических свойств (дробимости, измельчаемости и др.), а также для определения технологических свойств (гранулярный состав, гравитационно-магнитное фракционирование классов крупности) и проведения технологических исследований.

71. Технологические свойства руд должны быть изучены с детальностью, обеспечивающей получение исходных данных, достаточных для проектирования технологической схемы их обогащения и химической переработки с комплексным извлечением содержащихся в них компонентов, имеющих промышленное значение.

Промышленные (технологические) типы и сорта руд должны быть охарактеризованы по предусмотренным кондициями показателям, определены основные технологические параметры обогащения (выход концентратов, их характеристика, извлечение ценных компонентов в отдельных операциях, сквозное извлечение и др.).

72. Выбор метода обогащения графитовых руд зависит от структуры графита, содержания углерода, степени дисперсности графита, минерального состава, характера срастания с другими минералами, содержания вредных примесей и конечным назначением продукта. В настоящее время для обогащения графитовых руд применяются ручная сортировка, избирательное измельчение, флотация, магнитное, термическое и химическое обогащение.

Качество получаемых концентратов определяется зольностью, содержанием вредных примесей (железо, медь и др.), летучих компонентов, влаги и гранулярным составом (качество графита возрастает с увеличением крупности кристаллов, наиболее ценным является графит с размером чешуек более 0, 2 мм).

73. Практически все руды кристаллического графита считаются промышленными (при открытом способе отработки) при минимальном содержании более 2, 5 % графитного углерода. Наиболее распространенный метод обогащения чешуйчатого и плотнокристаллического типов — флотация, после которой следуют мокрая классификация, сушка, воздушная классификация и гидрометаллургические операции, включающие спекание с содой, кипячение огарка, выщелачивание серной кислотой, отмывку, кипячение в содовом растворе, отмывку, сушку и сухую магнитную сепарацию с получением графита в немагнитном продукте. При доводке чешуйчатого доменного графита используется электросепарация. Химическое обогащение применяется для снижения зольности и осуществляется несколькими способами:

- растворением углекислых минералов слабыми растворами H₂SO₄ и HCl. Пирит и магнетит удаляют крепкими растворами тех же кислот с добавкой хромпика или азотной кислоты. Также применяют еще соду и едкий натрий;

- очисткой графита с помощью комплексообразующих агентов, хлористых соединений металлов и другими;

- очисткой графита газами HF, Cl₂, смесью дымовых газов с Cl₂ и хлорированными или фторированными углеводородами. Превращение примесей может быть облегчено добавлением катализаторов — газообразных, добавляемых в газовый поток, или твердых, примешиваемых к графиту. Очистка может осуществляться селективно с преимущественным удалением железа или SiO₂. В качестве очищающих газов применяют смесь дымовых газов с Cl или HF. Очистка графита ведется непрерывно или периодически в огнеупорных вертикальных шахтах или во вращающихся барабанах.

74. Среди перспективных направлений совершенствования технологии обогащения графитовых руд следует отметить:

- Применение процессов измельчения, позволяющих сохранить целостность чешуек графита, а также селективно раскрыть полезные компоненты, без переизмельчения и ошламования, разрушение разрывом под действием внутрипорового давления перегретого водяного пара позволяет получить частицы пластинчатой формы без смятия и деформации — данный метод эффективно применяется в практике переработки руд, содержащих изумруды.

- Использование ультразвука на разных стадиях флотации графита. Результаты исследований показали, что происходит повышение качества концентрата при использовании ультразвука при эмульгировании реагентов, диспергировании твердого материала в пульпе, кондиционировании реагентов и непосредственно в процессе флотации. Наибольший эффект был достигнут при диспергировании твердого материала в пульпе. Из недостатков отмечено снижение скорости флотации и износ ультразвукового излучателя.

- Замена стандартного реагента-вспенивателя ВКП КОБС (высококипящий продукт переработки кубовых остатков бутиловых спиртов), который используется также в качестве топлива, на новые современные реагенты (РАС, DOWFROTH), являющиеся более эффективными, недорогими и нетоксичными. Проведенные испытания новых реагентов показали, что их установленный оптимальный расход в 3 раза меньше, чем расход стандартного ВПК КОБС. Данное обстоятельство позволяет существенно снизить негативную экологическую нагрузку при проведении флотационного обогащения.

- Основной причиной резкого снижения флотируемости графитовых руд является окисление его в недрах. Наличие кислородсодержащих функциональных групп (КФГ) на поверхности графита снижает адсорбционные свойства. Поэтому актуальной является проблема нейтрализации КФГ с поверхности графита, что достигается путем применения щелочей с различной основностью: Na2CO3, NaHCO3, NaOH. После создания оптимальной щелочности пульпы и нейтрализации вредного влияния КФЦ, окисленный графит наиболее эффективно флотируется октиловым спиртом и каприловой кислотой. Для промышленных условий рекомендуется использовать реагент 13КП, который является кубовым остатком производства 2–этилгексанола и содержит значительное количество спиртов. Дальнейшее дообогащение графитового флотоконцентрата с применением термообработки при подаче едкого калия или кальцинированной соды позволяет извлекать в концентрат 83–87 % углерода.

- Повышение требований к качеству графитовых продуктов требует развития и совершенствования методов доводки флотационных концентратов. Для этой цели используют термическое разложение (рафинирование), химическое обогащение, магнитную и электрическую сепарации.

75. В отличие от легкообогатимых кристаллических графитовых руд, графиты скрытокристаллического типа трудно поддаются флотации, т.к. являются тонковкрапленными, требуют тонкого измельчения, и кроме того, присутствующие в них органические вещества депрессируют графит (т.е. препятствуют его флотации). Соответственно, хвосты флотации подобных руд не являются отвальным продуктом, т.к. обычно обогащены графитом и могут быть использованы в качестве низкосортного литейного графита. Поэтому обогащение скрытокристаллических руд ограничивается главным образом методом ручной сортировки. Подготовка товарного скрытокристаллического графита включает также сортировку по крупности для получения заданного гранулярного состава. Графитовый концентрат в этом случае рассевается, крупные фракции размалываются, подвергаясь затем воздушной классификации уже на товарные фракции. Схема переработки скрытокристаллического графита на обогатительной фабрике состоит из дробления руды, сушки, размола и упаковки. Товарным продуктом является низкосортный графитовый порошок марки ГЛС-3 (литейный), имеющий зольность не более 22 %. Графитовый порошок данной марки используется в литейном производстве как наполнитель противопригарных красок для покрытий форм и стержней при чугунном и цветном литье, песчаных формовочных и шлакообразующих смесей и теплоизоляторов, в огнеупорном производстве — для изготовления изделий.

76. Единые требования к графитовым рудам отсутствуют. Они оцениваются по кондициям, устанавливаемым для каждого месторождения на основании технико-экономических расчетов по их добыче и обогащению. Стандарты и технические условия (

 

Таблица U.5) разработаны только на графитовые порошки и концентраты, некоторые виды продукции. Качество концентратов должно регламентироваться в каждом конкретном случае договором между поставщиком (рудником) и потребителем или соответствовать существующим стандартам и техническим условиям.

 

Таблица U.5 — Перечень основных стандартов и технических условий (на 01.01.2018).

ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ
1	ГОСТ 4404–78	Графит для производства карандашных стержней. Технические условия
2	ГОСТ 4596–75*	Графит тигельный. Технические условия (с Изм. N 1, 2, 3)
3	ГОСТ 5279–74	Графит кристаллический литейный (с Изм. N 1, 2)
4	ГОСТ 52729–2007	Графит скрытокристаллический. Общие технические требования (с Изм. N 1)
5	ГОСТ 7478–75	Графит элементный. Технические условия (с Изм. N 1, 2, 3)
6	ГОСТ 8295–73	Графит смазочный. Технические условия (с изм. 1–4)
7	ГОСТ 10273–79	Графит для изготовления активных масс щелочных аккумуляторов (с Изм. N 1–3)
8	ГОСТ 10274–79*	Графит для производства электроугольных изделий (с Изм. N 1, 2, 3)
9	ГОСТ 17022–81	Графит. Типы, марки и общие технические требования (с Изм. N 1, 2, 3)
10	ГОСТ 17817–78	Графит. Методы отбора и подготовки проб для испытаний (с Изм. N 1, 2, 3)
11	ГОСТ 18191–78	Графит специальный малозольный. Технические условия (с Изм. N 1, 2, 3)
12	ГОСТ 23463–79	Графит порошковый особой чистоты. Технические условия (с Изм. N 1, 2)
13	ГОСТ 17818.0–90	Графит. Общие требования к методам анализа
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
1	ТУ 5728–009–93978201–2014		Графит терморасширенный (ТРГ)
2	ТУ 1916–009–27208846–2005		Материалы конструкционные графитовые прессованные
3	ТУ 1915–004–49050914–2014		Пирографит изотропный
4	ТУ 1915–001–65754862–2011		Графит силицированный кусковой
5	ТУ 5728–001–68675502–2013		Детали из графита силицированного марок СГ-М, СГ-Т, СГ-П, СГП-05, СГП-01
6	ТУ 5728–001–65726937–2013		Графит тайгинский буровой марки ГТБ
7	ТУ 5728–002–65726937–2013		Графит тайгинский марки ГТ+194
8	ТУ 5728–003–65726937–2013		Графит тайгинский марок ГТ+192, ГТ+193, ГТ+196
9	ТУ 5728–004–65726937–2013		Графит тайгинский марок ГТ-180, ГТ-194
10	ТУ 5728–005–65726937–2013		Графит тайгинский марок ГТ-285, ГТ-290
11	ТУ 5728–011–65726937–2014		Графит тайгинский марок ГТ-590, ГТ-592, ГТ-594, ГТ-598
12	ТУ 5728–012–65726937–2014		Графит тайгинский марок ГТ-890, ГТ-894, ГТ-896, ГТ-898
13	ТУ 5728–013–81691061–2015		Изделия графитовые
14	ТУ 2164–003–00284871–2012		Сорбент графитовый Курейского СГК
15	ТУ 2169–003–00284871–2011		Науглероживатель скрытокристаллический графитовый Курейский
16	ТУ 5728–003–68675502–2013		Графит литейный марки СГ-Л. Заготовки и изделия

В таблице (Таблица U.6) приведены основные типы и марки графита с указанием преимущественных областей его применения. Зольность и ситовой состав нормируются для всех марок графита.

Таблица U.6 — Типы, марки графита и основные области его применения

Минералогический тип графита	Вид потребления	Марка	Основные области производственного назначения
Кристаллический	Графит специальный малозольный	ГСМ-1, ГСМ-2	Для производства изделий специального назначения. Экспорт.
	Графит аккумуляторный	ГАК-1	Для аккумуляторных изделий специального назначения
		ГАК-2, ГАК 3	Для изготовления активных масс щелочных аккумуляторов и масс для графитированных антифрикционных изделий из цветных металлов
	Графит карандашный	ГК-1	Для карандашей чертежной и канцелярской групп.
		ГК-2, ГК-3	Для карандашей канцелярской, школьной и копировальной групп
	Графит смазочный	ГС-1	Для антифрикционных компонентов в твердых смазочных покрытиях при изготовлении ядерных реакторов, механизмов космических кораблей, летательных аппаратов, а также для коллоидно-графитовых препаратов
		ГС-2, ГС-3	В качестве ингредиента электропроводящей резины, изделий порошковой металлургии, графитовых смазочных карандашей и паст, электропроводящих полимерных пленок
		ГС-4	Для изготовления консистентных смазок для открытых шестерен прокатных станов, рессор автомобилей и других высоконагруженных узлов трения
		П	Для изготовления изделий специального назначения
	Графит  электроугольный	ЭУЗ-М, ЭУЗ-II, ЭУЗ-III, ЭУТ-1, ЭУТ-II, ЭУТ-III	Для производства электроугольных изделий
	Графит тигельный	ГТ-1, ГТ-2, ГТ-3	Для изготовления огнеупорных графитокерамических изделий
	Графит элементный	ГЭ-1, ГЭ-2, ГЭ-3, ГЭ-4	Для производства первичных химических источников тока
	Графит литейный	ГЛ-1	Для припыла рабочих поверхностей форм и стержней при получении отливок сложной конфигурации, требующих особо чистой поверхности
		ГЛ-2	Для припыла рабочих поверхностей форм и стержней при получении отливок средней сложности
		ГЛ-3	Для припыла при получении отливок, не требующих высокой чистоты поверхности
Скрытокристаллический	Графит электроугольный	ЭУН	Для производства электроугольных изделий
	Графит литейный	ГЛС-1, ГЛС-2, ГЛС-3, ГЛС-4	Для изготовления противопригарных покрытий при получении отливок

Для конкретных видов потребления нормируются дополнительные показатели качества, приведенные в Таблица U.7. Предельные значения этих показателей и другие требования к качеству графита регламентируются соответствующими государственными стандартами, а также техническими условиями (ТУ), для отдельных направлений использования или сырья конкретных разрабатываемых месторождений.

Таблица U.7 — Дополнительные нормируемые показатели качества графита для конкретных видов потребления и марок

Вид графита	Марка	Показатель
Специальный малозольный	ГСМ-1, ГСМ-2	Массовая доля летучих веществ, влаги
Карандашный	ГК-1, ГК-2, ГК-3	То же
Аккумуляторный	ГАК-1, ГАК-2, ГАК-З	Массовая доля ионов хлора, железа, влаги, рН
Смазочный	ГС-1, ГС-2. ГС-3 ГС-4, П	В зависимости от назначения — массовая доля серы, летучих веществ, влаги, рН, дисперсный состав
Электроугольный	ЭУЗ сортов М, II, III; ЭУТ сортов I, II, III; ЭУН	Массовая доля серы, железа, летучих веществ, влаги, удельная поверхность (только для марок ЭУТ)
Тигельный	ГТ-1, ГТ-2, ГТ-З	Массовая доля железа, летучих веществ, влаги
Элементный	ГЭ-1, ГЭ-2, ГЭ-3, ГЭ-4	Массовая доля меди, кобальта, свинца, никеля, мышьяка, влаги, летучих веществ
Литейный	ГЛ-1, ГЛ-2, ГЛ-3, ГЛС-1, ГЛС-2, ГЛС-3, ГЛС-4	Массовая доля влаги

77. Достоверность данных, полученных в результате полупромышленных испытаний, оценивают на основе технологического и товарного баланса. Разница в массе графита между этими балансами не должна превышать 10 %, и она должна быть распределена пропорционально в концентратах и хвостах. Показатели переработки сравнивают с показателями, получаемыми на современных обогатительных фабриках по переработке графитовых руд.

78. Для попутных компонентов в соответствии с «Рекомендациями по комплексному изучению месторождений и подсчету запасов попутных…» [14], необходимо выяснить формы нахождения и баланс их распределения в продуктах обогащения и передела концентратов, а также установить условия, возможность и экономическую целесообразность их извлечения.

79. Получаемые при рекомендованной технологической схеме переработки графитовых руд промышленные сточные воды должны быть изучены на предмет возможности внедрения оборотной системы водоснабжения с эффективной очисткой промстоков. Для образующихся отходов разрабатываются рекомендации по обезвреживанию, утилизации и захоронению неутилизируемой части на специализированных полигонах.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: