Минералы и руды асбеста
Асбестом называют минералы, способные расщепляться на тонкие, гибкие и прочные волокна. По химическому составу они представляют водные силикаты магния, железа и частично кальция и натрия.
Асбест широко применяют в промышленности в самых разнообразных областях. Характер и область применения асбеста определяются длиной волокна, его механическими свойствами, химическим составом и прядильными качествами.
Наиболее важное значение имеет применение асбеста в производстве асбестовых текстильных и асбестоцементных материалов и изделий.
Различают асбестовые минералы группы серпентина (хризотил-асбест) и группы амфибола. Главное значение в промышленности имеет хризотил-асбест, на долю которого приходится более 95 % мировой продукции асбеста.
Хризотил-асбест представляет собой водный магнезиальный силикат теоретического состава H4Mg3Si2O9. Плотность его колеблется в пределах 2340—2600 кг/м3, твердость вдоль волокна равна 2, а поперек — 2,5. Он является плохим проводником тепла, электрического тока и звука и обладает адсорбционной активностью.
Все месторождения хризотил-асбеста неизменно связаны с серпентинитами.
Хризотил-асбест обычно залегает во вмещающих породах в виде жил и прожилков. В зависимости от залегания различают несколько типов жил: простые отороченные жилы; сложные отороченные жилы; жилы сетчатого асбеста; мелкопрожильный тип; одиночные жилы; расплющенные массы продольно-волокнистого асбеста.
В России промышленные месторождения хризотил-асбеста имеются на Урале, в Сибири, на Кавказе и в других районах страны; месторождения амфибол-асбеста — на Урале.
В зависимости от расположения волокон асбеста по отношению к стенкам жил различают поперечно-волокнистый, продольно-волокнистый и путано-волокнистый асбест.
Асбест добывают на большинстве месторождений открытым способом. На участках, содержащих высокосортный асбест, при добыче широко применяют ручную отбойку и ручную сортировку руды, что связано с сохранением максимальной длины высокосортного асбеста и уменьшением его потерь. При этом получают несколько сортов руды, отличающихся длиной волокна и содержанием асбеста, и пустую породу, направляемую в отвал.
Разработка участков, не содержащих высокосортного асбеста, полностью механизирована, и вся добытая руда без предварительного обогащения в забое поступает на обогатительную фабрику. Дальнейшая переработка руд ручной добычи и необогащенных осуществляется раздельно.
Высокосортные руды селективной добычи разделяются на следующие сорта: кусковой асбест (крюд) с длиной волокна 18— 12 мм, содержащий не более 10 % иголок (толще 2 мм) и распушённого волокна; отборная руда с содержанием волокна крупнее 12,7 мм не менее 4 % и распушённого волокна не более 3 %; отбойная руда с содержанием волокна длиннее 4.8 мм не менее 10 %.
Рядовые руды, добываемые механизированным путем, разделяют на два copra: необогащенная руда с содержанием асбеста не менее 2 % и влажностью не более 6 %; просевная руда с содержанием асбеста не менее 2 % и волокна крупнее 4.8 % не менее 5 % и влажностью не более 5 %.
Схемы и режимы обогащения асбестовых руд
Обогащение асбестовых руд состоит из следующих основных процессов: дробление руды, отделение свободного волокна от породы, очистка концентратов и разделение волокна на сорта.
Для сохранения естественной длины волокон высокосортного асбеста и максимального их извлечения широко применяется стадиальное дробление с извлечением волокон асбеста по мере их освобождения от связи с включающими породами. В процессе дробления волокна асбеста распушиваются и частично разрушаются. Степень разрушения волокна асбеста в значительной степени зависит от типа применяемых дробильных машин. Установлено, что в дробилках, действующих раздавливанием, разрушение волокон значительно меньше, чем в ударно-действующих дробилках.
Для обогащения асбестовых руд применяют обогащение по трению, воздушную сепарацию и мокрые процессы.
Первый метод основан на разнице в силах трения, возникающих у волокон асбеста и частиц породы при их движении по наклонной плоскости. Для обогащения этим методом руду дробят и подсушивают в сушилках, после чего ее классифицируют на барабанных грохотах на несколько классов с отделением пыли и мелочи. Каждый класс поступает на наклонные плоскости, установленные под углом 40—45°. Материал, поступая на наклонную плоскость, под влиянием силы тяжести движется вниз. Благодаря большому трению, возникающему между волокнами и поверхностью, асбест перемещается с небольшой скоростью и в конце наклонной плоскости падает почти вертикально вниз в отличие от породы, которая перемещается с большой скоростью и, дойдя до конца наклонной плоскости, падает на значительном расстоянии от нее. В результате получают два продукта — концентрат, обогащенный асбестом, и хвосты, содержащие некоторое количество неосвобожденного асбеста. Этот метод применяют в настоящее время в схемах обогащения руд длинноволокнистого асбеста обычно в комбинации с пневматическим обогащением.
Пневматическое обогащение (отсасывание) является наиболее распространенным методом обогащения асбестовых руд. Благодаря большой удельной поверхности волокон асбеста, по сравнению с удельной поверхностью минерала породы, они увлекаются потоком воздуха и отделяются от последних. При этом полнота разделения в значительной степени зависит от влажности руды и количества мелких частиц породы.
При обогащении руд механизированной добычи руду дробят до 25 мм в две-три стадии с предварительным грохочением. Извлечение свободного волокна обычно не производится ввиду незначительного его освобождения. Перед последующим мелким дроблением руду сушат в барабанных или шахтных сушилках для снижения в ней влаги до 1,5—2 %. Температура сушки не должна быть выше 400 °С во избежание снижения прочности волокна асбеста. Руду после сушки необходимо выдерживать несколько суток на складе для ее остывания. Обработка неостывшей руды может привести к разрушению волокна, так как горячее волокно менее прочно. Мелкое дробление осуществляется в четыре-пять стадий. На первых стадиях мелкого дробления применяют валковые, конусные и молотковые дробилки. На последних стадиях чаще всего используют специальную молотковую дробилку.
После каждой стадии дробления осуществляется извлечение освободившегося волокна асбеста. Для этого руда поступает на качающийся грохот, где освободившиеся волокна располагаются в верхнем слое над рудой. У разгрузочного конца грохота, перпендикулярно движению руды, устанавливается сопло с узкой щелью, соединенное с циклоном, эксгаустером и пылевой камерой. Благодаря вакууму, создаваемому эксгаустером, поток наружного воздуха всасывается соплом, увлекая за собой свободные волокна асбеста, которые затем осаждаются в циклоне. Воздух из циклона, пройдя эксгаустер, поступает в пылевую камеру, где из него оседают короткие волокна асбеста и пыль.
Скорость воздуха в сопле, необходимая для отсасывания волокна, колеблется в зависимости от длины и текстуры асбеста от 12 до 20 м/с. Чем жестче и длиннее волокно, тем больше должна быть скорость потока воздуха.
Получаемые первичные концентраты содержат 25—40 % волокна. Первые три стадии дают основное количество волокна средней длины. Концентраты, полученные на последних стадиях отсасывания, содержат главным образом короткое волокно. Все концентраты подвергают очистке от частиц породы и пыли.
Очистка первичных концентратов от пыли достигается грохочением. Для длинно- и средневолокнистых продуктов хорошая очистка от пыли достигается на барабанных грохотах специальной конструкции. Коротковолокнистые продукты хорошо обеспыливаются на вибрационных грохотах. Очищенное волокно разделяется на сорта по крупности на барабанных грохотах.
На рис. 9.7 приведена типичная схема обогащения рядовых руд хризотил-асбеста.
Обогащение высокосортных руд ручной добычи принципиально не отличается от обогащения руд механизированной добычи, за исключением сорта крюд, обогащение которого заключается в ручной отбойке от кускового асбеста породы, проверке длины волокна и отсутствии просечек.
При обогащении высокосортных асбестовых руд применяют комбинированные схемы, в которых сочетаются методы обогащения отсасыванием и по трению. При этом возможны две принципиальные схемы. По одной из них руда подвергается трем-четырем стадиям дробления, классификации и обогащению отдельных классов на наклонных плоскостях. После этого проводятся еще две-три стадии дробления и обогащения руды отсасыванием.
По второй схеме получение первичных концентратов после всех стадий дробления осуществляется отсасыванием, а очистку концентрата первых стадий обогащения после классификации проводят на наклонных плоскостях.
На рис. 9.8. приведена схема обогащения высокосортных руд хризотил-асбеста.
Выход хвостов при обогащении асбестовых руд составляет около 95 %. Основная масса их представлена серпентинитами различной крупности. Классы крупнее 3 мм используются в качестве балласта для железных дорог. Более мелкий материал используется как посыпочный материал при производстве рубероида и толя. Серпентинитовые хвосты могут быть использованы также как сырье для производства огнеупоров и в молотом виде для удобрения почвы.
Сортовой асбест по текстуре (по степени распушённости) разделяют на четыре группы; по длине волокна — на восемь сортов, каждый из которых включает несколько марок.
