Нефелиновый концентрат для чего нужен
Апатитовый и нефелиновый концентраты получаются при переработке апатит-нефелиновых руд. По своему назначению это совершенно разные вещества. Апатитовый концентрат находит преимущественное потребление в производстве фосфоросодержащих удобрений, нефелиновый – в производстве глинозема с попутным выходом кальцинированной соды, поташа и нефелинового шлама…
Свойства и основные направления использования апатитового концентрата
Апатит – безводный фосфат кальция, составляет 95% от всех известных минералов фосфора. Господствующей разновидностью апатита в большинстве горных пород являются фтор-апатит и фтор-гидроксилапатит.
Подавляющая масса фосфатного сырья (более 95%) используется для получения фосфатных и комбинированных минеральных удобрений, поэтому конъюнктура рынка апатитового концентрата напрямую зависит от производителей удобрений.
Карбонатитовые месторождения, как правило, содержат комплексные апатит-магнетитовые, апатит-редкометалльные и другие руды, из которых апатитовый концентрат извлекают попутно (обычно флотацией). В России к этому типу относится Ковдорское месторождение. Развитые на нем апатит-магнетитовые руды содержат в среднем 6-7% Р2О5; после выделения магнетита доля апатита возрастает и флотационным обогащением получают апатитовый концентрат., содержащий 36% Р2О5 и сравнительно большое кол-во Mg, что ограничивает его использование. В больших количествах минералы группы апатита встречаются в осадочных фосфоритных породах.
Месторождения апатита (гл. обр. карбонатитовые) известны и эксплуатируются также в Бразилии (запасы 2,0 млрд. т), ЮАР (1,0 млрд. т) и Финляндии (1,5 млрд. т). Мировые запасы апатитовых руд 23,3 млрд. т.
Сама технологическая схема получения апатитового концентрата включает в себя следующие основные операции: дробление исходной руды, поступающей на обогатительную фабрику, последующее измельчение, затем флотационное выделение апатита по классической технологии с содержанием P2O5 не ниже 39,0 %. Полученный в результате апатитовый концентрат для отправки потребителям подвергается обезвоживанию в три стадии.
Первый этап обезвоживания связан со сгущением флотационного апатитового концентрата в сгустителях и гидроциклонах, второй этап включает фильтрацию сгущенного продукта с выделением фильтрата и кека и заключительным этапом обезвоживания является сушка апатитового концентрата.
Основная часть апатита применяется в промышленности фосфорных удобрений и фосфорных солей, небольшая часть – в черной и цветной металлургии, в производстве керамики и стекла.
Свойства и основные направления использования нефелинового концентрата
Как уже было упомянуто, нефелиновый концентрат является лишь побочным продуктом. Коммерческое значение его во много раз ниже, нежели чем апатитового концентрата. Однако во многих случаях нефелиновый концентрат является удобным для использования продуктом.
Нефелин (или элеолит) — породообразующий минерал, алюмосиликат калия и натрия ортокремниевой кислоты (Na,K)AlSiO4. Используют в производстве алюминия, соды, в стекольной, кожевенной промышленности. В больших количествах получается в качестве отхода при добыче апатита.
Комплексное извлечение полезных минералов и элементов является требованием Закона РФ «О недрах», в котором указано, что при пользовании недрами необходимо обеспечить наиболее полное извлечение основных и сопутствующих компонентов (Статья 23 п. 5). Несоблюдение или нарушение данного требования может служить основанием для ограничения, приостановления или прекращения уполномоченными государственными органами права пользования недрами, а также повлечь привлечение виновных физических и юридических лиц к административной ответственности.
Несмотря на незначительную коммерческую привлекательность производства нефелинового концентрата, его производят на ОАО «Апатит», а главным его потребителем является расположенный в непосредственной близости принадлежащий «РУСАЛу» «Пикалевский глиноземный завод» (г. Пикалев, Ленинградская обл.).
Источники сырья и основные месторождения
Месторождения апатит-нефелиновых руд хибинской группы являются уникальным природным явлением, как по запасам фосфорсодержащего сырья, так и по запасам сопутствующих компонентов в породообразующих минералах. Наличие богатых залежей апатита позволило России стать одним из ведущих производителей фосфатного сырья, используемого для производства минеральных удобрений и других химических продуктов. Вместе с тем, хибинские апатит-нефелиновые руды, обладающие редчайшим минералогическим составом, позволяют производить целый ряд других продуктов, в том числе нефелиновый, титаномагнетитовый, эгириновый и сфеновый концентраты. Кроме того, в руде содержатся такие ценные элементы, как редкие земли, галлий, рубидий, цезий и др.
В двадцатые годы ХХ в. в Хибинах были открыты огромные месторождения апатита, названного известным геологом А.E. Ферсманом камнем плодородия, потому что из этого минерала получают фосфорные удобрения.
Хибины и Ловозёрские тундры считаются крупнейшим в мире (2000 км2) массивом нефелиновых сиенитов (хибиниты, луявриты, уртиты и др.). Хибинская часть массива является конической интрузией хибинитов, уртитов и других пород, распространяющихся на глубину 7 км. Новые данные позволяют предположить, что Хибинский и Ловозёрский массивы возникли из одного магмопровода. Хибинский щелочной массив сформировался около 360 млн. лет назад.
B настоящее время функционируют следующие рудники: Кировский (месторождения Кукисвумчорр и Юкспор), Расвумчоррский (месторождения Апатитовый цирк и плато Расвумчорр), Центральный (плато Расвумчорр) и Восточный (месторождения Коашва и Ньоркпахк). В 1963 г. мощность первой апатит-нефелиновой обогатительной фабрики (АНОФ-1) удвоилась. В том же году была пущена первая очередь новой фабрики — АНОФ-2; в 1984 г. построена последняя горно-обогатительная фабрика АНОФ-3 — обе за пределами горного массива, на Прихибинской равнине. В настоящее время расположенная в Кировске АНОФ-1, давно уже морально и физически устаревшая, не работает. Основное производство сконцентрировано на АНОФ-2. АНОФ-3 с 1997 г. простояла в законсервированном состоянии и начала работать лишь в 2000 г., ежемесячно производя 200 тыс. т апатитового концентрата.
Среди других перспективных месторождений можно выделить:
— В Республике Бурятия стоит вопрос о возобновлении работ на Ошурковском месторождении апатита, на котором еще в 80-е годы были построены горно-обогатительный комбинат и обогатительная фабрика с годовой мощностью до 1,55 млн. т апатитового концентрата. В результате выступлений экологической общественности полностью готовое к работе предприятие было законсервировано и лишь сейчас ставится вопрос по восстановлению Ошурковского ГОКа (находящегося всего в 15 км от г. Улан-Удэ).
Из резервных месторождений фторсодержащего апатита следует отметить:
— Селигдарское месторождение апатита (в 15 км от г. Алдан Республики Саха-Якутия), где фтор в качестве попутного компонента учтен при подсчете запасов, а техническим регламентом предусматривался вариант азотнокислой схемы передела апатитового концентрата на нитрофоску, позволяющей извлекать попутные фтор и редкоземельные элементы. Проектируемый в ТЭО освоения месторождения Селигдарский ГОК должен производить до 3,6 млн. т апатитового концентрата в год. При переработке этого концентрата на сложные удобрения возможно получение до 40 тыс. т фтористых продуктов в год. В последнее время к Селигдарскому месторождению проявляет интерес ЗАО Алроса в части развития программы диверсификации алмазодобывающего производства.
— Белозиминское ниобиево-фосфатное месторождении в Тулунском районе Иркутской области. Это площадная кора выветривания по карбонатитам (содержащим 11,25 P2O5), из которых может быть получен фторсодержащий фосфатный концентрат. Однако основным компонентом месторождения является ниобий и вопрос о вовлечении его в производство возможен только с учетом конъюнктуры этого металла.
Подробнее с текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка апатитового и нефелинового концентратов можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок апатитового и нефелинового концентратов в России».
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Нефелиновый концентрат
Нефелиновый концентрат в смеси с СаСО3 ( измельченный мел или известняк) прокаливают во вращающейся трубчатой печи при температуре 1300 С. [1]
Нефелиновый концентрат поступает из Кировска до Пикалева и после обезвоживания используется там на глиноземных заводах, а на Волховский алюминиевый завод доставляется железнодорожным транспортом. Затраты по железнодорожному транспорту отражены в экономических показателях системы. [3]
Нефелиновый концентрат и вода подаются в емкость 5 для приготовления водного раствора нефелина. Объем воды берется исходя из предусмотренной концентрации соляной кислоты, необходимой для получения гелеобразующей системы. [4]
Нефелиновый концентрат ( НФ) и основное количество апатитового концентрата ( АК) производит, ПО Апатит в г. Кировске. Из апатитового концентрата получают фосфорную кислоту о последующим использованием ее для производства удобрений. Нефелиновый концентрат в настоящее время используется в глиноземном производстве. В перспективе он может рассматриваться как сырье для получения алюминия и химических соединений. Потребителями этого концентрата являются ПО Глинозем в г. Пикалево Ленинградской области и Волховский алюминиевый завод. [5]
Нефелиновый концентрат поступает из Кировска до Пикалева и после обезвоживания используется там на глиноземных заводах, а на Волховский алюминиевый завод доставляется железнодорожным транспортом. Затраты по железнодорожному транспорту отражены в экономических показателях системы. [7]
Нефелиновый концентрат представляет собой тонкий материал, 90 % которого проходит через сито 1300 отв. [8]
Нефелиновый концентрат не вступает во взаимодействие с крепкой серной кислотой, что объясняется недостатком воды в жидкой фазе. Начиная с концентрации 78 % Н28О4 и ниже происходит интенсивное разложение концентрата, сопровождающееся сильным повышением температуры массы. [9]
Нефелин
Нефелин (с греческого «облако») — породообразующий минерал из класса алюмосиликатов, состоит из калия, натрия и ортокремниевой кислоты. Название получил из-за свойства мутнеть при соприкосновении с растворами сильных кислот.
Историческая справка
Минерал открыли достаточно давно — еще в 1800 году. С этого времени ведется активная добыча камня, особенно это касается территории Российской Федерации, где на Кольском полуострове разрабатывается огромное месторождение и функционирует бассейн. Камень часто существует в виде широких пластов в форме прозрачной шестигранной породы.
Честь открытия и наименования нефелина принадлежит французскому минерологу Рене-Жюсту Аюи. Найдя красивый камень в окрестностях Неаполя, ученый, заведовавший кафедрой минералогии при Музее естественной истории, осуществил ряд обычных для своего времени манипуляций, в результате чего выявил его основные свойства.
Интересно, что минерал содержит в своем составе достаточное количество воды, что делает его непохожим на остальные камни. Ученые выделяют несколько разновидностей минералов в зависимости от микропримесей, которые содержатся в них в минимальном количестве. Так, элеолитом называют камень с большим процентом жирных примесей.
Состав минерала включает кремний в большом количестве. Процент примесей других металлов определяет его цветность. Так, благодаря хрому минерал выходит зеленым.
Этот интересный камень имеет стеклянный блеск и жирность на изломе. Плотная структура и повышенная спайность делают его прочным и надежным. Небогатая палитра оттенков тяготеет к прозрачно-мутноватому, водянистому. У этого самоцвета есть некоторая схожесть со шпатом и кварцем, однако она исключительно внешняя и на характеристики камня в целом не распространяется.
Где находят и для чего используют
Минерал нефелин образуется в месте, где имеются магматические залежи. Его частыми спутниками выступают: биотит, ильменит и апатит. Большие месторождения камня встречаются в России на Кольском полуострове и в Украине на территории Донбасса.
Нефелин не очень годится как поделочный материал, его чаще используют на производстве или в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Благодаря нефелиновым подкормкам растения становятся лучше. Только особо искусные мастера берутся работать с нефелином, изготавливая с ним кольца, серьги и ожерелья.
Нередко именно из нефелина производят стекло зеленого цвета, используемое для разнообразных инкрустаций. Таково промышленное предназначение этого чудесного минерала.
Однако основное применение нефелина в настоящее время — производство алюминия. После биоксита это самый популярный материал, который применяют для получения чистого остатка. В отличие от него он не дает осадка в породах.
Из нефелина изготавливаются оригинальные ювелирные изделия. Специалисты, практикующие белую магию, создают талисманы и обереги. В черной магии нефелин не используется. Также из декоративных пород с этим минералом делают шары, вставки и другие сувениры.
Магические свойства камня
Как и все самоцветы, нефелин обладает определенными магическими свойствами. Считается, что минерал развивает экстрасенсорные способности человека, пробуждают дар ясновидения.
Астрологи рекомендуют держать нефелин в доме для гармонизации общего фона. Так, минерал уместно поместить около двери или под порогом. Для творческих натур камень просто необходим для повышения уровня креативности.
Что касается астрологов, то они рекомендуют носить с собой камень неферил Овнам и Тельцам, чтобы улучшить отношения с окружающими и атмосферу доброжелательности.
Стоит отметить, что недорогой камень дает коллекционерам возможность приобретать много украшений, в которых он содержится, и собрать целую коллекцию подобных драгоценностей.
На территории РФ работают компании, готовые осуществлять оптовые поставки таких минералов.
Обогащение апатитовых руд
Краткая характеристика апатитовых руд и требования к концентратам
Основным минералом в рудах является апатит — Ca10(PO4)6[(F, ОН, Cl)2, CO3], концентраты которого являются основным сырьем для производства фосфорных удобрений.
Основным источником получения апатитовых концентратов являются апатит-нефелиновые руды Хибинского массива. Главные минералы в них — нефелин, апатит, эгирин и сфен, второстепенные — магнетит, титаномагнетит, ильменит. Осваиваются также месторождения комплексных руд Ковдорского массива, состоящих из магнетита, апатита, форстерита, бадделеита, кальцита и флогопита; апатитовые руды Ошурковского, комплексные апатитовые и апатит-карбонатные руды Восточно-Саянского и апатит-доломитовые руды Селигдарского месторождений. Большинство апатитовых руд указанных месторождений имеют низкое качество, сложный минеральный состав и характеризуются трудной обогатимостью, что существенно сдерживало и продолжает затруднять их освоение.
Получаемые апатитовые концентраты должны содержать не менее 39,4 % P2O5, не более 3 % полуторных оксидов (FeO + Fe2O3 + Al2O3) и остаток на сите 0,18 мм должен составлять не более 11,5 %. Они используются для получения фосфорной кислоты, двойного и тройного суперфосфата, фосфора, аммофоса, фтористо-водородной кислоты, ее солей и других продуктов.
При комплексной переработке апатит-нефелиновых руд получают также: нефелиновый (28,5—29 % Al2O3), титано-магнетитовый (77—80 % Fe2O3 и 14 % TiO2), сфеновый (28 % TiO2) и эгириновый концентраты, эффективно используемые в народном хозяйстве. Так, нефелиновый концентрат является сырьем для получения алюминия, производства стекла, цемента, кальцинированной соды; сфеновый — используется для получения диоксида титана; эгириновый — для извлечения ванадия и производства керамических изделий.
Технологические схемы и режимы обогащения апатитовых руд
Все апатитовые руды, несмотря на их разнообразие, обогащаются одним методом — флотацией.
Флотационное извлечение апатита из апатит-нефелиновых руд осуществляется в естественной щелочной среде (pH 9,3—9,7), обусловленной присутствием нефелина (Na, K)2 Al2Si2O8 • nSiO2, смесью технических продуктов (сульфатного мыла и отходов мыловаренного производства) при расходе 0,2—0,4 кг/т, с добавками едкого натра 0,1—0,2 кг/т для омыления собирателя и жидкого стекла 0,015—0,1 кг/т для пептизации шламов и депрессии минералов породы. Расход жидкого стекла может возрасти в несколько раз, если в процессе горных работ для предотвращения смерзания руды в нее добавляют соль (хлористый натрий). При флотации руд (особенно окисленных с повышенным содержанием шламов) полезным оказывается применение для регулирования свойств пены и повышения селективности флотации оксипропиленовых соединений (например, реагентов ОП-7 или «Альфапол-4»). Получение кондиционного по крупности и содержанию P2O5 концентрата достигается по простой одностадиальной схеме после двух-трех перечисток.
По сравнительно простой схеме флотации обогащают также апатитовые руды Ошурковского месторождения, которые хотя и имеют сложный минеральный состав, но характеризуются крупной вкрапленностью минералов и резко отличающимися физико-химическими и физическими свойствами апатита от других минеральных компонентов.
Для повышения комплексности использования апатитнефелиновых руд разработано несколько технологических схем. По одной из них хвосты флотации обесшламливаются, а затем при pH 10,5 и загрузке смеси собирателей (сырого и дистиллированного таллового масла, окисленного петролатума) флотируют в коллективный концентрат ванадийсодержащий эгирин, сфен и титаномагнетит, разделяемые затем с применением методов магнитной сепарации. Камерный продукт флотации представляет собой нефелиновый концентрат, содержащий не менее 29 % Al2O3.
По другой схеме (рис. 7.1) предусматривается предварительное выделение апатита флотацией, а титаномагнетита и эгирина — магнитной сепарацией соответственно в слабом и сильном электромагнитных полях.
Рис. 7.1. Принципиальная схема комплексного обогащения бедной апатитнефелиновой руды с двумя вариантами получения нефелинового концентрата
Хвосты магнитной сепарации по первому варианту (см. рис. 7.1) поступают на флотацию нефелина с катионным собирателем АНП (0,05—0,1 кг/т) в присутствии кремнефтористого натрия (2 кг/т), а затем на сфеновую флотацию при pH 10,5 со смесью таллового мыла и сульфоната (0,5—0,6 кг/т) с последующей перечисткой чернового концентрата в присутствии кремнефтористого натрия (0,2 кг/т) и танинсодержащего реагента (0,15—0,25 кг/т).
По второму варианту (см. рис. 7.1) хвосты магнитной сепарации после обесшламливания подвергают флотации со смесью (0,5—0,6 кг/т) омыленного сырого таллового масла, омыленного дистиллированного таллового масла, технически жирных кислот, гудрона и окисленного петролатума в соотношении 1 : 0,6 : 0,6 : 0,8 : 0,02. После перечистки пенного продукта с кремнефтористым натрием (0,2 кг/т) получают сфеновый концентрат. Камерный продукт основной флотации является нефелиновым концентратом.
Флотационное извлечение апатита из гематитовых или магнетитовых руд (например, Ковдорского месторождения) осуществляется обычно в слабощелочной содовой среде с применением в качестве собирателя эмульгированной смеси таллового и машинного масел (иногда при небольшой добавке алкиларилсульфонатов) с общим расходом 0,9 кг/т. Депрессия оксидов железа обеспечивается загрузкой жидкого стекла (0,2—0,8 кг/т).
С целью повышения эффективности флотации апатита из апатит-карбонатных железных руд для депрессии карбонатов (кальцита, доломита) рекомендуется применение соды (до 2 кг/т) с жидким стеклом (0,75 кг/т) или каллогено-таннидным реагентом (0,2 кг/т), или применение смеси оксиэтилированных кислот C7—C20, соды, крахмала и жидкого стекла в соотношении 1 : 2 : 2 : 5 при общем расходе смеси 2,5 кг/т.
Нефелин
 |
