Технология обогащения алмазосодержащей руды

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

 

Кафедра обогащения полезных ископаемых

 

 

Реферат

 

 

По дисциплине:                    Технология минерального сырья

 

 

Тема:                        Технология обогащения алмазосодержащей руды

 

 

 

Выполнила: студентка                                                                                     /               /

                                                              ^{(шифр группы)                                 (подпись)                                                        (Ф.И.О.)}

 

Проверил:                                                                                                                      / /

                                                               ^{(должность)                                     (подпись)                                                        (Ф.И.О.)}

 

Дата:

Оценка:

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012

 

Оглавление

 

 

Введение

Алмазы - уникальный вид минерального сырья. В них сочетаются свойства, незаменимые как в технике, так  и в ювелирном деле. Для ювелирных  целей используются прозрачные кристаллы  алмаза размером более 1 мм. Меньшие по размеру или непрозрачные камни применяют в технике. Однако в последнее время выделена группа мелких, но прозрачных околоювелирных алмазов «Near Gem», которые также начали использовать для огранки. В 1987 г. в Амстердаме мастерами гранильной фабрики «Друккерт» был изготовлен самый маленький в мире бриллиант диаметром 0,22 мм, масса которого составила 0,0001 карата. [3]

В настоящее время алмазы добывают в 26 странах мира, причем в тройку лидеров входят Ботсвана, Россия и  ЮАР, на долю которых приходится 62 % всей мировой добычи алмазов

Кроме природных алмазов в настоящее  время человечество широко использует синтетические преимущественно  технические алмазы. Объем их производства существенно превысил объем добычи природного сырья. В последнее время начали выращивать синтетические алмазы ювелирного качества массой до 20 карат. Появились сведения о получении синтетических алмазов и большей массы - до 40 карат. Основными производителями синтетических алмазов являются компании «General Electric» (США) и «Де Бирс». Выращивают алмазы и в России. [3]

 

 

 

 

1. Характеристика алмазов

Алмаз представляет собой  одну из кристаллографических модификаций  чистого углерода. Бесцветные разновидности  алмазов содержат очень мало примесей (0,001—0,06 %), в окрашенных и непрозрачных алмазах их содержание может достигать нескольких процентов. Кристаллы алмазов правильной формы встречаются сравнительно редко, основная масса их имеет искаженную форму. Несмотря на высокую твердость (10 по шкале Мооса), алмаз хрупок. Средняя плотность алмазов равна 3520 кг/м³. [1]

Заметно отличаются по твердости  алмазы, добытые в различных частях земного шара. Повышенной твердостью обладают алмазы австралийских россыпей. Это привело в XIX в. в период отработки  этих россыпей к временной невостребованности добываемых ювелирных алмазов в связи с трудностью их огранки. Проблема была преодолена путем использования для огранки шлифовальных порошков, изготовленных из обломков аналогичных алмазов.[3]

Аполярный характер углерода предопределяет пониженную смачиваемость алмаза водой, т. е. его гидрофобность. Алмазы из коренных месторождений обычно имеют чистую поверхность, обладающую значительной гидрофобностью, алмазы из россыпных месторождений чаще покрыты пленкой, которой и объясняется их хорошая смачиваемость водой.

Абсолютно прозрачные алмазы — голубовато-белые кристаллы, или  алмазы «чистой воды» — довольно редки и очень дорого ценятся. В настоящее время алмазы можно окрашивать в голубой цвет искусственно — путем соответствующей бомбардировки электронами или гамма-лучами. [1]

Люминесцентные свойства алмаза широко используют при обогащении. Почти все разновидности алмазов обладают способностью люминесцировать под воздействием катодного и рентгеновского излучения. Широкое использование рентгенолюминесценции для диагностики алмазов на первых этапах исследования алмазоносности Якутской провинции во многом определило высокую их результативность. Первоначально отбор люминесцирующих кристаллов осуществлялся вручную, но потом этот процесс был автоматизирован.[3]

Алмаз не магнитен, но отдельные  его разновидности обладают слабыми парамагнитными свойствами, близкими к свойствам кварца.

Обычные алмазы не электропроводны, но некоторые разновидности обладают пиро- и пьезоэлектрическими свойствами. В результате облучения отдельных кристаллов алмаза ультрафиолетовыми лучами или другими лучами они приобретают свойство фотопроводимости — начинают заметно проводить электричество. При трении кристаллов о сукно они электризуются положительным зарядом.

Алмазы не растворяются в кислотах и царской водке даже при нагревании. В расплаве соды или калиевой селитры или при кипячении со смесью двухромового калия и серной кислоты поверхность алмаза окисляется. Алмаз хорошо проводит тепло. При нагревании без доступа воздуха до 2000—3000 °С алмаз переходит в графит.

Крупность алмазов измеряется в метрических каратах; один метрический  карат равен 0,2 г. Кристаллы крупнее 1 карата встречаются редко. [3]

По назначению алмазы разделяют на ювелирные и технические.

Ювелирные алмазы должны иметь совершенную форму, высокую прозрачность, красивую и равьюмерную окраску без трещин и включений. После огранки ювелирные алмазы называют бриллиантами.

К техническим относят  алмазы, непригодные для ювелирных целей. Среди них различают несколько сортов: борт, карбонадо, баллас. В число технических алмазов включают также алмазы ювелирного размера, но не обладающие качествами, позволяющими использовать их как ювелирные.

К бортам относят недостаточно чистые камни или сростки кристаллов. Карбонадо — разновидность алмазов мелкокристаллической структуры и темной окраски: от черного до темно-серого. Балласы — это те же борты, но шарообразной формы.

Исключительные оптические свойства алмазов поставили их на первое место среди других драгоценных камней.

Алмазы нашли широкое  применение в машиностроительной, авиационной, автомобильной, станкостроительной, электронной, электротехнической, горнодобывающей и других отраслях промышленности, где требуется большая скорость и точность обработки металлов и других материалов, а инструмент из самой твердой легированной стали оказывается недостаточно прочным.

В настоящее время  осваивается производство искусственных алмазов высокой прочности для изготовления алмазных инструментов, пригодных для резки особо твердых материалов. [3]

 

 

 

2. Минерально-сырьевая база алмазосодержащего сырья

На настоящий момент все известные  коренные месторождения алмазов принято делить на следующие геолого-промышленные типы[3].

I. в магматических породах 

1. В кимберлитовых породах 

• трубках

• дайках

• силлах

2. В лампроитовых  породах 

• трубках 

• дайках

II. В импактитах

III. В метаморфических  породах 

В алмазодобывающей промышленности существует два типа промышленных источников алмазов, содержащих рентабельные для отработки концентрации[4]:

1. Кимберлитовые трубки (ЮАР, Ботсвана, Ангола, Россия, Ки-тай, Канада, Финляндия, Бразилия, Сьерра-Леоне);

2. Лампроитовые трубки (Австралия).

В настоящее время  отрабатывается только одно лампроитовое месторождение - трубка Аргайл (Австралия), а коренные месторождения остальных типов не предполагается отрабатывать в ближайшем будущем, поскольку они содержат только технические алмазы. Низкая стоимость технических алмазов (около 1 доллара/карат) позволяет добывать их только попутно из месторождений с достаточно высокой долей ювелирных разностей, определяющих высокую среднюю цену добываемых алмазов. [3]

Размеры кимберлитовых тел меняются в широких пределах — от 20—40 м (трубки «Мамбо», «Малютка») до 600-800 м в поперечнике (трубки «Премьер», «Джваненг»); размеры наиболее крупных трубок превос-ходят по длинной оси 1500 м («Орапа», «Мвадуи»). [4]

Трубки заполнены ультраосновной глубинной плотной туфообразной породой — кимберлитом, главной  составной частью которой является оливин. Помимо оливина, в состав кимберлита входят пироп (красно-фиолетовый гранат), хром-диопсид (моноклинный пироксен), щпинель, хромит, корунд, рутил, ильменит, кальцит, доломит, халцедон и другие изверженные, метаморфические и осадочные породы. [1]

Содержание алмазов в отдельных частях трубок подвержено большим колебаниям. В наиболее богатых трубках оно достигает нескольких карат на 1 м³ породы. С глубиной содержание алмазов обычно уменьшается. [1]

В мире известно около 4000 выделений кимберлитов и лампроитов. Из них только 5%, то есть 200 трубок, — алмазосодержащие, а промышленное содержание алмазов имеют примерно 40 трубок. Все выходы алмазоносных кимберлитов, лампроитов и их россыпей делятся на 15 провинций (рис.1). [4]

Рис. 1. Схема размещения кимберлитов. Области, закрашенные коричневым, показывают границы кратонов с возрастом фундамента более 1,5 млрд лет. Красными ромбами отмечены области распространения алмазоносных кимберлитов[7]

Индостанская провинция. Первые алмазы в Индии были найдены свыше 2000 лет назад. Для них характерен зеленоватый оттенок. Добываются алмазы из трубки «Хайда-Абада» и ее россыпей. Средняя добыча — около 30 тыс. кар в год. Это немного, так как в мире за год добывается около 115-120 млн. кар. [4]

Южно-Американская провинция. Первое месторождение открыто в Бразилии в 1725 г. Позднее россыпные месторождения были обнаружены практически на всей территории Бразилии. Для бразильских алмазов характерны высокое качество и зеленоватый оттенок. Средняя добыча—1,5 млн. кар в год.

Есть месторождения в Венесуэле, причем и коренные, и россыпные. В них преобладают технические алмазы — около 70 %.

Северо-Американская провинция. Первый алмаз в провинции весом 33 карат был найден в 1920 г. на юге Онтарио. После долгих поисков успех пришел к геологам только в конце 1990-х годов. В Канаде существуют 28 потенциально алмазоносных территорий, на которых залегают около 448 кимберлитовых тел. Первый рудник по добыче алмазов «Экати» был открыт в 1998 г. По всеобщему мнению, рудник «Экати» очень успешно вошел на алмазный рынок. Месторождение состоит из пяти кимберлитовых трубок, названных «Панда», «Мизери», «Коала», «Фокс» и «Сейбл». В настоящее время ведется добыча только на трубке «Панда». Средняя стоимость алмазов каждой из пяти трубок варьируется от 26 до 130 долл. за карат, трубки содержат 0,4—4,26 кар алмазов на тонну кимберлитовой руды. Всего на пяти кимберлитовых трубках месторождения «Экати», как предполагается, будет добыто 66 млн. кар на протяжении 17 лет. [4]

Южно-Африканская провинция (ЮАП). В ЮАП входят следующие государства: ЮАР, Намибия, Ботсвана, Лесото. В 1866 г. алмазы найдены в аллювиальных отложениях реки Оранжевой, а позднее, в 1871 г., была открыта трубка «Кимберли».

ЮАР. Все трубки ЮАР — «Кимберли», «Премьер», «Финш», «Бултфонтейн» и др. — принадлежат компании «Де Бирс». В южно-африканских трубках найдено много крупных алмазов: «Кулли-нан» (3106 кар), «Джонкер» (726 кар), «Премьер-роуз» (354 кар) и еще более 300 штук массой свыше 100 кар каждый. Алмазы преимущественно желтоватых оттенков, но в трубке «Премьер» встречаются голубые, а в трубке «Финш» — зеленые. Средняя добыча — 10 млн. кар в год, что составляет около 10 % мировой добычи.

Намибия. В Намибии известны только россыпные месторождения, которые тянутся вдоль всего побережья страны. В россыпях алмазы очень высокого качества, содержание ювелирных — около 95 %. [1]

Ботсвана. Кимберлитовые трубки Ботсваны открыты после 1960 г. Добыча — около 14-16 млн. кар в год, в том числе ювелирных — 3-5 млн.

Восточна-Африканская  провинция. Танзания. В Танзании находится крупнейшая трубка «Мвадуи» размером 1,0x1,5 км. В ней довольно часто встречаются розовые, красные и фиолетовые алмазы, но из-за низкого содержания алмазов (0,3-0,5 кар) трубка практически не функционирует и закрывается.

Центрально-Африканская  провинция. Ангола. В Анголе разработка россыпей и кимберлитовых трубок ведется с 1917 г. На ангольских трубках «Катока», «Камачия», «Камафука» довольно высокое содержание алмазов — 3-4 кар/т. Для них характерен светло-зеленый оттенок. Добыча до 1,2 млн. кар в год, при этом много ювелирных кристаллов размером свыше 1 кар.