Технология обогащения алмазосодержащей руды

Демократическая Республика Конго (Заир). В Заире добывают преимущественно технические алмазы (95 %). Среднегодовая добыча — 20-22 млн. кар. [4]

Западно-Африканская  провинция (ЗАП). В ЗАП входят следующие государства: Гана, Кот-д'Ивуар, Либерия, Сьерра-Леоне, Гвинея. Большое промышленное значение имеют лишь трубки и россыпи Гвинеи, в которых добывают 97 % ювелирных алмазов, иногда встречаются кристаллы до 200 кар.

В ЗАП наблюдается такая картина: при движении с востока на запад качество алмазов улучшается, следовательно, возрастает их цена. [4]

Северо-Африканская провинция. Коренных источников в провинции не известно. Россыпи же не имеют промышленного значения, так как в них были найдены лишь единичные кристаллы.

Индонезийская провинция. Алмазоносными оказались острова Ява, Суматра и Калимантан, но на Яве и Суматре отмечены лишь единичные находки.

Калимантан. Известны третичные и четвертичные россыпи. Большое содержание ювелирных алмазов, но они преимущественно мелкие — до 0,25 кар. Для кристаллов характерны желтые оттенки, хотя встречаются и бесцветные, розовые, лиловые, дымчатые. Годовая добыча алмазов — 10 тыс. кар.

Китайско-Корейская провинция. Полуостров Шаньдунь. Алмазоносность обнаружена в бассейнах рек И-хо и Шу-хо. Алмазы очень мелкие, но иногда достигают 100 каратов. Преобладают бесцветные алмазы.

Южный Китай. Первые алмазы были найдены в 1940-1950 гг. в бассейнах реки Юаньцзян. Их добывают вместе с золотом и горным хрусталем из россыпей. Средний размер кристаллов — 0,7 кар, преобладают бесцветные алмазы, редко встречаются зеленоватые и желтоватые. Среднегодовая добыча — 2-2,5 млн. кар.

Австралийская провинция. Первые россыпи были открыты на плато Кимберли в 1851 г., а коренные источники — лампроитовые трубки и дайки — в 1970 г. Россыпи большого промышленного значения не имеют. Алмазы добывают попутно с золотом и оловом. [4]

В Западной Австралии найдено два блока коренных выходов — Кимберли и Нилборо. Всего добывается около 45 % ювелирных алмазов. Преобладают желто-коричневый и розовый цветовые ряды. Среднегодовая добыча алмазов в Австралийской провинции составляет около 30 млн. кар. [3]

Уральская провинция. На Урале открыты только россыпные месторождения. О первых находках, на западном склоне Уральских гор в районе р. Вишера, упоминается в 1829 г. Позднее алмазы были обнаружены по всему Уральскому хребту. Промышленная добыча началась в 1955 г. на россыпях р. Вишера. Выход ювелирных алмазов — до 80 %, преобладают алмазы средней массой 0,15-1,0 кар. [4]

Сибирская провинция. К Сибирской провинции относятся: Мало-Ботуобинский район (трубка «Мир»), Далдыно-Алакитский, Верхне-Мунский районы (трубки «Юбилейная», «Айхал», «Удачная»), Средне-Мархинский (трубки «Нюрбинская», «Ботуобин-ская»), Оленекский район (россыпи). Также установлена алмазоносность в Красноярском крае (россыпи), в Иркутской области и в Бурятии (коренные).

В среднем по трубкам добывается от 18 до 30 % ювелирных алмазов средней массой 0,5-2,0 кар. Преобладают алмазы зеленоватых оттенков.

Восточно-Европейская  провинция. К Восточно-Европейской провинции относятся месторождения им. Ломоносова в Архангельской области. Трубки открыты недавно, и промышленная добыча еще не ведется (Карпинского 1-2, им. Гриба, Архангельская).

Казахстанская провинция. В Казахстане имеют место, как коренные выходы, так и россыпи. Алмазы метаморфогенного происхождения, поэтому очень мелкие, средний размер кристаллов - 0,02-0,07 мм. [4]

Как видно из краткой информации о 15 алмазоносных провинциях мира, российские алмазоносные месторождения расположены в 3 провинциях: Уральской, Сибирской и Восточно-Европейской.

По разведанным запасам алмазов  в названных трех провинциях Россия занимает первое место в мире.

Стоимость запасов и прогнозных ресурсов алмазов по России в целом  в недрах на начало XXI в. оценивается  специалистами более чем в 130 млрд. долл., в том числе разведанных  запасов всех категорий — более чем в 80 млрд. долл.

На территории Российской Федерации  учтены разведанные запасы по 51 месторождению алмазов. [3]

Месторождения с учтенными запасами сконцентрированы в трех алмазоносных субпровинциях: Якутской, Архангельской и Уральской. Превалирующая часть балансовых запасов алмазов сосредоточена в якутских коренных и рассыпных месторождениях, около пятой части запасов приурочены к кимберлитовым трубкам Архангельской области и десятые доли процента содержатся в россыпных месторождениях Пермской области.

В настоящее время в эксплуатации находятся крупные коренные месторождения алмазов — трубки «Удачная», «Интернациональная», «Нюрбинская», «Юбилейная» и «Айхал» в Западной Якутии. К освоению подготавливаются 8 коренных месторождений алмазов и 8 алмазоносных россыпей. [3]

На территории Российской Федерации  открыто более 750 кимберлитовых трубок, из которых 2,5 % содержат промышленные содержания алмазов. Из нескольких десятков россыпей, содержащих повышенные концентрации алмазов, разведаны и учтены балансовые запасы по 32 россыпям.

Алмазоносные россыпи широко распространены во всех алмазоносных провинциях мира. В некоторых из них, например Бразильской, это единственный промышленный тип месторождений алмазов. В настоящее время из россыпей добывается порядка 21-22 % алмазов. В России доля добываемых из россыпей алмазов невелика и не превышает 5 %. Среди генетических типов россыпей можно выделить следующие[3]:

I. Элювиально-делювиальные           V. Морские

II. Пролювиальные                             VI. Карстовые

III. Аллювиальные                              VII. Ледниковые

IV. Озерные                                         VIII. Эоловые

Алмазоносные россыпи  могут быть современными и древними. Современные россыпи состоят большей частью из рыхлых пород — гравия, песка и глины. [1]

Наиболее широко распространены современные  аллювиальные и прибрежно-морские россыпи. [3]

Основным источником добычи алмазов  из россыпей являются аллювиальные месторождения  длиной несколько километров, шириной  до 200 м и мощностью алмазоносного  пласта до 1 м. Среднее содержание алмазов в россыпных месторождениях составляет не ниже 0,1 кар/м3 (1 карат равен 0,2 г).

Особенности обогащения алмазосодержащих руд обусловлены чрезвычайно низким содержанием алмазов в исходном сырье (всего около 0,000005 %), их хрупкостью и большой ценностью, предопределяющей необходимость достижения высокой степени извлечения алмазов.[2]

Прибрежно-морские россыпи  широко распространены вдоль атлантического побережья Африки. Содержание алмазов местами достигает 100—200 кар/м³. Обычно же в разрабатываемых россыпях оно находится в пределах 0,5 кар/м³. [1]

Установлена алмазоносность и древних  россыпей, но алмазы в них добывают преимущественно попутно с другими более ценными компонентами. Примером таких россыпей протерозойского возраста является крупнейшее в мире золоторудное месторождение Витватерсранд (ЮАР), из золотоносных конгломератов которого попутно добывают и алмазы. [3]

 

3. Методы извлечения алмазов

Извлечение алмазов  отличается от извлечения других полезных ископаемых некоторыми особенностями, обусловленными чрезвычайно низким содержанием ценного компонента, по сравнению с другими видами минерального сырья, и его свойствами. В рудах и россыпях одна часть алмазов приходится в среднем на 20 млн частей руды. В процессе обработки руды необходимо осторожно применять операции дробления и измельчения ввиду хрупкости алмазов и резкого снижения их ценности с уменьшением размеров кристаллов; алмазы нельзя нагревать в воздухе до высоких температур и, следовательно, для их извлечения не могут быть использованы процессы обжига, плавки, возгонки и др.

Большая стоимость алмазов  требует применения таких процессов, которые обеспечили бы высокую степень извлечения. Иногда один только кристалл высокого качества, оставшийся в хвостах, представляет собой крупные потери. [1]

Технологии обогащения алмазосодержащих руд и россыпей, как правило, включают процессы дезинтеграции исходного сырья, получение грубых первичных концентратов, извлечение алмазов из первичных концентратов.

Для обогащения алмазосодержащих коренных руд и россыпей применяются гравитационные методы, жировой процесс, электрическая, оптическая и люминесцентная сепарация, флотация, ручная сортировка. [2]

Ни один из указанных  выше способов не является универсальным. Достаточно полное извлечение алмазов может быть достигнуто только в результате использования многих методов.

 

4. Режимы переработки руд и песков
1. Дезинтеграция песков и руд коренных месторождений

Дезинтеграция песков россыпных месторождений  осуществляется наиболее простыми способами — промывкой и грохочением.[2]

В песках россыпных месторождений составляющие компоненты находятся в свободном состоянии. Поэтому при обработке ограничиваются обычно простыми способами дезинтеграции — в скрубберах, бутарах, реже в галечных мельницах.

Дезинтеграция песков совмещается  с операцией классификации по крупности (перед обогащением их на отсадочных машинах, па жировых столах и др.) с одновременным выделением из обогащаемого материала непродуктивных (отвальных) классов — крупной гали и шламов. Для этой цели применяют вибрационные, барабанные и колосниковые грохоты. [1]

Дезинтеграция коренных пород более сложный процесс, так как кристаллы алмазов  прочно связаны с пустой породой. Известны два способа дезинтеграции  коренных пород: выветривание и механическое дробление. В зависимости от крепости пород продолжительность процесса выветривания колеблется в пределах от нескольких недель до полутора лет. Выветривание в целях дезинтеграции широко использовалось в практике обработки кимберлитовых руд Южной Африки, особенно для руд верхних горизонтов трубок. По истечении определенного времени руда разрушается и превращается в рыхлую смесь. Дезинтеграция коренных пород выветриванием гарантирует целостность алмазов и обеспечивает достаточно полное освобождение алмазов от связи с другими минералами. Метод выветривания является наиболее эффективным, но он малопроизводителен и на предприятиях большой мощности не применяется.

Дробление связано с  риском появления на алмазах трещин и их измельчения. Чтобы не повредить алмазы, не допускают большой степени дробления, и она колеблется от 2 до 5. Необходимость полной сохранности кристаллов алмаза заставляет проводить дробление в несколько стадий с включением после каждой из них обогатительных операций, благодаря которым из дальнейшей обработки исключается часть материала. Как правило, дробление трехстадиальное. Для крупного и среднего дробления обычно используют конусные дробилки. Мелкое дробление осуществляют в конусных и валковых дробилках. При дроблении на валках степень дробления принимается минимальной — не более 1,5—2. [1]

Измельченный материал после отмывки  шламов разделяют на классы и направляют на обогащение.

Кимберлитовая порода при  дроблении раскалывается по плоскостям спайности отдельных компонентов, в результате чего алмазы легко выкрашиваются из нее. Но не всегда поверхность алмазов после дробления оказывается чистой. Измельчение в барабанных мельницах используют как для дезинтеграции исходной руды, так и для обработки концентратов. В обоих случаях режим измельчения должен обеспечивать сохранение целостности алмазов. Вследствие хрупкости алмазов обычное измельчение не применяют. [2]

Алмаз, являясь наиболее твёрдым из всех минералов, хорошо сопротивляется истиранию, тогда как пустая порода и сопутствующие минералы представляют собой более мягкий материал, легко поддающийся истиранию. Эта разница в свойствах минералов используется для избирательного измельчения при истирающем режиме. Такой режим достигается при снижении числа оборотов мельницы до 30—50 % критического и измельчении в более плотной пульпе. В качестве измельчающих тел используют металлические шары небольших размеров, гальку и куски более твердых компонентов самой руды

2. Гравитационные процессы

Гравитационные методы обогащения руд и россыпей основаны на несколько большей плотности алмазов по сравнению с минералами пустой породы. Применяются отсадка и обогащение в тяжелых суспензиях.[2]

Для извлечения мелких алмазов могли бы быть использованы винтовые сепараторы, вибрационные шлюзы и концентрационные столы. Однако для эффективного обогащения этими способами разница в плотности алмазов и пустой породы недостаточно велика.

Обогащаемый материал перед  отсадкой подвергают классификации по узкой шкале. Коэффициент шкалы классификации обычно не превышает 2, что обусловлено очень малой разницей в плотности алмаза и минералов пустой породы. При отсадке в концентрат выделяют все минералы плотностью более 3000 кг/м³.

Значительное влияние  на показатели отсадки оказывает диаметр отверстий решет в камерах отсадочных машин; он должен быть лишь немного больше верхнего предела крупности обогащаемого материала. Так, доя классов -16 + 8,-8 + 4,-4 + 2 и -2 + 0,5 мм диаметр отверстий решет должен был, соответственно 20,10—12,6—8 и 3—4 мм. С увеличением диаметра отверстий концентрат обычно получается более бедным.

В настоящее время  на многих фабриках получил применение процесс обогащения в тяжелых суспензиях. Благодаря простоте, высокой эффективности и экономичности этот процесс во многих случаях вытеснил отсадку и концентрацию в чашах. При обогащении в тяжелых суспензиях обычно выделяют в тяжелую фракцию все минералы плотностью больше 3000 кг/м³. [2]