Posibilitatea de a utiliza anumite metode de îmbogățire în prelucrarea minereurilor de grafit este determinată de structura grafitului, de natura rocilor gazdă și a impurităților dăunătoare, precum și de scopul produsului. Pentru unele minereuri suficient de bogate, aplicarea sortării manuale permite obținerea unui produs de calitatea necesară. Sortarea manuală și radiometrică sunt principalele metode de îmbogățire a minereurilor cristaline ascunse, pentru care alte metode de îmbogățire sunt ineficiente. În plus față de sortarea manuală, măcinarea selectivă este utilizată la îmbogățirea minereurilor cristaline ascunse, pe baza capacității diferite de măcinare a grafitului și a rocilor reziduale.
18.12.2019 Rubrica: Minerit și materii prime chimice Autor: Paxey
În acest articol: Proprietăți și proprietăți ale grafitului:
Proprietăți și aplicații ale grafitului, caracterizarea minereurilor
Grafitul are un luciu metalic, se caracterizează printr-o opacitate excepțională, depășind în această privință toate corpurile cunoscute. Densitatea sa este de 2230 kg/m 3 . Este elastică, diamagnetică, bine permeabilă la razele X, are conductivitate termică, conductivitate electrică și refractaritate ridicate.
Grafitul este inert din punct de vedere chimic. Nu se dizolvă în solvenți organici sau anorganici. În metalele topite, grafitul se dizolvă pentru a forma carburi. Cele mai importante carburi metalice sunt carburile de tungsten, titan, fier, calciu și bor.
Proprietățile tehnice foarte valoroase ale grafitului au determinat aplicarea sa largă în diferite ramuri ale industriei: metalurgică, electrochimică, chimică etc.
În funcție de mărimea cristalizării grafitului, minereurile de grafit se împart în minereuri cu fulgi (cu dimensiunea fulgilor mai mare de 0,2 mm), minereuri cu cristalizare densă (mai mică de 0,1 mm) și minereuri cu cristalizare ascunsă (mai mică de 0,001 mm).
Minereurile care conțin grafit sub formă de fulgi sunt cele mai valoroase. Depozitele de astfel de minereuri (Ucraina, Urali, Orientul Îndepărtat) sunt dezvoltate chiar și la un conținut de grafit de 5-6 %, iar în cazul unor rezerve mari — chiar și la niveluri mai scăzute.
Minereurile cu grafit dens cristalin (de exemplu, în Siberia de Est) se caracterizează printr-un conținut mai ridicat de grafit, ajungând la 60-70% și mai mult.
Minereurile care conțin grafit cristalin latent (de exemplu, la zăcămintele Turukhan) sunt mai puțin valoroase și sunt extrase cu un conținut ridicat de grafit, de obicei nu mai mic de 70-80 %.
În ceea ce privește proprietățile lor, minereurile de grafit din zăcăminte diferite, chiar și în cazurile în care aparțin aceluiași tip de mai sus, diferă semnificativ. Diferența de proprietăți depinde de dimensiunea cristalelor de grafit și de prezența altor varietăți structurale de grafit.
Metode și scheme de îmbogățire a minereurilor de grafit
Posibilitatea de a utiliza anumite metode de îmbogățire în prelucrarea minereurilor de grafit este determinată de structura grafitului, de natura rocilor gazdă și a impurităților dăunătoare, precum și de scopul produsului.
Pentru unele minereuri suficient de bogate, aplicarea sortării manuale permite obținerea unui produs de calitatea necesară. Sortarea manuală și radiometrică sunt principalele metode de îmbogățire a minereurilor cristaline ascunse, pentru care alte metode de îmbogățire sunt ineficiente. Împreună cu sortarea manuală, la îmbogățirea minereurilor cristaline ascunse se utilizează măcinarea selectivă pe baza capacității diferite de măcinare a grafitului și a rocilor reziduale.
Utilizarea flotării face posibilă îmbogățirea minereurilor de grafit foarte sărace care conțin 3-5 % grafit.
Flotabilitatea grafitului depinde de dimensiunea cristalelor sale, de natura impurităților și de gradul de oxidare a suprafeței. Flotarea sa se realizează de obicei cu parafină și agent spumant (ulei de pin, T-80 etc.) în mediu alcalin (pH 8-10) sau acid (pH 4- 5) creat de sodă, var sau acid sulfuric. Sticla lichidă este utilizată pentru a deprima mineralele de rocă, în special mineralele carbonate; fluorura de sodiu este utilizată pentru a deprima flotarea micii (dacă este prezentă în minereu). Forma de fulgi a grafitului, densitatea sa relativ scăzută și hidrofobicitatea naturală permit flotarea particulelor mari.
Minereurile sub formă de fulgi sunt cele mai ușor de îmbogățit, în timp ce minereurile cristaline dense și ascunse sunt mult mai dificile. Flotarea mai lentă a granulelor de grafit cristalin ascuns, în plus față de hidrofilia mai mare a suprafeței acestora (în comparație cu fulgii mari), se datorează adesea prezenței în minereurile cristaline ascunse a substanțelor organice care au un efect deprimant asupra flotării grafitului.
Există trei cerințe principale pentru schemele de concentrare prin flotare a minereurilor de grafit: costuri minime de măcinare, randament maxim al concentratului grosier de grafit și conținut scăzut de cenușă al concentratelor. Pentru a reduce costurile de măcinare, cea mai mare parte a reziduurilor este separată deja în operațiunile principale de flotare („minereuri”) după măcinarea grosieră (până la 45-55% din calitate a-0,074 mm), deoarece minereurile de grafit sunt caracterizate prin diseminarea agregatelor. Numai concentratul este zdrobit la dimensiunea finală. Pentru a crește randamentul concentratului de grafit cu granulație grosieră (+0,2 mm), mai scump și mai rar, se utilizează scheme în mai multe etape, cu îndepărtarea rocilor pe măsură ce acestea se desprind din agregatele de grafit. Pentru a reduce conținutul de cenușă din concentrate, acestea sunt supuse de mai multe ori unei re-purificări bazate pe flotabilitatea bună a particulelor de grafit. De obicei, concentratul brut este rectificat de șase până la opt ori și retopit de două până la patru ori (Fig. 9.11).
Concentratul finit, care conține 93-95 % carbon, cu o recuperare de peste 90 %, este uscat și clasificat în clase separate în funcție de dimensiune. De obicei, deșeurile de flotare sunt utilizate ca grafit de turnătorie de calitate inferioară.
Măcinarea selectivă este cel mai frecvent utilizată pentru îmbogățirea minereurilor cristaline ascunse. Aceasta se bazează pe faptul că grafitul este mai dificil de zdrobit în comparație cu majoritatea mineralelor asociate acestuia. Clasificarea ulterioară a minereului zdrobit cu ajutorul ecranelor trommel sau al separatoarelor de aer permite obținerea mai multor fracții diferite în ceea ce privește conținutul de grafit. Pentru măcinarea selectivă se utilizează concasoare cu ciocane, mori cu discuri și mori centrifugale.
Măcinarea selectivă dă rate scăzute de îmbogățire și, prin urmare, este utilizată numai pentru o creștere mică a conținutului de grafit la măcinarea minereurilor bogate.
Metodele chimice și termice pot fi, de asemenea, utilizate pentru ameliorarea minereurilor de grafit.
Avantajarea chimică utilizează inerția chimică a grafitului la temperaturi scăzute. Minereul este supus unui tratament acid, care dizolvă rocile reziduale. Soluțiile slabe de acid sulfuric și clorhidric sunt utilizate pentru dizolvarea mineralelor carbonate. Pirita și magnetita sunt eliminate prin soluții puternice ale acelorași acizi, cu adaos de acid crompitic sau nitric. Costul ridicat și eficiența scăzută a îmbogățirii chimice, precum și condițiile nocive de muncă limitează utilizarea acestei metode doar pentru îmbunătățirea calității concentratelor (rafinării) obținute prin metode convenționale de îmbogățire.
Îmbogățirea termică constă în încălzirea grafitului zdrobit la 2200-2500 °C într-un cuptor electric. În acest timp, impuritățile care formează cenușă sunt vaporizate și grafitul se recristalizează, rezultând cristale mai mari și o calitate îmbunătățită a grafitului. Această metodă este utilizată pentru a obține grafit de puritate foarte ridicată, cu un conținut de cenușă de 1-6,1 % (rafinare termică). Rafinarea termică este rar aplicată minereurilor și concentratelor. Mai des, acest procedeu este utilizat pentru obținerea grafitului artificial din cărbune.
Pe lângă grafitul natural, grafitul de furnal este, de asemenea, valorificat. Grafitul de furnal se cristalizează sub formă de fulgi din fierul topit de turnătorie pe măsură ce acesta se răcește în timpul turnării. Acesta plutește la suprafața fontei brute din cuvă sub forma unei pelicule în care pătrund și picăturile de metal. După turnarea fontei brute, deșeurile care conțin grafit, formate din grafit, picături metalice solidificate și zgură, sunt trimise la concasare, cernere, clasificare pneumatică și hidraulică, separare magnetică, rezultând un concentrat grosier de grafit, care este apoi finisat prin flotare. Grafitul de furnal are aceeași calitate ca grafitul natural și este utilizat în diverse industrii.
