Прикладна мінералогія деяких промислових мінералів Графіт

Прикладна мінералогія деяких промислових мінералів

Графіт • Вміст графіту може бути оцінений стандартними методами для карбону, якщо руди не містять карбонових мінералів • Якщо руди містять мінерали карбону потрібні спеціальні методики

Комбіновані дослідження у прохідному й відбитому світлі • Коли графітовий матеріал є подрібнений, застосовують поліровані препарати в епокситовій смолі ü Ідентифікація мінералів ü Визначення кількостей мінералів точковим методом ü Визначення ступеню звільнення графіту точковим методом

Імідж-аналіз в поєднанні зі скануючою електронною мікроскопією • Препарати зроблені за допомогою епокситної смоли (атомна вага ~6) не дають змоги визначити графіт • Карнаубський віск (атомна вага 5, 4) дозволяє це зробити за допомогою BSE -зображення

Хантсвілл (Онтаріо, Канада) • родовище графіту на Канадському щиті • вмісні породи сланці й гнейси

Хантсвілл (Онтаріо, Канада)

Характеристика графітових руд • ідентифікація мінералів • визначення кількостей мінералів • визначення ступеню звільнення графіту в подрібнених фракціях • визначення розподілу звільненого й незвільненого графіту в подрібнених фракціях • визначення мінеральних асоціацій незвільненого графіту в подрібнених фракціях

Методи аналізу • аналізували сировину, концентрат і хвости • сировина була подрібнена до -1600 мкм, всі зразки були просіяні на • 1600 -300 мкм, • 300 -212 мкм, • 212 -150 мкм, • -150 мкм фракції • просіяні зразки були розділені у важких рідинах з густиною 2, 38

Методи аналізу продовження • поліровані пластинки були зроблені з використанням карнаубського воску • серед ідентифікованих мінералів карбонатів не виявлено • вміст графіту визначено хімічним аналізом на карбон • кількості інших мінералів були вирахувані з XRD, імідж-аналізу та хімічного аналізу

Результати • руди в середньому містять 2, 2 ваг % графіту • головні мінерали – кварц, плагіоклаз, слюда, невелика кількість піриту, амфіболу, піроксену, хлориту, ортоклазу, сліди – титаніт, монацит, піротин

Інтерпретація результатів • грубозерниста фракція концентрату містить найбільший вміст графіту, але були втрати грубозернистого вивільненого графіту в хвости • -150 мкм фракція концентрату має найнижчий вміст графіту, найменше вивільнення графіту, найбільший вміст кварцу • зафіксована асоціація між графітом і слюдою у незвільнених графітових концентратах, особливо, в частинках з малим вмістом графіту

Рекомендації від Process Mineralogy Laboratory, CANMET • характеристика руд визначає те, що вони мають бути подрібнені ~-1200 мкм, щоб звільнити та одержати грубозернистий графіт. Матеріал -150 мкм має бути сепарований та повторно оброблений Покращення збагачення • частинки в концентраті змінюються від близько 1200 мкм до 150 мкм

Тальк Mg 3 Si 4 O 10(OH)2

Використання тальку • • • Кераміка Косметика Фармацевтика Фарба Пластик Папір Інсектициди Рубероїд Резина Гипсокартон

ТАЛЬКОВІ РУДИ – магнезіальні силікатні й силікатнокарбонатні гірські породи, які використовують для вилучення тальку або в сирому вигляді сумісно з асоціюючими з ними мінералами, але з використанням його корисних властивостей Головний мінерал талькових руд – тальк Характерні мінерали-супутники – хлорит, брейнерит, доломіт, кальцит, актиноліт, тремоліт, антигоріт

Серед талькових руд розрізняють • багаті – талькіти (містять тальк більше 75%) • бідні (не менше 35%). • Серед талькітів розрізняють масивні (стеатіти), шаруваті (талькові сланці) й порошкуваті різновиди • Бідні руди класифікують за складом (наприклад, магнезит-, доломіт-, кварцталькові), але переважають брейнеритталькові (промислова назва "тальк-магнезит") і хлорит-талькові

Талькові руди • формуються звичайно ендогенним шляхом • пов’язані з вихідними магнезіальними породами: магматичними (переважно інтрузивними, рідше ефузивними ультрамафітами) й осадовими магнезіальнокарбонатними (магнезитами, доломітами) • у зв’язку з високою стійкістю тальку до звітрення крупні скупчення порошкуватих талькітів утворюються за участі екзогенних процесів (при звітрюванні бідних талькдоломітових руд)

Утворення • при метаморфізмі як контактовому, так і регіональному • талькіти виникають в результаті реакційного метасоматозу внаслідок привнесення Si у магнезіальне середовище або Mg в кремнеземисту • найбільшу цінність представляють малозалізисті руди, пов’язні з карбонатними породами

Мінеральна переробка талькових руд включає • подрібнення • флотацію • магнітну сепарацію

Дослідження прикладної мінералогії • ідентифікація мінералів • визначення розподілу розмірності тальку • визначення вмісту мінералів кількісною рентгенівською дифракцією (XRD) • точковий підрахунок або імідж-аналіз

Талькові руди республіки Карелія • Головним корисним компонентом руд є тальк, 20 -70 % (середній для руд I - III типів - 40%) • Другим за значенням компонентом талькових руд, до 35 -40% їх об’ему, є карбонат – брейнерит • До шкідливих домішок, які найбільш важко відділяються, відносять лускуваті агрегати хлориту, які флотуються разом з тальком, і частина магнетиту, заключеного у вигляді тонких вростків у тальку

Контроль якості тальку для косметичної промисловості • 1 мг тальку змішують з рідиною, що має індекс відбиття 1, 574, 1 мг тальку змішують з рідиною, що має індекс відбиття 1, 590 • підраховують волокна азбесту (3 -5 мкм) під збільшенням 400 • в рідині 1, 574 видно хризотилові волокна (n<1, 574) • в рідині 1, 590 можуть бути інші 5 амфіболових типів азбестових волокон (з n> 1, 590) • в косметичному тальку не повинно бути більше, ніж 1000 амфіболових азбестових і не більше, ніж 100 хризотил азбестових волокон на 1 мг тальку

Воластоніт Ca. Si. O 3

Використання воластоніту • • • Кераміка, вогнетриви Наповнювач у фарбах, лаках і пластмасах Антикорозійні покриття Будівельні суміші й композиційні матеріали Портландцементи, бетони Асфальтові покриття Ізоляційні матеріали Гумотехнічні вироби Лінолеуми, матеріали для підлог Фрикційні вироби Зварювальні флюси, електроди

Найбільш цінна властивість • формування грубозернистих видовжених, гольчастих індивідів • протягом остигання розплаву або під час перекристалізації формуються видовжені індивіди, що сприяє міцності матеріалу • низький коефіцієнт теплового розширення • низька температура спікання (991 -1196 ºС) • плавиться з алюмінієм та кремнеземом • покращує механічні властивості керамічних виробів, зменшує деформацію та крихкість протягом швидкого випалювання

Промислові сорти воластоніту • звичайно володіють високим ступенем чистоти, оскільки значна частина побічних домішок вилучається в ході вогкої обробки й/або високоінтенсивного магнітного розділення

Виготовлення концентрату • Руда дробиться й перемелюється для виділення мінералів • Гранат і діопсид – забарвлені компоненти воластонітової руди – володіють слабкими магнітними властивостями й можуть бути видалені високоінтенсивними магнітними сепараторами • Кальцит видаляють флотацією

Виготовлення концентрату • Воластоніт подрібнюють переважно в кульових млинах • Порошкові сорти воластоніту розмелюють до відносно низького характеристичного відношення (3: 1 -5: 1) • Сорти з високим характеристичним відношенням одержують обережним перетиранням зі збереженням гольчатої структури частинок • Сорти з високим характеристичним відношенням мають показники від 12: 1 до 20: 1 • Промисловий воластоніт має середню довжину голок від 200 мкм для довгорозмірних до 20 мкм для мікрогольчастих сортів

Структра мікрогольчатого воластоніту з високим характеристичним відношенням

Унікальні властивості воластоніту • Універсальність заснована на гольчатій формі частинок, забезпечує матувальну здатність, міцність в тонких покриттях і загальну стабільність; • Висока яскравість, забезпечує більш чисті відтінки; • Порівняно висока твердість, яка забезпечує стійкість до абразивного зносу; • Лужний показник p. H забезпечує пониження витрат аміаку й покращує стійкість покриття до корозії та плісняви

Гранат Андрадит

Застосування • Абразивна (гранатові шкірки, порошки и гострильні кола) й будівельної промисловості (домішки в цемент і керамічні маси) • Для абразивної промисловості придатні переважно залізисті гранати (альмандин), рідше спесартин і андрадит • Замінник сапфіру й рубіну в приладобудуванні, в електроніці (як феромагнетик) • Для потреб промисловості розробляються методи синтезу штучних аналогів деяких гранатів з заданими властивостями: кристали для лазерів

Ювелірна промисловість • До дорогоцінного каміння відносять наступні відміни (в порядку зростання цінності): • альмандин Fe 3 Al 2[Si. O 4]3, • піроп Mg 3 Al 2[Si. O 4]3, • родоліт Mg 3 Al 2[Si. O 4]3, • гесоніт Ca 3 Al 2[Si. O 4]3, • гросуляр Ca 3 Al 2[Si. O 4]3, • топазоліт Ca 3 Fe 2[Si. O 4]3, • демантоїд Ca 3 Fe 2[Si. O 4]3

Походження • Крупніші світові запаси гранатової сировини приурочені до кристалічних метаморфічних порід, які складають Кейвського пасма на Кольському півострові • Розсипні родовища гранатів звичайно невеликі за розмірами та запасами • Контактово-метасоматичні й магматичні родовища майже не мають практичного значення

Мінералогічні дослідження • проводять для визначення характеристик руд і якості гранату • Оптична мікроскопія • SEM та/або імідж-аналіз

Мінералогічні дослідження • Розмір кристалу й двійникування – важливі міри абразивної цінності • Частинки з цілого кристалу сильніші, ніж частинки двійникових кристалів • Поверхня зламу в дроблених кристалах повинна бути чиста з гострими кутами • Блочні рівнорозмірні зерна утворюють кращі абразиви, округлі зерна мають меншу абразивну цінність

Мінералогічні дослідження • Вміст гранату в руді не може бути визначений за допомогою хіманалізу через складний хімічний склад гранату та вмісних силікатів • Найбільш точна комбінація методів кількісної рентгенівської дифракції та імідж-аналізу або точкового підрахунку • Ці ж методи є найкращими для контролю якості сировини під час збагачення руди

Альмандин з родовища Уабуш, ЗХ Лабрадор, Ньюфаунленд, Канада

Збагачення гранатвмісної сировини • Вихідний матеріал подрібнюють • Обробляють реагентом для відділення біотиту • Подрібнений матеріал знешламлюють • Проводять розділення в магнітному полі й дозбагачення на концентраційному столі в декілька операцій • Виділяють рудний і нерудні мінерали

Застосування кварцових пісків • • • Металургійний плавень Піскоструменевий апарат Кераміка Утворення кремнію Феросиліцій Скловолокно Кремнієві мікросхеми Оптичне волокно

Промисловий кварц одержують з • • • Кварцових жил Масивних кварцових тіл Піску Пісковику Кварцитів

Мінералогічні дослідження • Оптична мікроскопія • SEM та/або імідж-аналіз • Рентгенівська дифракція

Збагачення кварцових пісків

Підготовка до збагачення • пісок очищують від гальки, крупного каміння й мусору • мокре дармоювання піску й дезинтеграція • у водному середовищі внаслідок каскадного переміщування руйнуються глинисті включення, котрі виводяться

Збагачення кварцових пісків • Після мокрого дармоювання пісок механічно активують (так зване відтирання) у відтирочній машині • Процес дозволяє зняти окисні плівки металів з кварцових частинок • При механоактивації руйнуються зерна з малою міцністю

Гравітаційне збагачення • Від важких мінералів пісок очищують на концентраційних столах в процесі гравітації. Вилучаються мінерали, питома вага яких >3, 5 – 4 г/см 3 Гідравлічна класифікація • Для того, щоби відібрати пісок з зернами потрібного розміру й очистити його від шламів

Жильний кварц

Збагачення жильного кварцу • Видобутий кварц попередньо сортують на руднику, після цього кусковий кварц відправляють на фабрику сухого збагачення • Багатостадійна механічна обробка, подрібнення, класифікація, суха магнітна сепарація

Глибоке збагачення В залежності від сорту кварцових концентратів крупка проходить різні стадії обробки: • флотацію; • кислотне травлення; • пропікання; • магнітну сепарацію; • промивання деіонізованою водою

Термодроблення • Зменшення міцності кварцу відбувається за рахунок різкої зміни температур (термоудару) і α-β переходу кварцу при 573 °С • Максимална температура нагріву 1000 °С, швидке охолодження нагрітого кварцу відбувається за допомогою проточної води 25 °С • Крупність вихідного кварцу не більше 60 мм, крупність кусків кварцу після термодроблення не більше 20 мм

Нефелін

Утворення • Великі скупчення апатитових руд приурочені до масивів лужних порід (нефелінових сієнітів) • Карбонатитів

Фосфорити – Осадові гірські породи, складені більше ніж на 50 % аморфними або мікрокрсталічними мінералами групи апатиту • Використовуються (до 90 %) для виготовлення фосфорних добрив • Паралельно вилучають ряд рідкісних елементів

Застосування апатиту • Хімічна промисловість • Металургійна промисловість (чорна та кольорова) • Фосфорні добрива • Керамічна й скляна промисловість

Збагачення • Флотація дозволяє одержати високоякісні концентрати, які містять 39 % Р 2 О 5

Активація флотації • Солі алюмінію, заліза, магнію можуть використовуватись в якості активаторів флотації для селективного розділення нефеліну й польового шпату з руд Хибінських родовищ • У лужному середовищі солі алюмінію більше активують польові шпати, а солі заліза – нефелін • Солі магнію активують флотацію нефеліну в діапазоні р. Н 3 - 11, а польового шпату при р. Н 10 - 12

Головні методи збагачення фосфоритів • вибіркове подрібнення (відділяють кварц від фосфату) • промивка руд (дезинтегруються глинисті частинки, які цементують фосфат) • електромагнітна сепарація (відділяють глауконіт) • електростатична сепарація (при напрузі 60 -90 к. В траєкторії падіння частинок відхиляються в одну сторону, а у фосфату – в іншу • термічне збагачення

Термічне збагачення фосфоритів • чим більше в сировині глинистих і піскових фракцій, тим більша їхня частина зв’язується в оксиди • вилучення Р 2 О 5 досягає 80 -88 %