Байыту фабрикаларындағы кенді кешенді түрде өңдеу

Кенді байыту – минералды шикізатты өңдеу технологиясында негізгі бөлігі. Бұл бөлініс шикізатты пайдалану кешенділігін және жалпы түсті металлургия өндірісінің техникалық-экономикалық көрсеткіштерін анықтап береді. Байыту үрдісі кезінде кеннен алынбай үйінді құйрықтарында қалған металдармен басқа да бағалы компоненттер іс жүзінде ұзақ жылдар бойы пайдаланбайды және негізінен қайтарымсыз шығындар болып табылады.

Кендерді байыту мен дайындауға орасан қаражаттар шығындалады. Металлургиялық өндірістегі металдарды алу көрсеткіштері байыту фабрикаларында шығарылатын концентраттардың сапасымен айқындалады. Сондықтан кенді байыту техникасының технологиясын жетілдіру түсті металлургиясының техникалық деңгейін жоғарылатудағы маңызды бөлік болып табылады.

Байыту фабрикаларында кенді шикізатты кешенді техника мен технологияларды жетілдіру, кен шикізатының негізгі компоненттерінің дайын өнімге максималды тура алу мақсатымен кенді дайындаумен өндірісті пайдалану ұйымдастыру; кеннен бір бағытта бағалы компоненттерді алуға арналған технологиялық схемаларды енгізу; кенді байытудың құйрықтарынан металдармен басқа да бағалы құрамдастарын алудың жаңа тәсілдерін құру; өндірістік ерітінділермен ағынды суларға байланысты металдардың шығынын азайтатын әдістерді іздестірудің арқасында жақсарып жүзеге асырылады.

Байыту үрдістерін жетілдіру байыту фабрикалары мен тау кен цехтарының арасындағы тығыз органикалық байланыстың құрылуынан тікелей тәуелділікте болады, бұл ҚР индустрия және сауда министрлігінің сәйкес нұсқамалары мен регламенттелінеді.

Бұл нұсқамалар игерілетін кен орнының барлық участкелеріндегі кеннің заттық құрамын нақтылап зерттеуді қарастырады; кенді технологиялық сынаудан өткізу; кенді байытуға дайындау және қажетті сападағы кен алуды қамтамасыз ету үшін тау кен жұмыстарының жоспарын құруды қарастырады.

Қазіргі кезде барлық қазып алынатын кендердің 95 % астамы байытылады. Олардың 90 % жуығы флотациялау әдісімен байытылады. Кеннің кішкене бөлігін металлургиялық өңдеуге жіберіледі. Кен байытыла ма немесе тікелей металлургиялық зауыттарға жеткізіле ме, бұған тәуелсіз олардың химиялық және минерологиялық құрамы, физикалық жағдайы одан кейінгі өңдеу кезінде бағалы компоненттерді алу кешенділігі мен толықтығына үлкен әсер етеді. Төменде түсті және сирек кездесетін металдардың негізгі кенінің сипаттамасы берілген.

3.1.1 Мыс кені. Мыс кендері тау кен жыныстарының орналасу сипаттамасы бойынша мыс-құмды, мыс-порфирлі, мысты және мырышты колчеданды кендер болып бөлінеді.

Мыстың құмды кендері кенделген, тұнбалы тау кен жыныстары болып табылады, мыс сульфидтері құмдағы жыныстық минералдардың орнын басады. Кендегі сульфидті минералдардың саны 16 % аспайды. Жыныс түзуші минералдар – кварц, дала шпаты, кальцит, хлорит, серицит және т.б.

Негізгі кен минералдары халькопирит, халькозин, борнит болып табылады. сонымен қатар ковеллин, ақшыл кен пирит болуы мүмкін. Мыспен қатар жүретін пайдалы компоненттер – күміс және рений. Тотығу аймағында кен минералдары малахит, азурит, броншантит, куприт, хризокола және т.б. берілген. Құрамында тотыққан мыстың мөлшері 10 % аспайтын кендер сульфидтерге жатады. Тотыққан мыстың мөлшері 50-70 % жоғары болған кендерді тотыққан деп санаймыз; аралас кендер аралық орынға ие болып отырады.

Жезқазған кен орнының мысты құмды кендерінің басты мыс минералдары борнит, халькозин, халькопирит болып табылады. Оларды байыту кезінде құрамындағы мыс жоғары (40 % дейін) құрамындағы күкіртті аз (15 % аспайды) концентрат алынады. Жыныс түзуші минералдар негізінен кварцпен берілген. мыс кендерінен басқа Жезқазған кен орнында мыспен қатар қорғасын және мырышқа ие кешенді кендер участкелері бар.

Мысты- порфирлі кендер өндірістік көлемде алуға мүмкіндік беретін құрамында молибден болады. Кеннің бұл түріне Қоңырат, Қалмақыр, Бощекөл кен орындарындағы сондай ақ Қаджаран, Сор және Ағарақ кен орындарындағы мысты молибденді кендер жатады. Сульфидті фракция негізінен халькопирит, халькозин, борнит, пирит, молибденит және басқа да сульфидтармен берілген. Кендегі сульфидті минералдардың жалпы саны көбінесе 3-4 % аспайды. Тотыққан мыс кенінің құрамы бойынша олар сульфиидті (10-15 %), аралас (10-15-тен 50-75 % дейін) және тотыққан (50-75 % астам) болып бөлінеді. Ең жоғары өндірістік маңызға ие сульфидтік кендер болып табылады (бүкіл қорлардың 90-95 %). Бір бағыттағы бағалы компоненттердің ішінен рений және асыл металдарды атап өтуімізге болады.

Мысты және мыс – мырышты кендер негізгі пирит болатын (50 – 100 %) көп мөлшерлі сульфид минералымен сипатталады. Басты кен минералдары халькорит пен сфалерит болып табылады. Халькозин, борнит, марказит, пирротин екінші ретті мәнге иә. Сонымен қатар құрамында арсенопирит, кубанит, аргентит, галенит және аз мөлшерде – алтын, күміс, селен, теллур бар. Осы кендердің басты ерекшелігі түйіршіктілік пен мысты және сульфидті минералдардың өзара қосылуы болып табылады.

Осыған ұқсас кендердің өкілі ретінде Оңтүстік – Оралдық мыс – мырыштың Сибайский, Учалинский, Гайский кен орындары саналады.

3.1.2 Мыс – никельді кендер. Никель өндірісі үшін сульфидті мыс – никельді және тотыққан никельді кендер шикізат ретінде қызмет етеді. Металлургиялық зауыттарда тотыққан кендерді алдын – ала байытусыз қайта өңдейді. Никельдің негізгі өндірісі сульфидті мыс – никельді кендерге негізделген. Осы кендер құрамында никель және мыспен қатар кобальт, селен, теллур және платиналық топтың металдары бар. Сол себепті олар кешенді кендер болып саналады және барлық қымбат компоненттерді толығымен не кешенді алу үшін сәйкесінше технологияларды талап етеді.

Кенделу түріне байланысты мыс – никельді кендер тұтас (сплошной) және қосылған (вкрапленные) болып бөлінеді. Сульфидті минералдар пентландит, халькопирит, кубанит, пирротин түрінде кездеседі.

Мыстанған мысты – никельді кендер (мыстың никельге қатынасы 3:1) бірнеше минерологиялық әртүрлікке ие. Осы кендерге сульфидтің қосылуы мен екінші минералдардың көп мөлшерде болуы жарасымды. Қосылған кендердегі сульфидті минералдардың құрамы 5 – 6 % аспайды, мыстың никельге қатынасы 2:1 .

Мысты – никельді кендердің ең көп тараған минералы пирротин болып табылады. Ол никельді концентраттың сапасын, байыту және металлургиялық технико – экономикалық көрсеткішін анықтаушы үш кристалдық модификацияда кездеседі.

Мысты – никель кен орындарына Нориль, Талнах және Коль түбек кен орындары жатады.

3.1.3 Қорғасынды – мырышты кендер. Қорғасынды – мырышты кендерді бірнеше түрге бөледі. Олардың маңыздылары – полиметалды (мысты – қорғасынды – мырышты), қорғасынды – мырышты және қорғасынды. Кейбір кен орындарында флотация кезінде жеке концентратқа бөлінетін көп мөлшердегі барит кездеседі.

Полиметалдық кендер Шығыс Қазақстанда (Лениногорск, Зыряновск, Белоус, Березово кен орындарында), Орталық Азияда (Алтын – Толкан, Кансай), Қиыр Шығыста (Тетюхин) және ТМД – ның басқа аудандарында орналасқан.Үлкен мәнге алтайдың кендері ие. Мысты – қорғасынды – мырышты кендердің заттық құрамы әртүрлі және кен орнының генезисінен, сондай – ақ кен тотығуының дәрежесіне байланысты болады.

Осы кендерге қатысты тотыққан қорғасынның мөлшеріне қарай сульфидті, мұнда тотыққан қорғасынның мөлшері 10 – 15 %, аралас- 10-15 %-дан 40-85 % дейін және тотыққан – 40- 85 % жоғарыны құрайды. Көп жағдайда тотыққан және аралас кендерді бөлек өндірмейді және олар қайта жұмыс жасауға сульфидпен бірге түседі. Сульфидті кендердің негізгі минералдары – галенит, сфалерит және халькопирит. Кейде пирит және арсенопирит кездеседі.

Тотыққан және аралас кендер сульфидті кендерге қарағанда минералдық құрамы күрделі болып келеді, ол кендердің байытуы мен физикалық қасиетін төмендететін сазды және шламды фракцияның болуымен түсіндіріледі. Галенит, церуссит, англезиттен басқа оларда флотация кезінде мүлдем алынбайтын плюмбоярзит және құрамында қорғасыны бар темірленген басқада қосылыстар болады.

3.1.4 Вольфрамды және молибденді кендер. Сыртқы қабатты (штокверковые), шортасты (скарновые), желілі (жильные), вольфрамды және молибденді кендер болады. Оған қоса вольфрам шашыраңқы кен орындарында кездеседі. Молибденді сыртқы қабатты (штокверковые) (62 %), шортасты (скарновые) (20 %) және желілі (жильные) кендерден (18 %); вольфрамды– шортасты (скарновые) (55 %) және желілі (жильные) (44 %) кендерден өндіреді.

Шортас (скарновые) түрінің көптеген кен орны – кешенді болып келеді. Оған Тырныауыздық, Чорух – Дайрондық, Майхуриисті кен орындары жатады. Вольфрам басқа осы кен орындарының кенінде молибден, қалайы, мыс, мырыш, аз мөлшерде алюминий, висмут және басқада қымбат компоненттер болады. Негізгі минерналды - шеелит, молибденит, новеллит.

Желілі (жильные) кендерде вольфрам вольфрамит, кей кезде шеелит түрде кездеседі. Әдетте кварц – вольфрамитті және кварц – касситеритвольфрамитті желілер кездеседі. Вольфрамды минералдардан басқа кендерде пирит, халькопирит, арсенопирит, галенит, алтын және т.б бар. Осы түрге Джидинды, Букукинды және т.б кен орындарының кендері жатады.

Сыртқы қабаттағы (штокверковые) кендерде вольфрам әдетте бағынышты (қосымша) мәнге ие және молибденмен, кейде мыспен, висмутпен, қалайымен қатарласады. Әдетте вольфрам – вольфрамит және шеелит, ал молибден – молибденит түрінде болады. Молибденді, вольфрамды– молибденді және мысты – молибденді кендерге бөлінеді. Молибден өндірісінің жетекші шикізат көзі ретінде мысты – молибденді кендер болып табылады.

3.1.5 Қалайылы кендер. Қалайылы кендер өндірістік түрлері 2 топқа бөлінеді: жергілікті кен орындарының кені және шашпалы кен орындарының кені. Сульфидті – касситеритті, силикатты – касситеритті және кварце – касситеритті кендер осы 2 топқа да жатады. Ең көп тарағандары силикатты – касситеритті (63 %), одан кейін сульфидті – касситеритті (24 %) және кварце – касситеритті (9 %) кендер.

Силикатты – касситеритті кендер темірлі силикаттардың – хлорит пен турмалиннің көп мөлшерде болуымен бейнеленеді. Олар мен қатар арсенопирит, пирротин, пирит, халькопирит кездеседі. Аз мөлшерде станнин кездеседі.

Ең жиі кездесетін келесі минералдар: пирротин, пирит, арсенопирит, галенит, сфалерит, станциялар; сирек кездесетіндер – халькопирит, висмутты минералдар. Минералдардың түрі мен құрамына қарай қалайылы, қалайылы – қорғасынды – мырышты және кешенді кендер болуы мүмкін, олардың құрамында қалайыдан басқа қорғасын, мырыш, мыс, висмут, мышьяк және басқада компоненттер бар.

3.1.6 Сынапты және сурьмалы кендер. Сынапты кендер. Табиғатта сынаптың 30-дан аса минералы белгілі. Олардың бірнешесі ғана өндірістік маңызға ие, олар сынап сульфиді – киноварь және мен сынаптың кешенді сульфиді – ливингстонит. Кендерді бірнеше түрге бөледі: сынапты, сынап (антимонитпен), сынапты – (реальгормен және аурипиментпен), полиметалды (галенитпен және басқада сульфидтермен). Кендер қосылысының формасына қарай сульфидті, тотыққан және аралас болып бөлінеді. Сульфидті кендердің минералы сульфиді – жылтыр (антимонит, стибнит) болып табылады. Тотыққан кендер әдетте валентинит пен сенартит ұсынылған, ал сульфидті және тотыққан минералдарды аралас кендер құрайды.

3.1.7 Алюминді кендер. Алюминий өндірісі үшін боксит ең сапалы, әрі маңызды шикізат болып табылады. Бокситтер алюминийдің сулы тотығынан, темірден және аз мөлшердегі кремний, титан тотығынан, сонымен қоса сулы алюмо – силикаттан құралады. Мұндағы глинозем мөлшері 28 % - дан 52 % - ға дейін, ал глиноземнің кремний тотығына қатынасы 2 - ден 12 - ге дейін. Өзінің шығу тегіне қарай бокситтер 2 негізгі топқа бөлінеді: қалдықты және тұнбалы. Қалдықты бокситтер – латеризация өнімі. Латеритті бокситтердің ең көп тараған кен орындарына тропикалық және субтропикалық аймақтар ие. Тұнбалы бокситтер өзендер тасымалдануымен, сонымен қатар жерасты суларын тасымалдайтын ерітінділер, суспенциялар, алюминийдің, темірдің, титанның және басқа да көптеген элементтердің коллоидты қосындылардың арқасында пайда болады.

Бокситта 42 химиялық элемент табылған, олардың 10 (О; Н; С; Аl; Si; Ti; Ca; Mg; Fe және S) боксит құрамында көп мөлшерде кездеседі. Бокситтің минерологиялық құрамы өте күрделі, оның құрамында 100 шақты минерал бар екені анықталған. Гидратизация дәрежесіне байланысты бокситтер азсулы (корундты), бірсулы (диаспорлы және бемитты) және үшсулы (гидраргиллитті не гибситті) болып бөлінеді. Бокситтің кен орындары ТМД – да Солтүстік Оралда, Оңтүстік Оралда (бемитдиаспорлы түрі), Орталық Оралда және Солтүстік Қазақстанда орналасқан.

Саз бен каолин алюминді шикізаттың бір түрі болып саналады. Саз бен каолиннің кен орындары химиялық өндірістікте отқа төзімді және халық шаруашылығының басқа саласындағы өндірісте шикізат ретінде қолданылады. Алайда, олардың қазіргі уақытта алюминий өндірісі үшін экономикалық жағынан тиімділігі анықталмай отыр.

Электротермиялық әдіспен алюминий және алюмокремнийлік қорытпалар өндіру үшін құрамында көп мөлшерде андалузит, силлиманит және кианит (дистен) болатын жоғары глинозимді силикатты сондай – ақ құрамында кварцит, саз, каолин және бокситтің кейбір түрлері кездесетін диаспор шикізат қызметін атқарады.

3.1.8 Титанды кендер. Негізгі өндірістік минералдар рутил, ильиенит, перовскит және сфен болып табылады. Рутил – титанның қостотығы – құрамында тотыққан темірдің қосындысы болады. Рутилді кендердің белгілі қорлары шектеулі.

Ильменит – темір метатитанаты – магнетитпен титан – магнетитті кендерді құрайтын, тығыз байланыста болатын титанның көп таралған минералы. Сонымен қатар ильменито – гематитті кендер белгілі. 1 м³ құмның құрамындағы ильмениттің мөлшері бірден он килограмға дейін жететін шашыраңқыдан 40 % - ға дейін ильменит өндіріледі. Құмдар көбінесе кешенді құрамда болып келеді. Перовскит – кальций ттапаты – кейбір кен орындарында ниобий, иттрий, марганец, магний қосындыларын қосады. Осы минералдардың ірі кен орындары Кольск түбегінде орналасқан.

Сфен немесе титанит кальций титапосиликат түрінде белгілі. Апатит және нефелинмен бірге өндіріледі.

3.1.9 Магнилі кендер. Табиғатта жиі кездесетін магний минералдарыны: карбонаттар (магнезит, доломит), сульфаттар (кизерит, кианит), силикаттар (оливин, серпентин, тальк), хлоридтар (бишофит және карналлит). Магний хлоридтары теңіз суында және тұзды көлдер суының құрамында көп мөлшерде болады. Магний өндірісі үшін өндірістік шикізаттың негізгі түрі болып құрамында карналлит, бишофит, магнезит, доломит бар кендер, сонымен қатар теңіз суы қызмет етеді.

Магний тұздарының кен орындары кешенді болып келеді. Карналлиттің үлкен қоры Пермь облысында орналасқан. Магний қосылыстары тек қана сульфат түрінде болатын Батыс Украинаның калий – магнийлі тұздарының тыңайған жерлерінде пайдаланылады.

Тантал мен ниобий кен орындары әдетте пегматитті байланысты. Гранитті пегматитте негізінен танталит пен колумбит, сілтіліде (нефелинсиениттіде) пирохлор, донарит т.б. шоғырланған.

Рений, германий, индий галлий, таллий сирек металдар қатарына жатады. Табиғатта ренийдің табылуы мыс пен молибденнің сульфидтарымен байланысты. Ренийге мысты – молибденді кен орындарының молибдениттері бай. Рений қорының көп бөлігі Жезқазған кен орындарының кендерінде жинақталған, онда рений джезказганиттың минералы түрінде болады.

Германийдің негізгі мөлшері силикат, сульфид және минералдарда түрде болады. Мыс, мырыш, қорғасын, темір сульфидтерінің құрамындағы германий пайыздың мыңдықтан бастап рндыққа дейінгі үлесін құрайды. Германий минералының бірнешеуі белгілі (аргиродит, германит, рениерат).

Галлий алюминий мен темірдің көптеген минералдарында кездеседі. Қазіргі уақытта галлийдің бір ғана минералы белгілі, ол – галлит. Галий мен алюминийдің байланысы осы элементтердің иондық радиусы мен химиялық қасиетінің туыстығымен түсіндіріледі. Қазіргі кездегі галлий өндірудің негізгі көзі болып алюминий өндірісінің қалдықтары мен жартылай өнімдері қызмет етеді.

Индийдің өзіндік минералдары таяуда ашылды және өндірістік мағынасы жоқ. Индийдің көп мөлшерін құрамында темірі көп мырышты кен орындарында табуға болады. Индий өндірудің басты көзі болып мырышты және қорғасынды өндірістің қалдықтары мен жартылай өнімдері қызмет етеді. Индийді сондай – ақ қалайы өндірісі кезіндегі шаңнан алады.

Таллий шоғырының көбі темір сульфидтерінде (пирит және марказит) байқалады, ондағы мөлшері 0,1 – 0,5 % жетеді. Таллий өндірудің басты шикізат көзі – кен сульфидтерін қайта өңдеу кезіндегі жартылай өнімдер мен қалдықтар.