Обогащение хризотил-асбеста

Процесс выделения из рудной массы полезных минералов называют «обогащением». В подавляющем большинстве случаев из руды в процессе извлечения не удается получить чистый минерал без примеси породы, он лишь обогащает получаемый продукт. Отсюда и наименование этого процесса. В полученном в обогатительном процессе хризотил-асбесте также имеется некоторое количество серпентинитовой породы, содержание которой возрастает со снижением его сорта (от первого к седьмому).

Месторождения хризотил-асбеста обычно разрабатываются открытым способом. К подземной разработке прибегают лишь после углубления карьера на 100—300 м, а также при особо неблагоприятном для открытой разработки расположении рудного тела.

Разработки основных участков месторождений полностью механизированы и ведутся крупными уступами (высотой 10 м) с применением массовых взрывов. Всю взорванную рудную массу экскаваторы погружают в большегрузные саморазгружающиеся вагоны и направляют без предварительного обогащения в забое на обогатительные фабрики.

Обогащение хризотил-асбестовой руды основано на использовании следующих ее свойств:
меньшей прочности связи жил асбеста с включающими породами (серпентинитами) по сравнению с прочностью самих серпентинитов;
в результате при дроблении руды куски разламываются преимущественно по плоскостям контакта жил асбеста и включающей породы, с отделением от нее части асбеста;
большей удельной поверхности волокон асбеста по сравнению с удельной поверхностью раздробленной породы, вследствие чего волокна легче увлекаются потоком воздуха.

Переработка асбестовой руды на обогатительных фабриках складывается из следующих операций: 1) дробление руды; 2) сушка; 3) мелкое дробление с извлечением волокон асбеста.

На современные асбестообогатительные фабрики руда поступает в кусках размерами до 800—1200 мм. Основная масса асбеста выделяется из руды в виде свободного, не связанного с породой волокна в процессе дробления кусков менее 20—25 мм. Поэтому первой операцией является дробление руды до кусков максимальной крупностью 25—30 мм. Осуществляется дробление в три стадии. На первой стадии применяются мощные щековые или конусные дробилки, на второй — конусные дробилки среднего дробления и на третьей — короткоконусные дробилки.

После дробления руда подсушивается и поступает на мелкое дробление.

Мелкое дробление руды на современных асбестовых обогатительных фабриках ведется в четыре—шесть стадий, причем за каждой операцией дробления следует операция извлечения освободившегося от породы волокна асбеста. На первых стадиях мелкого дробления применяют конусные и молотковые дробилки. На последних стадиях для вскрытия коротковолокнистого асбеста устанавливают молотковые дробилки, дезинтеграторы и кулачковые дробилки ударного действия. Извлекают освободившиеся волокна асбеста, отсасывая их воздушным потоком по схеме, изображенной на рис. 5, или отвеивая их воздушными сепараторами.

После каждой стадии дробления руду направляют в бункер 8, в котором создается запас руды, обеспечивающий бесперебойную работу последующих аппаратов. Из бункера 8 механический разгружатель (на схеме не показан) подает руду на грохот. Грохот имеет сплошное дно 11, над которым натянута сетка 9, предназначенная для удаления из обрабатываемой руды мелких фракций пустой породы. Эксцентрик 12 сообщает грохоту возвратно-поступательные движения.

При встряхивающих движениях грохота мелкие фракции руды (пыль) отсеиваются и, двигаясь по дну грохота, падают на ленточный транспортер 13. Оставшаяся на сетке руда расслаивается на свободные волокна асбеста и на куски, не содержащие свободного волокна. Волокна асбеста, имеющие меньший объемный вес, постепенно «всплывают» над рудой и, двигаясь вместе с ней по сетке грохота 10, подходят к отсасывающему соплу 7. Сопло в нижней примыкающей к грохоту части имеет узкую щель, а верхняя его часть трубопроводом 6 присоединена к циклону 2; трубопровод 5 соединяет центральную трубу циклона 2 со всасывающим патрубком вентилятора 4;
к выбрасывающему патрубку вентилятора присоединен пневмопровод 3, ведущий в пыльную камеру.

Трубопроводы 6 и 5, сопла 7 и циклон 2 герметизированы. Поэтому воздух может поступать в вентилятор только через щель в сопле 7. Движущийся через это сопло воздух захватывает вскрытые в процессе предшествующего дробления руды волокна асбеста, и по трубопроводу 6 переносит их в циклон 2, где они осаждаются и посредством автоматически действующих разгружателей (не показанных на схеме) выгружаются на ленточный транспортер 1. Воздух и не осевшие в циклоне короткие волокна и мелкие частицы руды проходят вентилятор 4 и по пневмопроводу 3 уносятся в пыльную камеру, где из воздуха выделяется большая часть увлеченных им коротких волокон асбеста и мелких фракций руды (пыль).

Пройдя по сетке грохота, руда высыпается в бункер 14, из которого поступает на дробилку 15 для последующего дробления.

Извлечение свободных волокон асбеста воздушными сепараторами происходит следующим образом. По выходе из дробилки руда равномерной струей направляется в сепаратор, где ее пересекает поток воздуха, увлекающий за собой волокна асбеста, пыль и мелкую раздробленную породу (галю). Оставшаяся часть руды из сепаратора поступает в бункер, а затем в очередную дробилку.

Воздушные сепараторы* бывают центробежными и проходными. В центробежных сепараторах раздробленная руда падает на вращающийся диск и под влиянием центробежной силы движется к его периферии. Покинув диск, руда падает под влиянием силы тяжести, образуя полый цилиндр. По оси сепаратора установлен вентилятор, и создаваемый им воздушный поток пересекает струю падающей руды, увлекая за собой свободные волокна асбеста, пыль и мелкую галю. Далее воздух с волокнами асбеста, пыли и мелкой гали по внутренней поверхности цилиндрической стенки сепаратора движется по спирали вниз. Масса волокон асбеста, пыли и гали, отбрасываемая центробежной силой, прижимается к стенке кожуха, теряет при этом скорость, осаждается в конической части кожуха сепаратора, откуда удаляется разгрузочным устройством. Очищенный воздух вновь поступает в вентилятор, руда падает во внутренний конус сепаратора и оттуда поступает на следующую стадию дробления. Центробежные сепараторы извлекают из руды 85—95% находящегося в ней свободного волокна асбеста. Воздушный сепаратор представляет собой прямоугольный параллелепипед с двумя противоположно расположенными решетчатыми стенками, через которые в него поступает воздух. Вблизи этих стенок внутри сепаратора установлены параллельные пересыпные полки, на которые направляется раздробленная руда. В середине одной из остальных двух вертикальных стенок сепаратора есть патрубок, присоединенный к всасывающему патрубку вентилятора; под влиянием разрежения через решетчатые стенки в сепаратор движутся две воздушные струи, которые пересекают потоки падающей с пересыпных полок руды, увлекая за собой свободные волокна асбеста. Эти потоки встречаются во внутренней камере, заключенной между противоположными пересыпными полками сепаратора. Здесь скорость воздушных потоков замедляется и наиболее тяжелые волокна асбеста и гали (мелкие куски руды и породы) выпадают из сепаратора в расположенный под ним бункер для последующей переработки. Оставшиеся во взвешенном состоянии волокна асбеста и пыль выносятся воздушным потоком во всасывающий патрубок вентилятора и направляются по трубопроводу в циклон. Циклон выделяет волокна асбеста и пыль. Более крупные куски руды, не увлеченные воздушным потоком, с пересыпных полок двумя потоками падают вниз и поступают в бункер для дальнейшей переработки.

Недостаток применяемых методов извлечения свободных волокон асбеста из раздробленной руды в том, что одновременно с асбестом из руды увлекается в значительное количество находящейся в ней пыли (до 35—40%) и гали (до 40—45% веса извлеченного асбеста). Получаемый «черновой» концентрат приходится обеспыливать и очищать от мелкой раздробленной породы. Эту операцию называют «перечисткой асбеста».

Для этой цели применяют качающиеся грохоты с отсасыванием волокон асбеста и цилиндрические грохоты.

Последней операцией является разделение очищенного волокна асбеста на сорта. Сортируют асбест по длине волокон. В отделении мелкого дробления куски руды на первых стадиях дробления разрушаются, преимущественно по наиболее толстым жилам асбеста. На последующих стадиях дробления руда разрушается по все более и более тонким жилам. Так как от толщины жилы зависит длина содержащегося в ней волокна", то понятно, что на первых стадиях дробления и отсасывания получают наиболее длинноволокнистый асбест. На каждой последующей стадии обработки извлекаются все более короткие волокна асбеста. Предварительная, грубая сортировка асбеста по длине волокна осуществляется в самом процессе дробления и отсасывания. Окончательно сортируются волокна на ситах барабанного типа.

От работы отделения мелкого дробления руды и извлечения волокна асбеста в наибольшей степени зависит полнота извлечения и качество асбеста как товарного продукта. Извлекать волокно нужно немедленно после отделения его от включающего серпентинита. В противном случае оно поступает на следующие стадии дробления, где на него воздействует не только дробильный аппарат, но и измельчаемая руда, которая рвет и распушивает волокно; в результате длина волокон сокращается, волокно приобретает мягкую ватообразную текстуру, прочно удерживающую пыль и кусочки породы (галю).

Значительно влияют на степень распущенности волокон тип применяемых дробильных аппаратов и степень насыщенности руды асбестом. В аппаратах, дробление руды в которых осуществляется за счет сжатия, волокна асбеста распушиваются в меньшей степени и образуется меньше пыли, чем в аппаратах, воздействующих на руду ударом (молотковые дробилки). При дроблении руд, богатых асбестом, волокна асбеста сохраняются также лучше, поскольку на каждую весовую единицу волокна воздействует меньше рудной массы.

Применяемый способ отбора волокна асбеста с грохота (см. рис. 5) дает удовлетворительные результаты только при малой толщине слоя руды, т. е. при небольшой загрузке грохота. На некоторых асбестовых обогатительных фабриках Канады установлены новые дробильные аппараты, в которых асбест извлекается в самом процессе дробления руды путем продувки рабочей полости аппарата воздухом. Подобным аппаратом является мельница «Аэрофол». Вследствие особой формы ее внутренней полости руда в ней почти не истирается, а угол подъема кусков руды и соответственно степень дробления ударом очень высоки. Рабочая полость мельницы продувается воздухом, который непрерывно выносит из нее волокна асбеста.