Глава 2. Обогащение циркониевых руд. Применение концентратов

Циркониевые руды и россыпи содержат не более 1 – 2 % диоксида циркония, в основном десятые доли процента ZrO₂. Промышленность же использует только мономинеральные концентраты, состоящие почти на 100 % из циркона или бадделеита, освобожденные от пустых породообразующих минералов. Обогащение коренных и россыпных циркониевых руд производится по-разному.

Коренные месторождения эксплуатируются для получения бадделеитовых концентратов. Хотя содержание циркония в них ниже, чем в циркониевых рудах, получение бадделеитовых концентратов из коренных руд экономически выгодно по двум причинам. Во-первых, эти концентраты получают попутно, при производстве основных концентратов месторождения – железных или медных, урановых, фосфорных и др. Во-вторых, бадделеитовый концентрат представляет собой практически готовый технический диоксид циркония, используемый как ценный продукт при производстве спецогнеупоров, керамики, глазурей, эмалей и т.д. Цена бадделеитового концентрата обычно в 5 – 6 раз выше, чем цирконового, хотя содержание в нём ZrO₂ выше только в 1,5 раза.

Основной мировой поставщик бадделеитового концентрата – горно-обогатительные предприятия Южной Африки, эксплуатирующие коренные руды месторождения Палабора (фирмы «Фоскор» и «ПМК»). По технологии, например, фирмы «ПМК» методами флотации мелкоизмельчённой руды отделяют медный концентрат. «Хвосты» медной флотации подвергают магнитной сепарации и получают железный концентрат. Из немагнитной фракции способом флотогравитации выделяют богатый бадделеитовый концентрат, из которого выщелачивают азотной кислотой радиоактивные элементы и разделяют далее торий и уран методом жидкостной экстракции. Все богатые бадделеитом продукты объединяют и доводят методами гравитации и магнитной сепарации до кондиционных концентратов, содержащих до 98 – 99 % суммы оксидов циркония и гафния. Средний химический состав бадделеитового концентрата, получаемого при переработке железных руд, представлен в табл. 3.

Из коренных руд получают не более 1 % общего выпуска циркониевых концентратов.

Основное же их количество получают при обогащении песков комплексных россыпей месторождений (прибрежно-морских). Россыпи содержат циркон, рутил, ильменит, нередко – монацит (редкоземельный фосфат) и алюмосиликаты (табл. 4), различающиеся по своим физическим свойствам.

Т а б л и ц а 3

Химический состав бадделеитового концентрата

Компонент	Содержание, мас. %	Компонент	Содержание, мас. %
ZrO2	92,1	Na2O	0,01
HfO2	1,50	P2O5	0,28
SiO2	1,07	S	0,50
Fe2O3	1,85	Ta2O5	0,07
TiO2	0,44	Nb2O5	0,18
MgO	1,00	Cu	0,03
MnO	0,07	Sc	0,06
CaO	0,34	U3O8	0,02
Al2O3	0,13	ThO2	0,007
K2O	0,10	H2O	0,19

Для россыпных месторождений циркона главной особенностью является то, что все содержащиеся в них рудные и породообразующие минералы практически уже подготовлены к обогащению природными процессами и не требуют дорогостоящих стадий дробления и измельчения. Эти факторы значительно повышают экономичность обогатительных процессов и делают высокорентабельным производство циркониевых концентратов из природных образований данного типа.

Обогащение россыпей включает процессы промывки, грохочения (отсев крупной гальки размером более 3 мм), обесшламливания (отмыв глинистых частиц – 0,05 мм), гравитационного обогащения отмытой зернистой массы на высокопроизводительных гравитационных аппаратах. В результате первичного обогащения получают коллективный черновой концентрат плотностью более 2,9 г/см³, содержащий циркон, рутил, ильменит и др. Последующая доводка черновых концентратов включает магнитную сепарацию (отделяют магнетит и ильменит), электростатическую сепарацию или флотацию (разделение немагнитных циркона и рутила).

Т а б л и ц а 4