1.2. Хром кендері. Оларды байыту

Ресейдегі барланған кен орындары толықтай дерлік Оралда шоғырланған. Көлемі бойынша қолданысқа жарамдыларына Полярлық және Шеткі полярлық Орал кен орындары жатады, атап айтсақ, Рай-Из, Войкаро-Сыньинское, Сыум-Кеу, Харге-Рузб. Челябиснк, Свердловск ауданы және Башқұртстан кен орындарының қолдану мүмкіншіліктерін ескере отырып, Қазақстан, Түркия және Үндістаннан келетін кендердің үлкен маңыздылығын атап кеткен жөн.

Хром кендерінің негізгі минералы – хромит (шпинель тобының минералы). Ондағы Fe (II) Mg-ң, ал Cr, Al Fe (III)-ң орнын баса алады, соған байланысты хромитте (теориялық 68%) мөлшері әдетте, 42...55 % құрайды. Хромиттен басқа уваровит , , крокоит және де басқа хром құраушы минералдар кездесе алады.

Кендер қолданбалы шпатта болатын ғылыми классификацияға ие. Мысалы, кейбір классификациялар былай ұсынылуы мүмкін:

Құрылымы бойынша:

- біріншілік;

- катакластикалық;

- метаморфиздік;

Текстурасы бойынша:

- көлемді;

- дақты (кірмелі);

- жанақты;

- табақты;

- және т.б.

Кендер геологиялық түрі, табиғи әртүрлілігі, технологиялық түрлері бойынша бөлінеді. Металлургтер үшін соңғы түрі- технологиялық түр қызығушылық туғызып отыр. Кеннің технологиялық түрін анықтау үшін керекті шарт болып оның жекеленген өндіру және қайта өңдеу мүмкіншіліктері табылады. Түр шеңберінде кеннің технологиялық сорты бөлінеді. Ол берілген түр үшін жалпы қайта өңдеу схемасына ие, бірақ қайта өңдеудің технологиялық көрсеткіштерімен ерекшеленеді.

Өткен жүзжылдықтың 30-шы жылдары хром кендері үшін химиялық құрам бойынша Г.А. Соколов классификациясы құрылды және қолданылды. Тауарлы хром кендері және концентраттарын алу мақсатымен кенді байытуға арналған Оңтүстің Кемпірсай кен орындаы үшін, кейінірек Н.Г. Курочкин технологиялық классификациясы құрылды.

Екі классификацияға ортақ болып кеннің бөлінуі табылады:

• өте жоғары хромдыға;

• жоғары хромды;

• орташа хромды;

• төмен хромды;

• байытылған (өндірістік емес).

Металлургиялық кәсіпорындар феррохром өнндірісінде тек қана бай хром кені мен концентратын ғана емес, сонымен қатар хром кен орындарының байытылған қалдық өнімі болып табылатын кедей кенін, соның ішінде Кемпірсай үйінділерін қолданады.

Қалдықтардың қайта өңделуіне назар аудара отырып, зерттелетін зат тұрғысынан байыту технологиясын сипаттаған жөн.

Хром кендерін байыту және тауарлы өнім алу үшін түрлі әдістер құрылды. Тығыздық бойынша минералдарды бөлуге негізделген гравитациялық әдіс кеңінен таралған. Бай жоғары сортты хром кендерінің тығыздығы 4,6 г/см3, ал төменгі сортта 4 г/см3 құрайды. Осы әдіспен бөлінетін ілеспелі және хром құрамайтын минералдардың тығыздығы төмен (мысалы, дуниттің тығыздығы 2,6 г/см3).

Сұйықтық ретінде суды, ал кейде суспензия түріндегі одан да ауыр сұйықтық – қандай да бір қатты материалдың жұқа ұнтағы, мысалы, судағы ферросилицийді қолданады.

Дымқыл тұндыру кезінде әр түрлі тығыздықтағы материал түйіршіктері тік бағытта соғылатын су ағысы әсерінен қабаттар құрады. Жеңіл түйіршіктер жоғарғы қабатқа шығарылады, ал ауырлары тұндырылады.

Ауыр ортада байыту алдын ала байыту кезеңі ретінде ұсынылады. Ірі түйіршікті және жеңіл фракциялы бос жыныстың бөлінуі кесектер өлшемі 30 мм-ге жуық кезінде басталады. 30 мм фракциясына дейін ұсату және ортада 2,65 г/см3 тығыздықта өңдеуден кейін 3-4% (шамамен 30% байытылған кеннен) құрайтын құбылмалы фракция түріндегі қалдықтар пайда болады. Кесектер өлшемі 5 мм-ге дейін болатын байытылмааған фракциямен қоса, ауырлау батып кеткен фракция 29% құрайды.Жалпы хромды бөліп алу 96%-ды құрайды.

Хромшпинелид кристаллдарының үлкен өлшемдері салдарынан гравитациялық байытуды қолдану кезінде олардың бөлінуі кенді 12 мм фракциясына дейін бөліп алу кезінде басталады және бөлшектерінің өлшемі +0,3 мм кезінде аяқталады. Сондықтан көрсетілген байыту әдісі жеке 1,2+0,6 мм және 0,6+0,3 мм фракциясы концентрациялы үстелде тербелетін өңдеу арқылы жүзеге асырылады. Осы жағдайда мөлшері 48...50% концентрат, мөлшері 3,5...4,0% қалдықтар және фракциясы 0,3 мм-ге жуық екіншілік бөліп алу үшін аралық өнім пайда болады. Гравитациялық әдіс магниттік және флотациялық байыту әдістерімен жиі ұқсас болып келеді.

Хром кендерін байыту бойынша жақсы нәтижелерге әр түрлі минералдық кесек беттерінің физика-химиялық қасиеттерінің түйіршігіне негізделген флотация кезінде қол жеткіземіз. Көбікті флотация әдісі бір минералдардың сумен араласпай жұқа бөліп алу түріндегі гидрофобты (грек тілінен hidro + phobos – судан қорқу) дене бола тұрып, көбік ауасының көпіршіктеріне жабысуына және өзіндік минералды көбік құрып, жоғары көтерілуіне негізделген.

Сурет 8. Минералдардың көбікті флотация схемасы: 1- ірі гидрофобты бөлшектер; 2 – ауа көпіршіктерімен ұсталынатын ұсақ гидрофобты бөлшектер;3 – гидрофильді бөлшек.

Басқа минералдар гидрофильді бола тұра (грек. hidro + phileo – суды жақсы көру ), сумен ылғалданып, ауа көпіршіктеріне жабыспай-ақ, пульпада қалады. Әдетте флотацияның көбікті өнімі пайдалы минералдардың (концентрат) дәндерінен тұрады. Кейде флотацияны көбікке бос жыныстың минералы кететіндей етіп өткізеді. Бұл жағдайда гирофобталған бөлшектерді шөктірудің оптимальды жылдамдығын таңдау маңызды.

Бұл әдістің кең қолданысқа ие болмауына оның қымбааттылығы мен флотореагенттердің тапшы болуы, сонымен қатар ағын суларды тазартудың қиындығы себеп. Суды тазарту әдісініің жетілдірілуімен және флотореагенттер гаммасының кеңуімен бұл әдістің қолданылу аймағы ұлғая түспек.

Кендерді магнитті әдіспен байыту кейбір кен орындары үшін перспективалы болып табылады. Сынамаларда темір тотығының хромшпинельдерінің болуы олардың магниттілігін қамтамасыз етеді, әрі хромиттер мен магнохромиттер магнитті емес. Уфалей кендеріне жасалған сынамаларда бар болғаны 3,9 % магнитті жоғары мөлшерлі FeO құрамды фракция белгіленген, ал магнитті емес фракцияда Cr₂O₃ мөлшері жоғарылау (кесте 8).

Кесте 8

Магнитті сепарация кезіндегі уфалей кендерінің фракциясының құрамдары

Фракция	Мөлшері, мас.%
	Cr2O3	FeO
Магнитті емес	48,92...49,72	17,62...19,42
Магнитті	32,82...37,02	31,62...31,80

Кейбір хром кендері үшін біріктірілген гравитациялық – магнитті әдіс әлдеқайда перспективті болуы мүмкін. Ауыр ортада 1,2 + 0,3 фракциясы үшін гравитациялық байытудың және 0,3 мм фракциясы үшін магнитті сепарацияның алдын ала қолданылуы, 48,3 % құрамды Cr₂O₃ концентратын, жалпы өндіруде 83% хром алуға мүмкіндік береді. Баайытудың бұл әдісі тек қана гравитациялық әдісті қолданғанға қарағанда экономикалық тиімді болып келеді.

Хром кендерін байытуға мысал ретінде Кемпірсай кен орнын алайық.

Ұсақтаудан кейін 110 мм- ге дейінгі кесектер мен орташа 37...38% Cr₂O₃ құрамы алынғаннан кейін хром кендері себуге (рассев) жіберіледі.

Себу кезінде екі фракция алынады: 10...110 мм өлшемді ірі кесектер және 0...10 мм өлшемді ұсақ кесектер.

Ірі фракция ауыр суспензиялы ортада байытуға жіберіледі, 47...50% Cr₂O₃ мөлшерлі тауарлы кен мен қиыршық тас тәрізді қалдық алынады.

Ұсақ фракция мынадай өлшемді үш фракцияға себуге жіберіледі:

1. 10...3 мм;

2. 3...0,5 мм;

3. 0,5...0 мм.

Бірінші және екінші фракцияны пневмобайытуға жібереді.

Ұсақ үшінші фракция винтті гравитациялы сепараторларда 0,3 мм бөлшек концентраттарын алуда байытылады. 30...35 % Cr₂O₃ құрамды қалдықтар үйінділерге жіберіледі. Көріп отырғандай, бұл қалдықтар бай. Фракцияның ұсақ дисперстілігін ескере отырып, брикеттер мен шикемтастарды алу маңызды болып табылады. Олардың өндірісі меңгерілген, алайда брикеттердің төмен беріктілігі мен кесектердің аз өндірісінің әсерінен бұл әдіс кең қолданысқа ие болмаған.

Берілген әдістерді қолданудан басқа кедей кендер мен қалдықтарды байытудың жаңа әдістері қарастырылуда, мысалы, карбонил-үрдіс, карбонизациялық күйдіру, тұздықышқыл байыту және т.б. нақты бастапқы шикізат үшін әлдеқайда тиімді нұсқаны таңдау маңызды болып табылады.