1.3. Марганец кендері. Оларды байыту

Жалпы марганец кендерін өндіруде металлургия үлесіне 90% тиесілі.

Марганецтік ферроқорытпа (көміртекті және ортакөміртекті ферромарганец, силикомарганец) өндірісі үшін шикізат ретінде металлургияда кен кесектері және кеннің ұсақ (-6 мм) фракциясын біріктірумен алынатын агломерат қолданылады.

Төменкөміртекті марганецтік ферроқорытпа өндірісі және металдық марганец үшін жоғары сапалы кендерді немесе арнайы балқытылатын марганец қалдықтарын (шламдарды) қолданады.

Марганец кендері құрамындағы марганецтің мөлшеріне, сонымен қатар олардың генезисіне байланысты кластарға жіктеледі.

Марганец кендерінің өндірістік құндылығы олардың минералдық және химиялық құрамымен, текстуралы-құрылымды ерекшеліктерімен анықталады.

Марганец кендерінің барлығы дерлік кешенді болып келеді : тек Mn, Fe, SiO₂, CaO, Al₂O₃, BaO , P, S және тағы басқа . Олар жиі Ni, Co, Cu ,Zn, Pb, Ge, As және басқада да элементтерді қамтиды .

Марганец кендерінің табиғи түрінен басқа , өте үлкен мағынаға техногенді кенорындар ие , оларды келесі түрде классификациялауға болады :

1)Ашылған кен орындары

2)Араласқан тау жыныстарының кені

3)Өнімнің байытылған үйіндісі:

-Үйінді

-ағымдағы өндіру

4)Металлургиялық қож :

-үйінді

-ағымдағы өндіру

Ресей үлкен көлемде марганецтің генетикалық түрдегі әртүрлі кенорындарын қамтиды , бірақ сапасы бойынша Кавказ , Қазақстан және Украина сияқты ең жақсы кенорындарымен салыстырғанда төмен болып келеді.

Марганец шикізатының негізгі сапа көрсеткішіне марганецтің мөлшері жатады , яғни бұл фосфор бойынша модулі (P\Mn) және Кремнезем бойынша модулі (SiO2 \ Mn ) . Бұл көрсеткіштер фосфор мөлшеріне және SiO2 -нің марганецтің мөлшеріне қатынасы ретінде есептелінеді.

Фосфор модулін рұқсат етілген шектен ұлғайту сапалы металл алу мүмкіндігін шектейді . Төменгі фосфорлы қорытпалар алу үшін P\Mn шикізаттағы қатынасы 0,0035 тен кем болуы тиіс. Бұл маңызды критерий болып саналады.

Ресей территориясында марганец кендерін өндіру 1967 жылы тоқтатылды. Кен орнын жете зерттеп кейіннен өңдейтін лицензиялар тек 1993-1997 жылдары ғана берілді . Марганецкені шикізатына қажеттілік, импорт есебінен жүзеге асырылады. Ресейдің өзінде осы уақытқа дейін бірде-бір қазіргі заманғы марганец тау-кен байыту комбинаты құрылған жоқ. Ресейлік кен орындарындағы марганец кендерінің сапасы төмен екенін ескере отырып, келесідей болжам жасауға болады ,яғни жоғары сортты марганец қорытпаларын алу үшін, жоғары сапалы марганец концентратын алу қажет.

Марганец кендерін байытудың әдістері құрғақ және дымқыл болып бөлінуі мүмкін. ТМД елдерінде негізінен дымқыл байыту сұлбасы қолданылады. Никопольск бассейніндегі байыту фабрикаларында ( 9- сурет), бастапқы кенді фракциясы- 50 мм ге дейін үгітеді, содан кейін бос жыныстарды бөлу үшін елейді және шаяды.

Жуылған кеннің шығымы 44-78 % шегінде ауытқиды, ал бастапқы кеннің сапасы және қолданылатын технологиясына байланысты шайылған кеннен марганецті бөліп алу 71...89% құрайды . Қалдықтағы (шламдағы) марганецтің мөлшері жоғары – 10,8...18,1 % . Марганецтің мөлшері 10...15 млн т дан жоғары болатын шламның мөлшері шамамен 100 млн т жинақталған.

Сурет 9. Никопольск бассейнінің марганец кендерін байытудың негізді технологиялық сұлбасы: а - оксидті, б - карбонатты

Кесте 9

Марганец кендерін байытудың технологиялық көрсеткіштері

Байыту фабрикасы немесе өңделген технология	Ірілік, мм	Байытылған жуылған кеннің шығуы, қат. %	Mn мөлшері, мас.%			Марганецтің алынуы қат.%
			кенде		Қалдықта (шлам)
			бастапқы	байытылған
Украина. Никопольское кен орны
Грушевская	50...0	58,0	28,3	39,2	12,7	81,5
Чкаловская	50...0	44,0	25,1	43,4	10,8	75,9
Богдановская	50...0	53,4	29,7	39,8	18,1	71,6
Орталық 1	16...0	68,0	22,4	28,2	10,2	85,5
Жаңа	20...0	78,0	24,8	28,3	12,4	89,0
Ресей. Порожинское кен орны
Рентгенора-диометриялық сепарация технологиясы	25...0	45,4	17,39	31,82	5,26	83,1

Марганец кендерін бұл нұсқа бойынша байыту өте маңызды мәселені - десульфурацияны шешпейді , өйткені ірілік класы 0-10 мм байытылған кендегі фосфордың мөлшері үлкен болып қалады және 0,20...0,25% дейін жетеді .

Ұсақтап-байыту фабрикаларының қалдықтары марганец концентраттарын бөліп алу үшін Қазақстандағы ДЖезинск кенбасқармасында қолданылады , бұрын "Чиатур-марганец" (Грузия) бірлестігінде аз мөлшерде қолданылған. Чиатур , Джезинск кенбасқармасы және Никополь үйінділеріндегі марганец мөлшерінің пайызы шамамен бірдей және 12,2 % құрайды.

Мәселенің экономикалық қыры қалдықсыз (идеалды) немесе аз қалдықты технологияны құруға , үйінді қалдықтарын ұсақтап – байыту фабрикаларында кәдеге жаратуға негізделген. Әлбетте, марганец құрамды қалдықтарды бөліп алу олардың химиялық байытылуына байланысты , бірақ та, Грузия және Қазақстанда қолданатындай, дәстүрлі байыту сұлбалары да қолданылуы мүмкін . Шлам қоймасын технологиялық карталау қажет , өйткені көптеген минералдар уақыт өте келе өзінің физика-химиялық қасиетін өзгертеді.

Технологиялық жетілдірілген тәсілдерді қолдана отырып , марганецті өндіретін ресей аудандарында марганецтің мөлшері 10...13 % дан 15...17 % дейін болатын кенорнын өңдеуге ұсынады. Марганец кендерін"фазалық" технолгия принципін пайдаланатын жаңа әдіспен байыту елеу , жіктеу , сусыздандыру операцияларын қысқартады немесе мүлдем жояды . Мұндай технологияларға кенді рентгенорадиометрикалық сепарация негізінде байытатын технологиялар жатады (РРС) 10- сурет.

РРС – бұл радиометрикалық байытудың бір әдісі .Байыту негізінде ренгендік сәуле шығару қолданылады. рентген сәулесінің спектры бойынша әрбір талданатын кеннің кесегінен кенаралық сұрыптау жүргізіледі. Сондықтан сұрыпталатын кен ірі болса , өнімділігі де жоғары болады . Радиометрикалық сепарацияны ірілік классы +10... +20 кендерде қолданады . Металлургия үшін ең жоғарғы құндылық ірі кесекті кендер ,ал бұл марганец кендеріне тән . Бұл тұрғыда кенаралық радиометрикалық сепарацияны марганец кендеріне қолдану негізді .

Кеннің технологиялық қасиеттеріне тәуелді бола отырып , әр түрлі сорттағы концентраттар алуға болады,ал құрамындағы марганец 35% -дан 45% аралығында және жоғары болуы мүмкін .

Қалдықтарды сепарациялағанда , әдетте , көп мөлшерде зиянды қоспалардан арылады ( соның ішінде Fe, P, Si). Мысалы , Жайрем ТБК да темірлі – марганец кендерінде, бір сепарация операциясында бірден марганец құрамы 35...40 % ( 50% -ға дейін ) болатын марганец концентратын алады , және темір концентратында алады. Никопольск кеніндеріндегі технолгиялық байытумен (10,2 ... 18,1 %) салыстырғанда, Порожинск кенорынында РРС қолдана отырып кенді байыту , қалдықтағы марганецтің мөлшерінің айтарлықтай төмендегенін көрсетеді ( 5,26... 3,9%).

РРС технологиясы бортта карьерлерді жасау жолымен немесе штолен үйінділерімен немесе кен сұрыптау кешенінің (КСК) байыту фабрикаларында жүзеге асырылады . Әдетте , өзіне технологиялық құрал-жабдықтарды (уатқыш, елек, конвейер) және рентгенорадиометриялық сепараторларды қамтиды.

Күрделі шығындар және КСК-дағы кейінгі эксплуатациялық шығындар, тау-кен өндірісінде қолданылатын қарапайым дәстүрлі технологиялық схемасымен салыстырғанда әлдеқайда аз . КСК-ның өтелу мерзімі 0,5...2 жылды құрайды және шикізат түріне , өдіріс көлеміне және т.б. байланысты . Кенді өңдеудің орташа есептік корсеткішінің анализы, марганецтің мөлшері 43,4 % және бөліп алу 80,7 % болғанда концентраттың жалпы шығымы 33,6 % ды құрайтынын көрсетті. Жоғары сортты бөліп алу 56,4% құрайды, яғни бұл магнитті-гравитациялық сұлбамен осындай кенді сынағандағы көрсеткіштен 2,5 есе жоғары .

Никопольск және Чиатурск кенорындарындағы концентраттағы фосфордың жоғары мөлшері төменгі фосфорлы марганец ферроқорытпасын алуға мүмкіндік бермейді . Бұған ферромарганец және ферросиликомарганецті балқытқандағы P\Mn шамасының тәуелділігі куәландырады. (11-сурет)

Төменгі мөлшерлі марганецті 12...24% және жоғары мөлшерлі фосфорды (0,3 % -ға дейін) қамтитын отандық карбонатты кенін классикалық сұлбада бастапқы күйінде де , белгілі әдістермен байытудан кейінде қолдану мүмкін бола алмайды. Берілген проблеманы кешенді гидрометаллургиялық қайта өңдеумен шешеді. Технология , Mn мөлшері 65 % дейін және P 0,01% дейін болатын жоғары сапалы марганецвюститті алуға мүмкіндік береді .

Марганец тотығының және оксидті кеннің бірқатар кенорындары Алтай өңірі , Кемеровск және Иркутск облыстары , Еврейск автономды обласы , Хабаровск өңірі , Оңтүстік Орал, Орталық Қазақстан және басқа аймақтарда Co (0.4…0.7% дейін) , Ni (0.3…0.5% дейін ) , Zn, Pb, Cu, Au ( 1…1.5 % г\т) , Ag, Li, RB, Ge және басқа да элементтерді қамтиды .

Алтын 80% дейін бос күйінде болады және механикалық байыту процесінде бөлініп алынады. Кобольт , никель , цинк, свинец, мыс - асболанда , литиофоритте және марганецтің басқа да минералдарында шоғырланады, және де H₂ SO₄ пен HNO₃ қолдана отырып гидрометарллургиялық байытуда бөлініп алынады. Кедей Fe-Mn кендерінен 96% % дейін Ni және Co алады. ( Коми Республикасы).

Ресейдегі Fe-Mn-Ni-Co кенінің кенорны , Mn 16% дейін , Ni - 0.6 … 1.1 % , Co – 0.03 … 0.7 % қамтитын, Архангельск облысында , Алтай және Красноярск өңірлерінде , Коми Республикасында табылған. Олар Солтүстік, Орталық және Оңтүстік Оралда да белгілі.

Әдетте, силикатты никель кендерін , құрамындағы Ni ( өндірілген кенде ) 1.2 % кем болмағанда , пирометаллургия әдісімен өңдеген тиімді ; бұл ретте Со 0,03 -тен 0,07% аралығында құбылып отырады. Ресей зауыттарында пирометаллургия процесін қолданғандағы сазды (силикатты ) кендерден никельді бөліп алу 80% құрайды, ал кобальт – 20%. Никельдің мөлшері 0,7...1 % болатын силикатты кендер айтарлықтай көп. Осындай кенорындарындағы , никелдің қоры 100... 300 мың т дан 1 млн т дейін қоры бар кейбір кендер , марганецтің 8...16 % құрайды , яғни бұл 1...3 млн т дан 10млн т дейін металл марганеці.

Fe-Mn-Ni-Co кенін гидрометаллургиялық байытуда марганецтің 80...90% бөлініп алынады. Технико-экономикалық есептеулер осындай кәсіпорындардың табыстылығын көрсетеді. Алайда, табиғатпен жасалған кешенді марганец кендерін өнеркәсіптік ауқымда пайдалану , құрамында кең мөлшерде түсті, сирек , асыл металдар болатын, бірінші орында Zn, Pb, Cu, Au, Ni, Со, В, Ti, Li, Ag, Cs, Rb , осы уақытқа дейін қабылданбаған.

2-БӨЛІМ