Техника - молодёжи 1987-07, страница 17
К 70-ЛЕТИЮ ВЕЛИКОГО ОКТЯБРЯ: НАШИ ДОСТИЖЕНИЯ разным набором операций с целью отделить от руды хотя бы некоторую часть посторонних минералов, чтобы в распоряжении металлургов оказалось сырье более высокого качества. О важности этого дела говорит такой факт: каждый процент повышения содержания железа в шихте влечет за собой рост производительности доменных печей на 2,5—3%. Расход кокса при этом уменьшается на 1,4%, а себестоимость одной тонны чугуна — на 35 коп. Поскольку умножать эти копейки надо на миллионы, то и выливаются они в конечном итоге в миллионы рублей. Сегодня в нашей стране обогащают примерно 80% всей добываемой руды. Исключение — богатые мар-титовые руды Белозерского и частично Криворожского месторождений, а также руды знаменитых Яковлевского и Лебединского месторождений КМА. Все перечисленные месторождения близки к исчерпанию. Да и большая часть руд, применяемых в сыром виде, не обогащается только потому, что для этого еще не найдены достаточно эффективные и экономичные способы. А их, способов, на сегодняшний день известно немало. В каждом из них используют свойства, наиболее ярко выраженные у руд данного типа: в гравитационном обогащении — разницу в плотности основных и попутных минералов, при флотации — разницу в их смачиваемости, в обжиговом обогащении — магнетизирующее и восстанавливающее действие обжига. На практике чаще всего применяют многостадийные схемы, где, кроме традиционного магнитного обогащения, используют и флотацию, и обжиг, и сепарацию в электрическом поле высокой интенсивности, и гравитационное обогащение... Сложность обогащения умножается еще одним обстоятельством. Доставшиеся на наш век руды не просто бедные и не просто глубоко залегают. Они еще в огромном большинстве обладают необыкновенно тонкой вкрапленностью. Это значит: чтобы «раскрыть минералы» (отделить частицы добываемого нами минерала от прочих), необходимо дробить руду до песчинок размером в 40 микрон и еще мельче. Затраты энергии при этом, понятно, резко возрастают, а с ними и стоимость сырья. Если речь идет о флотации — растет расход флотационных реагентов, которые либо экологически вредны, либо наоборот, представля ют собой ценные продукты, необходимые, например, в пищевой промышленности. О магнитном обогащении железных руд и вовсе особый разговор. «Если магнит быстро и легко притягивает к себе железные частицы, мы приходим к заключению, что руда богата; если же он притягивает их медленно, руда, стало быть, бедна». Знаменитый Агрикола написал эти слова четыре с лишним века назад. Но и на сегодняшний день так же: что притягивается — руда, остальное в отвал. Правда, в теории. На практике все куда сложнее. Когда железо в руде находится в двухвалентном состоянии, дело обстоит относительно благополучно: такая руда (магнетит) эффективно избавляется от пустой породы при сравнительно слабых напряжен-ностях магнитного поля (800— 1200 Э). Но, памятуя, в каком веке мы живем, не станем обольщаться: таких руд становится с каждым днем все меньше и меньше. А вот запасы так называемых окисленных железистых кварцитов пока вообще за пределами оценок. Например, на КМА их нижняя граница еще не зафиксирована — нечем. Специалисты ориентировочно подсчитали: если бы вдруг какой-то злой волшебник похитил на нашей планете все железо, оставив одни курские кварциты, мировая черная металлургия смогла бы бесперебойно работать на них не менее 150 лет (это лишь на тех, что уже разведаны!). А сколько их там всего, повторяю, не известно никакому волшебнику. Но в этой руде железа обычно 25—40%. Причем чаще 25, а бывает даже 20 и меньше... Дело не только в бедности кварцитов железом. Рудообразующие минералы в них — гематит и мар-тит — трехвалентное железо. Даже в очень сильных полях (10— 20 тыс. Э) отделить его от кварца удается от силы на две трети, остальное идет в отвал. Это если кварциты вообще пытаются обогащать. Ведь сильный магнит начинает притягивать не только железо, но и частички ожелезненного кварца — песок, покрытый тончайшим, почти атомной толщины, слоем железа. Обогащение превращается в свою противоположность... Вот и получается, что на КМА уже многие годы растут горы «некондиционной» руды — невостребованное до сих пор богатство. Нелегко с этим мириться. Но что поделаешь — законы экономики строги. ПО ЛЕСТНИЦЕ ИДЕЙ Путь к счастливому техническому решению порой начинается с таких абстракций, что нелегко проследить связь между исходной идеей и практическим результатом. Наша история — еще один тому пример. Основоположник советской электрохимии академик А. Н. Фрум-кин еще в 30-е годы обнаружил интересное явление: при определенной величине электрического потенциала наблюдается максимум адсорбции органического вещества на поверхности металлической ртути... Какое это имеет отношение к нашей теме? Не будем забегать вперед. Проследим за логикой мысли. Вспомним: адсорбция органических веществ на поверхности металла — это тот самый процесс, что помогает флотационному обогащению руд. Частицы металла, в отличие от пустой породы, плохо смачиваются водой, поэтому к ним прилипают пузырьки воздуха и выносят их на поверхность. Флотационный реагент должен как раз усилить несмачиваемость, взаимодействуя с поверхностью металла. Но для этого ему надо закрепиться на ней, то есть адсорбироваться. (Один из наиболее испытанных, надежных флотационных реагентов — сложный сульфид под названием ксантогенат. Запомним его, он нам в дальнейшем пригодится.) Ртуть же была выбрана как идеально поляризуемое вещество, позволявшее изучать явление в чистом виде, с наилучшей воспроизводимостью результатов. Если представить, что вместо ртути — извлекаемый минерал, а «органическое вещество» — флотационный реагент, получим уже нечто близкое к теме нашего разговора. Включается электрическое напряжение — и при каком-то его значении выход металла из флотационной машины резко возрастает... В жизни мосты между теорией и практикой наводятся не так просто и быстро, как в рассуждении. Лишь в начале шестидесятых годов был сделан следующий шаг. Член-корреспондент АН СССР И. Н. Плаксин с сотрудниками экспериментально показал, что поверхность не только металлов, но любых минералов, обладающих сколько-нибудь заметной электропроводностью, реагирует на напряжение аналогичным со ртутью образом. Ученики И. Н. Плаксина, среди которых был и Валентин Алексеевич Чантурия, пошли по стезе прак 15 |
