Разработка технологий получения слюдяных концентратов и перламутровых пигментов из техногенных отвалов некондиционного флогопита и мусковита.

В последние годы в условиях формирования рыночных отношений по ряду причин в стране почти полностью прекратилось производство листовой слюды из-за полного или частичного закрытия предприятий. Вместе с тем существует спрос на слюдяную продукцию, которая может использоваться для производства слюдобумаг и молотой слюды для ее последующего применения в различных областях промышленности. Поскольку возобновить работу слюдяных рудников без больших капитальных вложений не представляется возможным, для возрождения слюдяной отрасли на базе отечественного сырья необходимо обратить внимание на отвалы, где ни один десяток лет накапливались отходы после извлечения листовой слюды, которые представлены скрапом и мелкоразмерными слюдами.

В этих условиях практический интерес для вовлечения в переработку представляют богатые техногенные отвалы флогопитового рудника “Ковдор” и отвалы ныне не эксплуатируемых мусковитовых рудников на Северо-Западе и Востоке страны, образованные в результате многолетней деятельности предприятий [1].

Производство молотой слюды ранее осуществлялось из отходов листовой слюды и в 80-е годы составляло 12-15 тыс. т в год. Для сравнения, в те же годы США производили более 100 тыс. т молотой слюды различного качества. Вместе с тем в жильной массе крупностью менее 20 мм содержание слюды более чем в 2,5 раза превосходит содержание листовой слюды. Так, промышленным считается содержание листовой слюды около 25 кг/м3 жильной массы (рудник Риколатва). Содержание слюды в руде мельче 20 мм составляет более 180 кг/м3 (7,3%), а содержание слюды в отходах мелкоразмерных фракций флогопитового месторождения превышает 30 %.

На протяжении длительного времени в Горном институте КНЦ РАН проводились исследования по обогащению мелкоразмерных слюдяных руд, которые включали теоретические и технологические работы по следующим объектам: мусковитовые (рудники Ена и Риколатва ГОКа "Ковдорслюда", рудники Тэдино, Малиновая Варакка, Плотина ГОКа "Карелслюда"), флогопитовые – ГОК "Ковдорслюда". Выполненные работы включали испытания всех проб руды различных рудников и полупромышленные испытания разработанной технологии обогащения на крупнотоннажных пробах[2].

Результатом этих работ стали исходные данные для проектирования цеха по доизмельчению мелкоразмерных слюд из забалансовых руд, разработка проекта, предложена технология переработки отвалов с извлечением мелкоразмерных слюд и утверждение запасов этого вида сырья, находящегося в отвалах.

Известные в нашей стране методы обогащения слюдяных руд в основаны на использовании сухих методов обогащения. Однако они не обеспечивают высоких технико-экономических показателей вследствие больших затрат на энергоносители, низкого качества получаемых концентратов, больших потерь слюды и недостаточной глубины обогащения.

Выполненный в институте комплекс исследований по разработке технологий обогащения мелкоразмерных слюдяных руд и по созданию специальных аппаратов для их переработки позволил предложить схему обогащения с привлечением процессов обогащения, позволяющих вовлечь в эксплуатацию практически всю слюду месторождений. Рекомендуемая технология прошла проверку на мелкоразмерных рудах семи месторождений мусковита, где его содержание изменялось от 4 до 20 %. Полученные результаты и накопленный опыт позволили без существенных изменений в аппаратурном оформлении провести исследования по обогащению техногенных отвалов мусковита и флогопита.

Технологическая схема учитывает специфические свойства слюды и основана на выявленных закономерностях по движению плоских частиц слюды на наклонной поверхности и в вертикальных восходящих потоках. Схема предусматривает применение специальных способов и аппаратов для обогащения слюд. Для разделения по форме крупных фракций (-20+10 мм) - щелевой сепаратор, для получения концентратов из руды крупностью менее 5 мм - гидравлический сепаратор, для классификации материала на машинные классы - барабанные грохоты. По созданной технологии для переработки забалансовых слюдяных руд выделены концентраты с содержанием слюды 97-100% при извлечении 65-70%, показана возможность доизвлечения слюды флотацией из материала крупностью менее 0,16 мм, что дает прирост извлечения до 80-90%.

Разработанная технология, при ее внедрении в производство, является экологически безопасной. Она основана на использовании мокрых гравитационных процессов обогащения, исключающих попадание загрязняющих примесей в открытые водоемы и в отличие от известных технологий, которые в основном используют сухие способы обогащения и флотацию, имеет экологические преимущества:

- отсутствие сушки всей руды перед обогащением, что исключает установку сложных аспирационных систем в производственных помещениях, где будет расположено основное технологическое оборудование по производству слюдяной продукции из техногенных отвалов;

- улучшение культуры производства из-за отсутствия запыленности рабочих мест, что не потребует дополнительных мероприятий по очистке и обеспыливанию окружающего воздуха. Динамика мирового спроса на слюду определяется преимущественно конъюнктурой в электротехнической промышленности (электроизоляционные материалы), автомобилестроении (резинотехнические изделия, лакокрасочные материалы) и строительстве (отделочные материалы) - основных отраслях - конечных потребителях этого минерала. Темпы роста слюдяной продукции в России для производства электрооборудования, лакокрасочной промышленности, косметики и других областей промышленности сохраняются на уровне 5-6% в год и, соответственно, растет спрос на слюдяную продукцию.

Комплексное использование и вовлечение в переработку минерального сырья является перспективным направлением решения экологических и экономических проблем развития промышленных регионов. При его реализации первостепенное значение приобретает анализ пригодности минерального вещества отходов к получению новых видов товарной продукции.

Одним из перспективных направлений применения мелкоразмерной слюды является использование ее в качестве наполнителя при производстве различных пигментов, пластмассы. Для этого были выполнены исследования по расщеплению слюд различными способами, что давало возможность после измельчения предварительно расщепленной слюды получать молотую слюду с высоким характеристическим отношением. Из рассмотренных способов наиболее эффективным оказалась электрохимическая обработка, которая позволяла без применения вредных веществ добиваться высоких значений характеристического отношения чешуек молотой слюды.

На основе совместных исследований Горного института и Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН разработана технология получения перламутровых пигментов (ПП) из отходов слюдяного производства[3].

Разработанный способ синтеза пигментированных слюд включает: безреагентное электрохимическое расщепление слюды в электролизерах специальной конструкции, измельчение расщепленного продукта в центробежной мельнице, классификацию слюд на заданные фракции, а также нанесение на поверхность выделенных фракций слюды диоксида титана с последующим его закреплением. Данный способ получения ПП характеризуется малыми энергозатратами, не требует специальных окислителей и экологически более безопасна, нежели известные существующие способы.

Перламутровые пигменты на основе диоксида титана и слюд приобрели широкое применение благодаря отсутствию токсичности и высоким декоративным свойствам. Широкая цветовая гамма оттенков, разнообразная дисперсность, высокие технические характеристики, приобретенные за счет носителя, позволяют использовать перламутровые пигменты в производстве специальных лакокрасочных материалов, полиграфических красок, отделочных материалов (обои, плитки), а также различных косметических средств (шампуни, губные помады, тени и т.д.).

Таким образом, можно предложить разработанную технологию получения мелкоразмерных слюд из существующих отвалов рудников. Это позволит получить дешевый вид слюдяной продукции для целевого использования и получения молотых слюд для различных отраслей промышленности, включая молотые слюды с высоким ХАО, пригодные, в частности, для получения перламутровых пигментов.

ЛИТЕРАТУРА

1.Геолого-экономическая оценка целесообразности использования техногенных отвалов флогопита в районе деятельности ОАО ‘‘Ковдорслюда’’. Отчет о научно-исследовательской работе по хоздоговору №12/01 с Комитетом природных ресурсов по Мурманской области, 2002. – 49 с.

2.Гершенкоп А.Ш., Хохуля М.С. Совершенствование техники и технологии комплексного обогащения слюдосодержащих руд. Отчет по теме 5-82-3218 Горный институт КНЦ АН СССР, Апатиты, 1985. 228с.

3.Л.Г. Герасимова. Пигменты и наполнители из природного титансодержащего сырья и техногенных отходов. Апатиты: Изд. КНЦ РАН.-2001.-100с.

С анализом российского рынка слюды Вы можете познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок слюды в России».

Гершенкоп А.Ш., Хохуля М.С., Конторина Т.А.
Горный институт Кольского научного центра

http://www.kolasc.net.ru/