Горнохимическое сырье

Добыча и переработка горно-химического сырья

Автоматизация процессов отбора, доставки, подготовки и анализа представительных проб (химического, минералогического и гранулометрического) позволяет значительно повысить достоверность контроля при решении следующих задач:

Анализ руд для прогнозной разведки, подсчета запасов, управления добычей и переработкой в режиме усреднения, и по технологическим сортам
Оперативное управление процессами обогащения и последующего передела
Расчет товарного баланса
Аттестация партии товарных концентратов по качеству
Контроль исследовательских проб для совершенствования технологии
Сокращение потерь производства благодаря увеличению частоты анализов и качества контроля
Сохранение оригиналов проанализированных проб сформированных партий для разрешения спорных ситуаций

Автоматизированный процесс отбора проб

Объем опробования на многих современных предприятиях может составлять до сотни тысяч проб в год. Отбираемые пробы в зависимости от стадии технологического процесса могут быть:

Жидкими (пульпа, шламовые продукты)
Твердыми сыпучими (руда, концентрат, порошки)
Твердыми монолитными (спеки, шлаки)

Отбор проб может осуществляться:

На конвейерах и пересыпах циклов дробления и измельчения, фильтрации, отгрузки
На переливах, из труб пульпопроводов, из желобов
Из хвостов производства
Из готовой продукции

Основное требование, предъявляемое к устройствам пробоотбора — представительность формируемой пробы, которая зависит от конструкции и технических параметров пробоотборника, режимов его работы, рассчитываемых в соответствии с параметрами технологического потока и требованиями ГОСТ, ISO, ISTM, DIN.

При необходимости в систему АСАК может быть включена дополнительная функция измерения влажности пробы.

Термо Техно проектирует, монтирует и запускает в работу системы пробоотбора с автоматической доставкой проб (пневмопочтой) как в составе автоматизированных систем аналитического контроля (АСАК), так и для построения локальных систем оперативного и балансового опробования

Автоматическая доставка пробы

Использование высокоскоростной и надежной пневмопочты на обогатительных фабриках и металлургических предприятиях – это эффективный способ автоматизировать и ускорить передачу проб в лабораторию.

При внедрении эффективной системы доставки проб необходимо учитывать сложную логистику движения между многочисленными точками отправки и доставки, разнообразие видов проб и участие персонала в процессе упаковки и распаковки проб.

Автоматизированная доставка проб внутри АСАК позволяет значительно повысить оперативность управления технологическими процессами.

Автоматизированная подготовка пробы

Многие задачи в аналитической химии требуют больших затрат времени для подготовки пробы к проведению анализа. Персонал лаборатории часто имеет дело с сильными кислотами и ядовитыми реактивами. Автоматизация ручных лабораторных операций позволяет значительно оптимизировать качество анализа.

Для проведения элементного и фазового анализа необходимо обеспечить должную подготовку пробы. Проба должна быть измельчена до определенной крупности и спрессована под определенным давлением для обеспечения воспроизводимой плотности пробы.

Метод пробоподготовки и выбор аппаратного решения будет оптимизирован под Ваши задачи – в зависимости от типа анализируемых материалов, необходимой скорости подготовки, и запланированного бюджета.

Автоматизированный анализ проб

Анализ пробы различными методами может быть дополнен автоматизированными системами отбора, доставки и подготовки пробы.

Анализ методом Мокрой Химии

Минимизация риска и возможных несчастных случаев достигается за счет автоматизации ручных операций, благодаря минимизации контакта персонала лаборатории с опасными материалами.

Автоматизированная система анализа методом мокрой химии выполняет многоэлементный (до 10 элементов) анализ после выполнения полного процесса подготовки образцов.

Совместно с нашим партнером — компанией Нукомат, (Nucomat, Бельгия) мы разрабатываеми внедряем автоматизированные системы для анализа рудных материалов, образцов из окружающей среды, для решения исследовательских задач, контроля технологии и управления качеством.

Важными принципами данной системы автоматизации анализа мокрой химией являются: несопровождаемый процесс, использование нескольких методов анализа – «исходная проба на входе и достоверный результат на выходе».

Рентгенофлуоресцентный анализ

Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) позволяет определять содержание большинства элементов периодической системы (B — U), хотя для прецизионного определения легких элементов (B-O) могут потребоваться специальные приемы пробоподготовки. РФА оптимален для определения макрокомпонентов (включая прямое определение элементов матрицы).

Нижний предел обнаружения в РФА составляют 0.5 — 15 ppm в зависимости от элемента, матрицы и характеристик спектрометра. РФА может применяться для анализа жидких и твердых проб, причем твердые пробы обычно измеряют в компактном состоянии (спрессованные порошки, плавленые диски, обработанные фрагменты металла).

РФА, благодаря простоте аппаратного оформления и пробоподготовки, универсальности и экпрессности (время измерения от 15 с до 15 мин) является одним из наиболее распространенных аналитических методов в АСАК.

Совместное использование данных рентгенофлуоресцентного и рентенофазового анализа позволяет определять в том числе и состояние анализируемых элементов в образце.

Фазовый (минералогический) анализ

Рентгенофазовый анализ используют для идентификации и количественного определения кристаллических фаз.

Современные приборы позволяют регистрировать дифрактограммы за сравнительно короткое время (5-15 мин), измерения интенсивностей отдельных рефлексов осуществляются еще быстрее (10 — 120 с).

Для определения содержания кристаллических фаз применяют как методы, основанные на построении калибровочных кривых, так и полнопрофильные методы, моделирующие полную дифрактограмму.

Проподготовка для рентгенофазового анализа обычно включает в себя истирание порошковой пробы, иногда с последующим прессованием. Пределы обнаружения кристаллических фаз обычно лежат в диапазоне 0,05-1,0%. Наиболее часто рентгенофазовый анализ (в т.ч. в автоматизированном варианте) используют в цементной промышленности, на горно-обогатительных комбинатах и т.п.

Гранулометрический анализ

Контроль гранулометрического состава образцов является очень важным инструментом для управления технологическим процессом в таких областях промышленности, как обогащение руд, цементная промышленность, производство стекла и керамики, минеральных удобрений и т.д.

Методы измерения размера частиц не так универсальны, как рентгенофлуоресцентный анализ, поэтому в зависимости от приложения могут использоваться не только разные приборы, но и разные методы: лазерная дифракция, динамический анализ изображений, спектроскопия акустического затухания.

Опытные специалисты отдела научно-методической поддержки ГК Термо Техно помогут подобрать оптимальный прибор из линейки с общим диапазоном измерений от 0.5 мкм до 15 мм и сконфигурировать его под конкретные производственные задачи.

Все приборы могут использоваться как в лабораторном варианте, так и включаться в системы автоматизации.

Пробоподготовка для гранулометрического анализа обычно включает в себя процессы высушивания пробы пульпы, разрушения комков порошка и сокращения объема пробы путем деления.

Горнохимическое сырье США

Фосфориты. США обладают крупнейшими ресурсами Р 2 О 5 (23.7% мировых). Ресурсы бассейна Скалистых гор в США по некоторым оценкам составляют 7.55 млрд т P2O5, другие источники дают меньшие значения. В недрах США сосредоточено 6.1% мировых общих запасов фосфора.

По запасам фосфоритов страна занимает 2-е место в мире (после Марокко, 2003). Осн. запасы фосфоритов в США (95%) сосредоточены в двух крупных фосфоритоносних регионах в Восточно-Американской фосфоритоносний провинции (штаты Флорида, Сев. и Вост. Каролина) и Скалистых горах (штаты Айдахо, Юта, Вайоминг, Монтана).

Перспективы увеличения запасов фосфоритов в США связаны с бас. Атлантической береговой равнины.

Калийные соли. США обладают значительными запасами калийных солей, заключенным в осадочных родов., А также в отложениях соленосных озер и озерных рассолах. Ресурсы калийных солей в стране оцениваются в 6 млрд т. Руды залегают сравнительно глубоко — в интервале от 1830 м до 3050 м.

На тер. США известно три крупных соленосных бассейна: Делавэрском, Парадокс (штаты Юта, Колорадо) и Уиллстонський на границе с Канадой (штаты Монтана, Сев. и Вост. Дакота). С соленосных озер крупнейшими являются Большое Соленое оз. (Шт. Юта) и оз. Сьорлс (Калифорния). Осн. запасы калийных солей сосредоточены на Карлсбадському родов. Делаверского бас.

Природная сода. США имеют значительные запасы природной соды. Ископаемая сода (трона), имеющая пром. значение, известная в составе эоценовой толще Грин-Ривер (Виргиния). Природную соду добывают из озер шт. Калифорния (Сьорлс и проч.).

Бор. По запасам борных руд США занимают одно из ведущих мест в мире. Осн. родов. борных руд известны на юге Калифорнии, где они локализуются в вулканогенно-осадочных озерных отложениях неогена. Всего в стране и в зап. мире родов. Борон в пустыне Мохаве (Мохейв) имеет запасы ок. 130 млн т руды (35 млн т В2О3), составленной натриевыми гидратами. Руды залегают на глубь. 40-340 м.

Флюорит. США имеют существенные запасы флюорита, который содержится в числ. мелких родов. в разных р-нах страны. Родов. представлены разнообразными геол.-пром. типами. В целом по родов. страны сэр. содержание флюорита составляет ок. 37%. Флюорит распространен также в комплексных свинцово-цинковых, олово-вольфрамовых, молибденовых, ридкиснометаличних и проч. рудах.

Сера. По запасам самородной серы США занимают одно из ведущих мест в мире. Осн. пром. тип родов. — Инфильтрационная-метасоматические. Родов. приурочены к ангидридвмисних пород (эвапоритов) в осадочных отложениях перми (шт.

Техас), а также к ангидритовых залежей мезозоя-кайнозоя (шт. Луизиана). Подчиненное значение имеют небольшие вулканические родов. самородной серы в штатах Калифорния и Невада. Больше родов.

Растлер-Хиллс (Растлер-Спрингс) в Техасе с запасами 60 млн т при содержании S 15-18%.

Барит. По запасам барита США занимают 3-е место в мире (после Казахстана и Китая, 1999). Прогнозные ресурсы барита категорий Р1 + Р2 составляют 150 млн т [Mineral Commodity Summaries —

gov/minerals/ ]. Основные баритовые месторождения США сосредоточены в шт. Невада, где разрабатываются как пластовые, так и жильные залежи. Крупнейшие из них — Грейстоун-Майн, Аргента-Майн, Маунтин-Спрингс, Росси-Майн.

Главные типы месторождений: стратиформни (ок. 50% запасов), жильный (30%) и остаточный (20%). По другим данным ок. 80% разведанных запасов барита приходится на стратиформни родов., Ок. 20% — на жильные. Стратиформни родов. относятся к сер.

палеозоя, локализованные в кремнисто-сланцевых толщах и представленные пластовыми телами мощностью 1-15 м при площади в дек. км ?, содержание барита достигает 50-95%. Крупнейшие родов. известные в шт. Невада, мелкие — в штатах Арканзас, Калифорния, Джорджия и Миссури. Жильные родов.

включают многочисленные, чаще мелкие скопления барита, связанные с пустотами карстового и иного происхождения в известняках и доломитах ниж. палеозоя. Они распространены в штатах Миссури, Алабама, Вирджиния, Теннесси, Джорджия и проч. Остаточные родов. формировались при эрозии пород, содержащих первичные баритовые тела.

Мощность остаточных залежей от 3-5 м (шт. Миссури) до 50 м (родов. Картерсвилл, шт. Джорджия). барита в рудах в сер. 120-180 кг / м 3.

2. Добыча горнохимического сырья в США

Добыча горнохимического сырья в США очень развит. По важнейшим видам горно-хим. сырья (фосфаты, бораты, сера самородная, барит и проч.) США занимают 1-е место в зап. мире. Основной район добычи фосфоритов (93-95%) — Восточно-Американская фосфоритоносна провинция. Здесь, в штатах Флорида и Сев.

Каролина, на месторождениях фосфоритовых галечников Береговой Атлантического равнины США действует свыше 20 рудников, где добыча ведут открытым способом. Фосфорную руду драглайнами перемещают в зумпфы, где ее размывают. Пульпа трубопроводами передают на збагач.

фабрики для отделения глинистых хвостов на грохотах и в гидроциклонах и обогащения фосфоритов флотацией и КАЛЬЦИНИРУЮЩАЯ обжигом. В Сев. Флориде и Сев. Каролине испытано способ скважинного гидродобычи, что более экономичный, чем открытые разработки, при мощности покрывающих пород более 30-45 г.

Фосфорит открытым способом добывают и в фосфоритоносний провинции Скалистых гор в Сев. штатах. США является крупнейшим в мире продуцентом фосфорного концентрата, на их долю приходится 30-35% его мирового производства.

Время США является крупнейшим в мире продуцентом и одновременно экспортером фосфорных удобрений, на чью долю приходится более 70% мировых продаж удобрения, наибольшим спросом пользуется диаммофос.

В 1990-2000 гг в США состоялся процесс создания вертикально интегрированных комплексов, работающих в горнохимического отрасли.

В частности, крупнейшая в мире компания IMC-Agrico сосредоточила в своих руках все стадии переработки фосфатов и располагает запасы и производство калийных и азотных удобрений, то есть имеет все необходимые компоненты для производства любых видов удобрений. Ее примеру последовали и другие компании из США и Канады.

К 1998 г. большая часть фосфатной промышленности США сосредоточилась в руках нескольких вертикально интегрированных объединений. Среди крупнейших из них IMC Global Inc., Potash Corporation of Saskatchewan Inc. (PCS Inc.), Mulberry Corporation, Agrifos LLC, Monsanto Corporation и Solutia Inc, CF Industries Inc.

, Simplot-Farmland Industries Ltd.Co. (SF Industries) и проч. На рубеже XX-XXI вв. практически вся добыча фосфатов в США контролируется компаниями-переработчиками, 16 из 20 заводов фосфорной кислоты, принадлежащих им работающих на сырье, добываемое на их же рудниках.

Ситуация на рынке фосфатов для продуцентов США в начале XXI века. является неблагоприятной. Крупнейшие экспортеры продукции — Китай, Индия, Австралия — активно развивают свои отрасли, в рамках которых часть североамериканских компаний уже активно действует.

Калийная и каменная соль. В добыче калийных солей доля США среди зап. стран составляла в конце ХХ в. ок. 10%. Основная сырьевая база и г-н добычи — Делавэрском калиеносний бассейн в штатах Нью-Мексико и Техас, а также родов. Кейн-Крик в соленосных бас.

Парадокс в шт. Юта. Источником калийных солей в США также рапа соляных озер. Природный сульфат натрия и комплекс проч. солей (сульфат калия, хлориды магния, лития, брома, натрия, а также бораты) добывают из рассола соляных озер: Большого Соленого оз. (Шт. Юта), оз.

Сьорлс и проч.

По оценке Геологической службы США в 2000 г. (в скобках данные за 1999 г.) в США добыто 1,3 (1,3) млн т калийных солей в пересчете на K В (6-е место после Канады, Беларуси , России, ФРГ, Израиля), в мире за то же время — 25,552 (25,239) млн. т.

В 2000 г. производство товарной каменной соли в США составляло 41 млн. дол., В натуральных единицах — 11,36 тыс. т. [Mining Eng. (USA). — 2001. — 53, № 5. — Р. 38-40].

Природная сода. США производят ок. 90% мировой продукции природной соды, разрабатывая родов. троны. В шт. Вайоминг на крупнейшем подземном руднике «Грин-Ривер» добывают более 3 млн т руды из пластовых залежей троны с галит, расположенных на глуб. 130-1200 г.

В 2000 г. потребление кальцинированной соды в США составил 9,2 млн т [Mining Eng. (USA). — 2001. — 53, № 5. — Р. 38-40].

Добыча боратов в США в конце ХХ в. составляет более 40% общего в западном мире. Крупнейшие родов. расположены на сев. страны в шт. Калифорния, в центре пустыни Мохаве (Креймер, Калико-Даггетт), в Долине Смерти (Фернис-Крик) и в шт. Невада.

Крупнейший в мире рудник «Борин» (родов. Креймер), разрабатывает открытым способом пластовое залежь мощностью 30-60 м керниту, бури, улекситу. Руды обогащают. В 2000 г. потребление в США борных минералов составило более 1 млн т [Mining Eng. (USA). — 2001. — 53, № 5.

Р. 38-40].

По добыче самородной серы США занимают ведущее место среди стран мира. Главный район добычи — Техас-Луизианский и Зах.-Техасский сероносным бассейны, входящих в сероносным провинцию Мексиканского залива. Здесь расположено более 40 крупных родов.

серы, связанных с соляными куполами эксплуатирующих методом Фраша (подземная выплавка). Глубина залегания сероносным тел 7-800 м, мощность до 150 м, в сер. 30-35 м, содержание S в руде 20-25%. Удаление 40-60%. В конце ХХ в.

росло производство восстановленной (регенерированной) серы из сернистых природных горючих газов (штаты Вайоминг, Юта, Монтана и проч.), а также металлургических газов, нефти, кам. угля.

По добыче барита тоже США занимают ведущее место в зап. мире. Основной район разработки родов. барита в США — шт. Невада. Крупнейший рудник «Грейстоун». Многочисленные мелкие родов. жильного и остаточного типа разрабатывают в штатах Арканзас, Теннесси, Калифорния, Миссури, Джорджия и проч.

Добыча флюорита ведется в небольших масштабах. Он сконцентрирован на родов. Кейв-ин-Рок в шт. Иллинойс. Более 90% флюорита США импортируют, в основном из Мексики.

Бром, йод. США — один из ведущих производителей и экспортеров брома в зап. мире (ок. 2/3). Источником получения брома, кроме рассолов соляных озер, есть пластовые воды нефтегазоносных р-нов. Они являются источником получения йода, однако его производство в США сравнительно невелико. Страна является крупным импортером йода.

Источники

Горный энциклопедический словарь, т. 3. / Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Восточный издательский дом, 2004. — 752 с. ISBN 966-7804-78-X