Характеристика и классификация сырья по происхождению, агрегатному состоянию, химической природе
Лекция №1
Характеристика и классификация сырья по происхождению, агрегатному состоянию, химической природе. Использование отходов производства как вторичных материальных ресурсов. Добыча природного сырья, измельчение, обогащение.
План лекции:
1. Характеристика и классификация сырья по происхождению, агрегатному состоянию, химической природе.
2. Использование отходов производства как вторичных материальных ресурсов.
3. Добыча природного сырья, измельчение, обогащение.
Казахстан занимает одно из ведущих мест в мире по величине разведанных запасов природных фосфатов, которые обеспечат сырьем фосфорные производства не менее чем на 100 лет. Крупнейшим отечественным месторождением является фосфоритоносный бассейн Каратау, прогнозные геологоразведочные оценки которого составляют около 15 млрд. тонн руды, или 2.5 млрд. тонн Р2О5.
Он включает 45 месторождений на площади 2.5 тыс. кв. км с центром добычи в г. Жанатас. Основные запасы сосредоточены в шести крупнейших месторождениях южноказахстанского рудного бассейна – Жанатас, Коксу, Кокджон, Аксай, Чулактау и Акджар – и составляют около трети разведанных ресурсов на территории СНГ. Ресурсы фосфатного сырья в Казахстане представлены осадочными фосфоритами. Помимо Каратауских месторождений большие запасы сырья имеются в Актюбинском фосфоритоносном бассейне, расположенном в северо-западном Казахстане, где промышленный пласт представлен желваковыми фосфоритами. Наиболее разведанными являются Чилисайское, Кандагагское, Богдановское и Новоукраинское месторождения. Основными минералами фосфоритной руды являются кварц и фосфат.
Фосфоритные руды бассейна Каратау относятся к группе пластовых микрозернистых фосфоритов и представляют собой плотные плитчатые породы от темно-серого до черного цвета. Они отличаются высокой дисперсностью фосфатного вещества, обусловливающей большую удельную поверхность и более высокую реакционную способностью по сравнению с апатитом. Фосфориты характеризуются также тесным срастанием их с сопутствующими минералами. В рудах присутствуют значительные количества кремнезема и карбонатов. Фосфориты подстилаются кремнистыми породами и перекрываются доломитами.
Рекомендуемые материалы
Минералогический состав руд Каратау неоднороден, фосфатное вещество представлено фторкарбонатапатитом Са10Р5СО23(F,ОН)3 или смесями его с апатитом Са10(РО4)6F2. Доломит и кальцит слагают в основном цемент фосфоритов, образуют микровключения в фосфатных зернах, а также в основной массе фосфатно-кремнистых сланцев и кремней. Минералы нерастворимого остатка (н.о.) представлены главным образом халцедоном и кварцем. Халцедон слагает цемент в кремнистых разностях фосфоритов и образует микровключения в фосфатных зернах. В поверхностных зонах месторождений широко распространена перекристаллизация халцедона в кварц. Незначительное количество кварца присутствует в виде отдельных обломочных зерен. Кроме этого, фосфоритные руды содержат значительные количества других минералов: глауконита, лимонита, магнезиальных силикатов (форстерита), каолина, пирита, сидерита, а также небольшие количества органических примесей.
По техническим требованиям, предъявляемым промышленностью к фосфатному сырью для кислотного и термического методов переработки, руды месторождений бассейна Каратау подразделяются на три основных типа: богатые, рядовые и бедные. Богатые фосфоритные руды развиты в поверхностных зонах месторождений Жанатас, Кокджон и Коксу, содержат в среднем 28÷30% Р2О5, 7÷10% SiО2, 4÷8% СО2, до 2.5÷3.5% МgО, 1÷1.5% Fе2О3, до 1% А12О3. Они пригодны для непосредственно кислотной переработки. Сложены они высококачественными фосфоритами, в незначительном количестве присутствуют халцедон, кварц и карбонаты. Фосфатное вещество в них представлено фторкарбонатапатитом типа франколит. По содержанию МgО богатые руды делятся на низкомагнезиальные, магнезиальные и высокомагнезиальные, содержащие соответственно менее 1.9%, 1.9÷2.4% и более 2.4% МgО.
Рядовые фосфориты содержат 23÷25% Р2О5. Количественные соотношения других компонентов в них не постоянны. Руды месторождений Кокджон и Аксай отличаются повышенной карбонатностью до 8÷10% СО2 и сравнительно низким содержанием кремнезема - 10÷15% SiО2. На месторождениях Чулактау, Жанатас, Коксу развиты карбонатно-кремнистые, кремнистые и пелитоморфно-кремнистые руды, характеризующиеся повышенным содержанием нерастворимого остатка (15÷25%) и меньшей карбонатностью (5÷7% СО2). Для этих руд характерно тонкое взаимопрорастание фосфата с кремнистыми минералами.
Бедные фосфоритные руды (15÷23% Р2О5) представлены кремнисто-фосфатными породами с содержанием 18÷23% Р2О5, 25÷30% SiО2, 5÷7% СО2, 2÷2.5% Fе2О3, 1÷2% А12О3. Кремнисто-сланцевые руды содержат 15÷21% Р2О5 и 30÷40% SiО2. Бедные фосфориты выделены в качестве забалансовых запасов (по содержанию Р2О5 и примесей) на месторождениях Жанатас и Коксу. На месторождении Жанатас они залегают в подошве верхнего и кровле нижнего фосфоритных пластов, в северо-западной части месторождения Коксу слагают верхний фосфоритовый пласт целиком.
Каратауский фосфоритоносный бассейн разрабатывается открытым способом с 1946 года. Пик его разработки пришелся на 80-е годы ХХ века, когда происходил устойчивый подъем фосфорной промышленности. В это десятилетие были освоены верхние слои, обогащенные Р2О5. На месторождении Жанатас на юго-востоке и северо-западе была организована селективная добыча богатых руд поверхностной зоны, идущих без обогащения на кислотную переработку. К началу 90-х годов верхняя фосфоритная пачка на большинстве месторождениях была в основном выработана, т.е. происходило постепенное истощение запасов богатых и рядовых руд, представлявших промышленный пласт. Вместе с тем остался неосвоенным нижний фосфоритный пласт большой мощности на месторождениях Жанатас и Коксу, представленный бедными рудами.
Нижний пласт месторождения Жанатас представлен фосфатно-кремнистой пачкой, сложенной в юго-восточной части в основном окварцованными фосфоритами, содержащими 22÷26% Р2О5 и 28÷33% SiО2. На северо-западе пачка сложена пелитоморфно-кремнистыми фосфоритами с тонкими прослоями фосфатизированных и карбонатизированных кремней, содержащих 15÷20% Р2О5 и до 35÷50% SiО2. Вся глубинная часть руд характеризуется повышенным содержанием карбонатов.
В состав нижнего пласта месторождения Коксу входят нижняя фосфоритная, фосфатно-кремнистая и фосфатно-сланцевая пачки. Нижняя фосфоритная пачка представлена в основном карбонатными фосфоритами состава: 23÷30% Р2О5, 10÷15% н.о., 5÷8% СО2. Фосфатно-кремнистая пачка сложена карбонатно-кремнистыми и кремнистыми фосфоритами состава: 11÷15% Р2О5, 40÷50% н.о., 7÷14% СО2. Фосфатно-сланцевая пачка характеризуется переслаиванием фосфоритов и глинисто-кремнистых сланцев, содержит от 7÷8% до 20÷33% Р2О5 (в среднем 14.7%), 40÷50% н.о. Бедные руды Коксу отличаются повышенным содержанием силикатов.
После глубокого промышленного спада в середине 90-х годов, связанного с нарушением хозяйственных связей в результате распада СССР и неплатежеспособностью предприятий, начиная с 1999 года правительством был взят курс на развитие отрасли фосфатов. В результате привлечения инвестиций был создан ТОО «Казфосфат», объединивший в единое целое комплекс отрасли фосфатов. В итоге в настоящее время стабильно работают и производят продукцию ПК «Новоджамбульский фосфорный завод»; ПК «Завод минеральных удобрений» благодаря непрерывной работе ГХК «Каратау» и ГОК «Жанатас». В связи с исчерпанностью верхнего слоя фосфоритов добыча сырья ГХК «Каратау» в перспективе будет ориентироваться главным образом на разработку нижнего пласта, представленного бедными рудами.
Состав забалансовых руд помимо низкого содержания Р2О5 и высокого - SiО2 характеризуется также повышенным содержанием МgО и полуторных оксидов, что делает непригодным данное сырье для кислотной переработки. Вместе с тем низкосортное фосфатное сырье вследствие его дешевизны и больших запасов является наиболее перспективным и экономически выгодным. Таким образом, вовлечение в производство кормовых и удобрительных фосфатов бедных фосфоритов является на сегодняшний день одной из важнейших задач фосфорной отрасли.
27 Электрические передачи локомотивов - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Контрольные вопросы:
1. Характеристика и классификация сырья фосфоритоносного бассейна Каратау.
2. Методы добычи природного сырья, измельчение, обогащение.
3. Переработка забалансовых руд.
