Обогащение вермикулитовых руд Караузякского месторождения республики Каракалпакистан

DOI: 10.32743/UniTech.2021.84.3-1.78-81

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены вопросы эффективного обогащения вермикулитовых руд Караузякского месторождения, целью которого является получение сырья для теплоизоляционного и облицовочного плитка.

ABSTRACT

The article deals with the issues of effective enrichment of vermiculite ores of the Karauzyaksky deposit, the purpose of which is to obtain raw materials for heat-insulating and facing tiles.

Ключевые слова: вермикулит, дробление, грохочение, обжиг, воздушная сепарация, вспучивание, теплоизоляция.

Keywords: vermiculite, crushing, screening, roasting, air separation, swelling, thermal insulation.

К вермикулитам относят группу слоистых магнезиально-алюминиевых и магнезиально-железистых алюмосиликатов, имеющих в своей кристаллической структуре слой молекул воды. Основному свойству природного вермикулита, определяющего его промышленную ценность, является способность вспучиваться при обжиге в интервале температур 600-1200°С с увеличением его объема в 8-12 раз (иногда в 30 раз). Вспученный вермикулит является сыпучим, легким высокопористым материалом и представляет собой чешуйчатые частицы серебристого или золотистого цвета. Он обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, нетоксичен, без запаха. Плотность вспученного вермикулита при крупности зерен 5-15мм составляет 90-160 кг/м³, для более мелких зерен – до 200 кг/м³.

Как показывает мировая практика, вермикулит является простым и эффективным теплоизоляционным материалом. Он успешно может применяться в качестве несгораемого насыпного утеплителя для теплоизоляции наружных стен, чердачных перекрытий, полов. Важным преимуществом вспученного вермикулита является то, что он обладает текучестью, которая делает возможным заполнение пустот неправильной формы. Его добавляют в строительные растворы и бетоны, что делает их более легкими.

Наиболее перспективными месторождениями вермикулита в Узбекистане является Караузякское месторождение. Минералы пустой породы в преобладающем количестве представлены оливином, пироксеном, кальцитом, магнетитом, апатитом, гидроксидами железа и др. Среднее содержание вермикулита в рудах 30-35 %. Химический состав вермикулитовой руды Караузякского месторождения приведено в табл. 1

Важнейшей целью технологического процесса обогащения вермикулитовой руды является увеличение содержания кристаллов за счет уменьшения содержания пустой породы и посторонних примесей. При этом кристаллы руды в процессе обработки не должны разрушаться.

Таблица 1.

Химический состав вермикулитовой руды

Рисунок 1.Технологическая схема обогащения вермикулитовых руд

При обогащении вермикулитовых руд Караузякского месторождения в процессе переработки руды образуются частицы вермикулита, которые размерами, формой и весом не отличаются от песка, поэтому выделять их не удается. На рис. 1 показана технологическая схема обогащения вермикулитовой руды Караузякского месторождения. Руда проходит дробление, грохочение, сушку, обжиг и воздушную сепарацию. Во время обжига частицы вермикулита вспучиваются неодинаково: более мелкие нагреваются скорее и вспучиваются сильнее, а более крупные нагреваются медленнее и слабее увеличиваются в объеме. Для равномерного вспучивания частиц вермикулит перед обжигом подвергается дроблению и грохочению, чтобы получить однородные по величине зерна.Обжиг является главным процессом производства вспученного вермикулита.

Полученный таким образом вспученный вермикулит подвергнут термическому анализу. Термический анализ – это группа аналитических методов, в которых физические свойства или химические реакции вещества измеряют как функцию температуры. В данную группу методов включены следующие методы: дифференциальный термогравиметрический анализ (ДТГ), термогравиметрический анализ (ТГ), дифференциальная сканирующая
калориметрия (ДСК).

ДТА и ДСК являются двумя тесно связанными методами, в которых исследуемый материал обычно подвергается запрограммированному изменению температуры для изучения термических эффектов в материале. Таким образом, можно найти температуру, при которой любой объект либо поглощает, либо выделяет тепло. Это позволяет определить, например, температуру фазовых переходов и порядок химических реакций.

На рис.2А представлен термогравиметрический анализ (ТГА) вермикулитового огарка, в котором представляет изменение массы в зависимости от температуры. Показано, что в интервале температур от 344°С  до 498°С, вес образца увеличивается на 0,89%, затем начинается резкое уменьшение массы на 1,94%  до температуры 606°С. Далее образец медленно начинает набирать вес, увеличивая скорость. При этом общее увеличение массы до 924°С составляет 5,73%. Далее наблюдается уменьшение массы на 3,13% до 1000°С.

Рисунок 2. Кривые термического анализа Вермикулитового огарка

Как видно из кривых ДТГ (рис. 2В), при температуре 498°С начинается пик потери массы, в котором представляется в интенсивном выделении тепловой энергии (рис. 2С), что свидетельствует о реакции горения (экзотермическая реакция). Потери массы при температурах 564°С и 717°С проявляются со слабым тепловыделением. Также наблюдается интенсивный пик увеличения массы при температуре 836°С, что представляется  интенсивным тепловыделением, которая связана с реакциями окисления.

Таким образом, термический анализ вермикулитового концентрата до температуры 1000°С показывает, что при нагреве огарок набирает вес на 2-3%. В интервале температур от 497°С до 619°С наблюдается потеря массы. Однако увеличение массы намного больше, чем уменьшения. Вспучивание вермикулита зависит от скорости повышения температуры и предельного значения ее при обжиге: чем быстрее и полнее происходит дегидратация вермикулита, тем сильнее расщепляются слюдяные пластинки, тем меньший объемный вес имеет продукт обжига, тем лучше его качество. После такой обработки образуется вермикулит с содержанием 85-95%. Обогащенный таким образом вермикулит является сырьём для получения теплоизоляционного и облицовочного плитка.

Список литературы:

1. Ахтамов Ф.Э., Арипов А.Р. Обогащение вермикулитовых руд.  Материалы республиканской научно-технической конференции «Ӯзбекистон олимлари ва ёшларининг инновацион илмий-амалий тадқиқотлари" Тошкент-2021, 25-февраль.
2. Курбанбаев Ш.Э., Мирзаев С.З., Авдиевич В.Н., Усманов М.Х. Разработка эффективных составов для получения пожаробезопасных конструкционно-теплоизоляционных материалов на основе вспученных вермикулитов // Научно-технический журнал ФерПИ. – Фергана, 2015. – Том 19, – №3. – С. 64-69.
3. Hasanov A.S., Tolibov B.I., Vokhidov B.R. Evaluation of operated roasting furnace operating for sulphide materials // Proceedings of international conference on Integrated innovative development of Zarafshan region: achievements, challenges and prospects, –Navoi, 26-27 October 2017. –P117-121
4. Азимов О.А., Ананьев П.П., Наумов К.И. Теоретическое обоснование влияния импульсной электромагнитной обработки на изменение удельной поверхности материала в процессе измельчения // Деп. рук. №725, 5с. 23.09.2009г. // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2009.
5. Hasanov A.S., Tolibov B.I., Pirnazarov F.G. Advantages of low-temperature roasting of molybdenum cakes // International scientific-practical conference on the theme: «International science review of the problems and prospects of modern science and education». - Boston, USA: 2019. - P. 17-18.
6. Азимов О.А. Экспериментальное обоснование режимов импульсного электромагнитного разупрочнения кварца // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2009. – №12. – С.161-167.
7. Хасанов А.С., Толибов Б.И. Совершенствование использования тепла при плавильных и обжиговых процессах в металлургии // Горный вестник Узбекистана. - 2018. - №3. - С. 85-92.
8. Хасанов А.С., Толибов Б.И. Обжиг молибденовых кеков в печи нового типа для интенсивного обжига // Горный вестник Узбекистана. - 2018. - №4. - С. 131-135.
9. Хасанов А. С., Толибов Б. И. Исследование возможности процесса окисления сульфидных материалов в печи для интенсивного обжига // Горный журнал №9, 2018. –C85-89.
10. Хасанов А.С., Толибов Б.И. Теоретические основы термодинамики окислительного обжига сульфидных материалов// Композиционные материалы. – Ташкент, 2019. – №1. –С. 14-17.
11. Толибов Б.И. Исследование процесса окислительного обжига золотосодержащих сульфидных материалов для разработки оптимального режима. // Евразийский союз ученых #5 (74), 2020. –С41-49 DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2020.4.74.756
12. Вохидов Б.Р., Хамидов Р.А., Буронов А.Б., Исаев А.Н., Иботов Б.О. Проблема переработки техногенных отходов и переход к безотходной технологии // Нефть ва газ комплексида бурғилаш, қазиб олиш ва қайта ишлаш жараёнларининг замонавий технологиялари. – Қарши, 2018. – С.629-632.