четверг, 27 марта 2025 
Фото: Натальи Черновой
19 марта научно-исследовательский центр по изучению руд перспективной добычи отметил первый год со дня открытия. О причинах его создания, организационных и кадровых вопросах мы рассказали на прошлой неделе. Сегодня подробнее остановимся на процессе обогащения. Автор текста – Наталья Чернова.
Три последовательных и взаимосвязанных ступеньки работы научно-исследовательского центра по изучению апатит-нефелиновых руд перспективной добычи: характеристика образцов руды, оценка ее обогатимости, анализ конечных продуктов. Основная часть сотрудников нового центра – представители Геологического и Горного институтов КНЦ РАН. Геологическая группа проводит анализ и описание кернов руды, из которых формируется технологическая проба для оценки обогатимости, определяет взаимоотношение апатита с другими минералами и особенности руды, которые могут оказать влияние на флотационный процесс. Сектор технологической минералогии изучает продукты флотации труднообогатимой руды в тех случаях, когда не получаются требуемые показатели качества концентрата и извлечения в него апатита. Непосредственно изучение обогатимости проб руды, оценку собирательной способности реагентов, подбор оптимального реагентного режима проводят сотрудники лаборатории флотационных реагентов и обогащения комплексных руд Горного института.
Галина Митрофанова, руководитель Лаборатории – один из главных исполнителей по договору. Мы беседуем с ней у стенда в холле здания НИЦ, который очень детально описывает все этапы работы центра.
– Наша главная задача – изучение проб перспективной добычи апатит-нефелиновой руды на обогатимость, – рассказывает Галина Викторовна. – То есть руда, которую мы сейчас исследуем, попадет на фабрики спустя 3-5 лет.
По результатам наших исследований будет проведено геолого-технологическое картирование. Если ранее модель месторождения включала лишь информационные данныео минеральном и химическом составе, сейчас к этим сведениям добавятся еще и технологические свойства данной пробы, учитывающие показатели получения апатитового концентрата. В результате мы получим модель месторождения с прогнозируемыми свойствами по обогатимости для каждого конкретного рудного блока. И когда этот блок придет на фабрику, у технолога под рукой будет карта пробы из общей базы данных, он будет понимать, какие примерно показатели сможет получить из этой руды, какие с ней могут быть трудности, подводные камни. Например, какая-то проба в целом плохо обогащается или требует повышенного расхода депрессора, – тут работник фабрики сможет оперативно принимать решения, чтобы скорректировать показатели работы.
Кроме того, мы проводим поиск причин плохой обогатимости, изучаем, почему возникают изменения в условиях флотации, например, увеличение показателя рН или повышение содержания мешающих ионов... Понятно, что все это связано с минеральным составом руды, но важно знать, за счет каких минералов и в каких случаях это наблюдается.
– Отчего изменяется состав руды?
– Во-первых, сегодня мы изучаем образцы с более глубоких горизонтов залегания. На первых этапах разработки Хибин считалось, что сумма апатита и нефелина в хорошей руде должна быть в районе 70 процентов, все остальное примеси. Сейчас мы получаем образцы руды с суммой апатита и нефелина в районе 45-50 процентов.
Всегда считалось, что апатит-нефелиновая руда легкообогатима, потому что эти два минерала сильно отличаются по своим флотационным свойствам от сопутствующих компонентов, разделение основных минералов в руде было достаточно простым. Сейчас, когда доля других минералов возросла, они оказывают непосредственное влияние, начинают попадать в концентрат, поэтому требуется использование более селективных реагентов при флотации.
Во-вторых, есть еще руды из зон разрушения, минералы которыхпретерпевают вторичные изменения, в образцах мы видимнабор новых минералов, а значит, руды из таких зон имеют свои особенности при обогащении.
– Из каких основных компонентов состоит апатит-нефелиновая руда? И все ли они интересны промышленности?
– На заре освоения Хибинских месторождений была разработана технология комплексного обогащения апатит-нефелиновой руды с получением пяти концентратов: апатитового, нефелинового, сфенового, эгиринового и тинаномагнетитового. Последовательность операций определена в соответствии со свойствами разделяемых минералов. Сегодня принципиально ничего не поменялось, основные приемы работы с рудой те же, однако меняется состав собирательной смеси, может быть иным количество операций.
Апатит флотируется сразу, а вот нефелин очень гидрофильный материал, для получения нефелинового концентрата используется обратная флотация, когда флотируется все остальное, а нефелин остается в камере. Титаномагнетит также остается в камерном продукте, он тяжелый. Сейчас титаномагнетита в руде мало, но если мы хотим получить чистый нефелиновый концентрат, титаномагнетит надо выделять магнитной сепарацией перед стадией нефелиновой флотации.
Что касается сфенового и эгиринового концентратов, производить их можно, но встает вопрос экономической целесообразности. Например, желаемый полезный компонент можно получить из другого вида сырья, с более высоким его содержанием, или с меньшими затратами. Или технологии дальнейшей переработки более эффективные. Хотя сотрудники ИХТРЭМС много над этой тематикой трудились, были разработаны способы очистки концентратов от примесей, схемы переработки этих концентратов с получением широкого ряда продуктов. Возьмем сфен – ученые Института химии разработали способы получения из него сорбентов для очистки от тяжелых металлов и обезвреживания жидких радиоактивных отходов, дубителя для кожевенного производства, пигмента для красок. Сфен можно рассматривать как сырье для получения титана и титансодержащих продуктов. При этом оксида титана в нем до 40 процентов. Но есть минералы с более высоким содержанием оксида титана, такие как перовскит, в котором его 55 процентов. Из чего мы получим больше продукта?
Или возьмем титаномагнетит, состоящий из титана и железа. Если получать из него железо, то высокое содержание титана в руде – плохо, причем по сравнению с магнетитом, содержание железа в титаномагнетите ниже. Но сегодня возник интерес к титаномагнетитовому сырью с точки зрения получения из него не железа, а именно титана. Во-первых, технологии переработки развиваются, во-вторых, свои правила диктуют ситуации экономическая и политическая. Когда мы рискуем остаться без собственного сырья, начинаем более внимательно рассматривать свои ресурсы. И у нас есть огромный плюс: все основные затраты на добычу и измельчение руды уже состоялись. Вся прелесть комплексного обогащения руд в том, что все затраты можно распределить на большее количество продуктов и, соответственно, их себестоимость будет не столь велика, как если начинать разрабатывать с нуля какое-то месторождение только ради одного минерала, допустим, титаномагнетита.
– Здесь у нас речь о переработке хвостовых отвалов?
– Да, наша лаборатория отбирала пробы пляжей хвостохранилища с разных горизонтов, исследовали их на комплексную обогатимость и получали из них все пять концентратов. Цепочка та же самая, меняются лишь некоторые условия операций обогащения и реагенты.
Наши исследования показали, что нижние горизонты хвостов более богаты P2O5, потому что формировались при переработке более богатых руд. Содержание пятиокиси фосфора в них в районе 3-4 процентов, а сейчас мы иногда руду с таким содержанием проверяем на обогатимость. Думаю, переработка хвостов – вопрос не столь далекого будущего. Сложность лишь только в том, что хвостохранилище действующее, пополняемое.
Примеры вовлечения в переработку так называемых техногенных месторождений имеются. Возьмем Ковдорский ГОК: там из апатит-магнетитовых руд извлекали поначалу только магнетит и, по сути, питание апатитовой флотации лежало в хвостах. Они были богаты по Р2О5, практически как руда. Сейчас на обогатительной фабрике в Ковдоре получают три продукта обогащения – магнетит, апатит и бадделеит, — а первое поле хвостов достаточно легко переработали.
Кстати, о титансодержащих материалах из продуктов обогащения апатит-нефелиновой руды говорят все чаще. Промышленно из них можно производить не только сорбенты и дубители для кож, но и сварочные электроды, строительные материалы, в том числе самоочищающиеся бетоны, использовать диоксид титана можно для производства терморегулируемого клея и герметиков в аэрокосмической отрасли.
– Параллельно в НИЦ обогащения идут работы по исследованию новых реагентов, и они напрямую связаны с импортозамещением, – говорит Галина Митрофанова. – Наша лаборатория, которая существует со дня основания Горного института, всегда занималась разработкой флотационных реагентов, у нас достаточно много еще советских авторских свидетельств. И хотя переход от патента к производству небыстрый, были такие реагенты по нашим разработкам, которые внедряли и использовали на Ковдорском ГОКе, в объединении «Апатит». Был очень успешный реагент, массовому производству которого помешала перестройка. Сейчас в этом направлении начинается более активная работа, появляются отечественные аналоги зарубежных собирателей. Мы сотрудничаем с фирмами в России, которые занимаются синтезом, имеют промышленные и технологические возможности для производства необходимой горнорудной отрасли продукции. И работоспособность новых реагентов мы также проверяем в новом центре.
