Полевые шпаты объединяют обширную группу чрезвычайно широко распространенных минералов, по химическому составу представляющих со-бой большую группу алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных окси-дов, главным образом оксидов калия, натрия и кальция. Основным видом по-левошпатового сырья является калиевый полевой шпат (ортоклаз или микро-клин). Реже используются натриевый полевой шпат (альбит), кальциевый по-левой шпат (анортит), и плагиоклаз - изоморфная группа полевых шпатов, крайними членами которой являются альбит и анортит. В последнее время все более широко применяется пегматит - природная смесь полевого шпата и кварца, содержащая не более 30 % кварца.
Усредненный типичный состав полевых шпатов [1] приведен в таблице
1.1.
Таблица 1.1 - Усредненный химический состав полевых шпатов
Оксиды Массовая доля, %
ортоклаз
микроклин альбит анортит
SiO2 64,70 68,70 43,20
AI2O3 18,40 19,50 36,70
CaO - - 20,10
K2O 16,90 - -
Na2O - 11,80 -
Полевошпатовая промышленность в России представлена специализиро-ванными предприятиями (месторождение Лупикков, Приладожский район; Чупинское, Лоуховский район, республика Карелия; месторождение Ёнское - Ковдорский район, Мурманской области, Вишневогорский ГОК - Челябин¬ская область, Малышевское рудоуправление - Свердловская область) и неспе-циализированными предприятиями, выпускающими полевошпатовый концен¬трат из хвостов обогащения - Забайкальский ГОК.
Полевошпатовое сырье добывают также на многочисленных предприя¬тиях местного значения, к которым относятся карьеры по добыче полевошпато - кварцевых песков, пегматита.
Некоторые специализированные предприятия разрабатывают месторож¬дения гранитных пегматитов, получая в результате ручной сортировки чистые разновидности керамического сырья (пегматит, иногда полевой шпат и кварц).
Постоянно возрастающие масштабы и темпы развития народного хозяй¬ства предопределяют рост потребности ряда отраслей промышленности в по¬левошпатовом сырье, являющемся природным источником кремнезема, гли-нозема и окислов щелочных металлов. При этом каждая разновидность поле¬вых шпатов имеет свой круг применения и свои методы, используемые при обогащении [2]. Так, например, обогащение кварц - полевошпатовых пегмати¬тов в основном осуществляется методами флотации, электростатической сепа¬рации и ручной разборки, а нефелин - полевошпатовых руд в большей части электромагнитными и флотационными методами.
При необходимости улучшения качества изделий в производстве кото¬рых используются полевые шпаты (повышение белизны фарфора, удельного сопротивления изоляторов, качества абразивов) промышленность предъявляет повышенные требования к ассортименту и качеству полевошпатовых матери¬алов. В связи с чем, предусмотрены жесткие требования по содержанию же¬леза, кварца, суммы щелочных оксидов и их соотношения, определяющие необходимость создания рациональных технологических схем обогащения с целью получения высококачественных полевошпатовых продуктов для раз¬личных отраслей промышленности.
В целом, для промышленности предпочтительнее полевошпатсодержа¬щие породы с суммой щелочных оксидов К2О +Na20 более 7, с суммой щелоч¬ноземельных оксидов СаО + MgOне более 2, с массовой долей АЪОз более 11 %, с массовой долей SiO2- 63-80 %.
Важнейшим показателем качества полевошпатовых материалов явля¬ется калиевый модуль - отношение весового содержания окиси калия к окиси натрия. По величине этого показателя полевошпатовые материалы подразде¬ляются:
- на высококалиевые (калиевый модуль не менее 3,0), которые являются наиболее высококачественным и дефицитным материалом, используемым в электротехнической и фарфоро - фаянсовой промышленности;
- калиевые (калиевый модуль от 2,0 до 3,0);
- калий-натриевые (калиевый модуль от 0,9 до 2,0);
- натриевые (калиевый модуль не нормируется).
Основной вредной примесью в полевошпатовых материалах является железо. Другой нежелательной примесью является кварц, присутствие кото¬рого в полевошпатовых материалах ограничивает области их применения и приводит к нерациональным затратам при перевозках.
Основным и традиционным источником полевошпатового сырья, осо¬бенно для производства высококачественных полевошпатовых материалов, являются пегматиты. Непостоянный состав этих пород, сложное строение жил и их относительно небольшие размеры обуславливают необходимость тттиро- кого применения ручного труда и использования сложных технологических схем переработки сырья, что, в свою очередь, приводит к высокой себестои¬мости выпускаемых полевошпатовых продуктов. В связи с этим всё большее значение, в том числе и в производстве высококачественных полевошпатовых материалов, приобретают так называемые нетрадиционные виды полевошпа¬тового сырья - граниты, сиениты, аплиты, анортозиты и др.
Еще в 30е годы наиболее целесообразным объектом для организации производства полевого шпата являлись отходы действующих горно-обогати¬тельных предприятий. Одним из таких предприятий являлось Вишневогор-ское редкометалльное рудопроявление. Обогатительная фабрика Вишневогор¬ского ГОКа (Южный Урал) была запроектирована на переработку редкоме- талльных пирохлоровых руд и запущена в эксплуатацию в 1950 году. Технология обогащения хвостов Вишневогорской фабрики с целью получения полевошпатового концентрата была разработана чуть позже в 1956¬1957 гг. институтом «Уралмеханобр», и включала в себя удаление вредных минеральных примесей и доизвлечение минералов редких металлов. В 1993 году в связи с прекращением добычи и обогащения пирохлоровых руд, фаб¬рика перешла только на выпуск полевошпатовых концентратов из руд, добы¬ваемых открытым способом.
Сложность обогащения данного вида сырья заключалась в непостоян¬стве вещественного состава различных жил на месторождении, в связи с чем, испытания на обогатимость проводились отдельно для каждого участка Виш¬невогорского месторождения: определялись режимы работы обогатительного оборудования, выбор и расход реагентов для флотации, учитывалась возмож¬ность получения конкретного вида продукции. В процессе изучения установ¬лено, что к данному виду сырья применение какой-либо единой технологии невозможно.
Большой разброс по значениям массовой доли минералов в руде различ¬ных участков Вишневогорского месторождения (7 участков) виден из таб¬лицы 1.2.
Таблица 1.2 - Результаты минералогического анализа руд Вишневогорского месторождения
Минерал Диапазон значений м. д. по участкам, % Массовая доля (м. д.) минерала в руде в среднем по участкам, %
Полевой шпат (микроклин, альбит) 62,67-93,72 78,34
Слюда (биотит) 0,072-13,76 5,71
Эгирин, роговая обманка 0,004-25,88 5,43
Нефелин 0,00-20,00 4,05
Кальцит 0,00-15,50 2,97
Бурый железняк (лимонит, гётит) 0,043-7,35 1,14
Полевой шпат серицитизированный 0,00-6,70 0,85
Прочие рудные минералы (магнетит, ильменит, ильменорутил, пирохлор, апатит, циркон и др.) - 1,51
Итого 100,00
Основные породообразующие минералы представлены микроклином, альбитом, нефелином, кальцитом, биотитом, рудные - ильменитом, магнети¬том, пирохлором, цирконом и пр. [3]. Химический анализ исследуемых проб приведен в таблице 1.3, где видно, что руда богата по содержанию AI2O3и суммарному содержанию Na2O+K2O, практически отсутствует кварц.
Таблица 1.3 - Результаты химического анализа проб исследуемого сырья Вишневогорского месторождения
Оксиды Массовая доля, %
Fe2O3 3,12-3,27
SiO2 56,30-56,60
AI2O3 19,46-20,10
Na2O+K2O 11,92-12,10
Первоначально технология обогащения Вишневогорского ГОКа была ориентирована на получение из исходного сырья редкометалльных концентра¬тов, поэтому все технологические процессы были настроены на выделение пи¬рохлора.
