Уразова Ю. В., младший научный сотрудник лаборатории обогащения руд, отдел обогащения минерального сырья АО «Иргиредмет»
Тиунов М. Ю., заведующий группой обогащения руд редких и редкоземельных металлов АО «Иргиредмет»
Федотов Е. Н., младший научный сотрудник лаборатории обогащения руд, отдел обогащения минерального сырья АО «Иргиредмет»
Чикин А. Ю., д-р техн. наук, профессор ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет»
В России основная часть ресурсов вольфрама сосредоточена в месторождениях с бедными рудами, при этом к получаемому из них концентрату предъявляются достаточно высокие требования. Это определяет особенности современных технологий обогащения вольфрамсодержащего сырья и необходимость их совершенствования для повышения эффективности и качества продукта.
Ресурсы и месторождения вольфрама
Вольфрам — важный металл, который используется в различных отраслях промышленности, таких как металлургия, электроника, производство стали и красителей.
В мире насчитывается более 20 содержащих вольфрам минералов, но особую промышленную ценность представляют минералы группы вольфрамита, шеелита и молибдошеелита.
Россия обладает значительными запасами вольфрама, которые оцениваются в 2,6 млн т (оксида вольфрама — WO3). Подтверждённые запасы полезного ископаемого составляют 1,7 млн т, или 35 % общемировых. Всего в нашей стране располагаются 92 вольфрамовых месторождения, из них 51 — коренное, 41 — россыпное.
Большинство коренных месторождений представлено вольфрамитовыми рудами. Шеелитовые руды имеют меньшую долю, однако именно в них сосредоточено около 68 % запасов металла. Руды такого типа преобладают не только в минерально-сырьевой базе, но и обеспечивают 80 % добычи вольфрама в России.
В структуре разведанных запасов по объёму и количеству объектов больше всего бедных руд со средним содержанием 0,04–0,3 % WO3; главным образом это руды комплексных олово-вольфрамовых или молибден-вольфрамовых месторождений. Существенно меньше объектов с рудами среднего качества с содержанием ценного компонента 0,36–0,8 %. Реже всего встречаются богатые руды, содержащие свыше 0,8 % оксида вольфрама.
Разведанные запасы вольфрама в России сосредоточены в месторождениях четырёх геолого-промышленных типов: скарнового (пласто- и линзообразного), штокверкового, жильного и россыпного.
Месторождения со скарновым типом оруденения занимают центральное место в разведанных и эксплуатационных запасах вольфрама и лидируют в добыче вольфрамовых руд — 79,8 % общероссийской. Высокое качество и масштабы позволяют рентабельно отрабатывать некоторые объекты в современных экономических условиях.
Наибольшее количество месторождений вольфрама представлено штокверковым типом оруденения. К нему относятся крупные и весьма крупные объекты с очень бедными рудами, освоение которых в настоящее время не вызывает интереса.
Жильный тип оруденения характеризуется месторождениями мелкого, нередко среднего масштаба, существенно вольфрамовыми и реже комплексными олово-молибден-вольфрамовыми рудами — в основном высокого качества [1].
Вольфрамовые руды, добываемые на промышленных месторождениях, как правило, представлены вольфрамит-шеелитовыми, вольфрамитовыми или комплексными шеелит-вольфрамитовыми, молибденит-молибдошеелит-шеелитовыми, касситерит-вольфрамитовыми и сульфидно-вольфрамитовыми составами. Кроме того, существуют руды, содержащие сульфидно-шеелитовые и сульфидно-вольфрамитовые соединения, в которых вольфрам часто выступает в качестве побочного компонента.
Основные месторождения вольфрамовых руд России [2]:
• Разрабатываемые: Восток-2 (Приморский край; скарновое шеелитовое), Барун-Нарынское (Республика Бурятия; техногенное), Спокойнинское (Забайкальский край; штокверковое вольфрамитовое), Фестивальное (Хабаровский край; минерализованные зоны).
• Подготавливаемые к эксплуатации: Скрытое (Приморский край; скарновое шеелитовое), Тырныаузское (Кабардино-Балкарская Республика; скарновое шеелитовое), Кти-Тебердинское (Карачаево-Черкесская Республика; штокверковое шеелитовое).
• Разведываемые: Холтосонское (Республика Бурятия; жильное вольфрамитовое), Инкурское (Республика Бурятия; штокверковое вольфрамитовое), Коклановское (Курганская область; штокверковое шеелит-молибденитовое), Агылкинское (Республика Саха (Якутия); скарновое шеелитовое).
• Нераспределённый фонд недр: Мало-Ойногорское (Республика Бурятия; штокверковое шеелит-молибденитовое).
Обогащение вольфрамовых руд
Качество вольфрамовых руд зависит от содержания главных и попутных компонентов, особенностей минерального состава самой руды и вмещающих пород, размерности и характера срастания полезных минералов, наличия вредных примесей и других факторов.
Основные попутные компоненты вольфрамовых руд — молибден, олово, висмут, бериллий, скандий, тантал, флюорит, медь и другие цветные металлы, иногда — серебро и золото, редко — селен, теллур, сурьма и ртуть. Вредные компоненты — фосфор, мышьяк, сера, радиоактивные элементы.
Вольфрамовые концентраты должны удовлетворять техническим условиям, изложенным в ГОСТ 213-83. Содержание основного компонента в концентрате колеблется от 50 до 65 % в зависимости от марки и сорта, массовая доля попутных компонентов не должна превышать установленных стандартом норм.
Вольфрамовые концентраты установленного качества производились или планируются производиться на таких предприятиях, как ООО «Лермонтовский ГОК», ОАО «Приморский ГОК» (ОАО ГРК «АИР»), ЗАО «Новоорловский ГОК», ООО «Правоурмийское» (ПАО «Русолово»), АО «Закаменск», ОАО «Победит», АО «Полема», АО «Кировградский завод твёрдых сплавов», ООО «Унечский завод тугоплавких металлов».
Вольфрам извлекают из руд, которые содержат в среднем от 0,2 до 1 % ценного компонента. Это означает, что для получения одного килограмма металла необходимо переработать несколько тонн руды.
Технология обогащения вольфрамовых руд имеет ряд специфических особенностей, обусловленных низкими содержаниями оксида вольфрама и высокими требованиями к качеству концентрата.
Основные особенности технологии обогащения вольфрамовых руд:
• Разветвлённость и многостадиальность: технологические схемы обогащения вольфрамовых руд включают в себя несколько стадий, каждая из которых направлена на повышение содержания оксида вольфрама в концентрате.
• Использование различных методов обогащения: для обогащения вольфрамовых руд используются различные методы, такие как гравитационное обогащение, магнитное разделение, флотация, очистка концентратов.
• Влияние минералогического состава руд: технологические схемы обогащения вольфрамовых руд усложняются в случае присутствия в рудах вольфрама в нескольких минеральных формах.
Основные этапы обогащения вольфрамовых руд:
• Предварительная концентрация: удаление крупных и лёгких фракций, а также пород, не содержащих вольфрам.
• Флотация: выделение из измельчённой руды путём флотации минералов вольфрама.
• Доводка концентратов: дополнительная обработка концентратов для повышения содержания оксида вольфрама.
Совершенствование технологии обогащения
Актуальным вопросом переработки вольфрамовых руд является совершенствование технологии обогащения. К числу перспективных подходов к решению этой задачи относится применение новых реагентов и методов флотации для повышения эффективности процесса. Так, предварительное кондиционирование пульпы щелочными регуляторами позволяет улучшить селективность и снизить расход реагентов.
Другое важное направление связано с совершенствованием реагентных режимов путём усиления действия реагентов-депрессоров и подбором более селективных реагентов-собирателей. Например, исследования показали, что использование жидкого стекла в качестве депрессора породообразующих минералов при флотации шеелита может быть значительно усилено с помощью поливалентных металлов, таких как железо, кобальт и бериллий. Также применение жидкого стекла в виде металл-силикатных гидрозолей способствует диспергированию пульпы и депрессии частиц пустой породы и шламовых частиц определённого размера.
Кроме того, при селективной флотации шеелита в качестве депрессоров кальцита и флюорита успешно используются полифосфаты. Они взаимодействуют с ионами кальция на поверхности кальцита и флюорита, что приводит к их переходу в раствор в виде растворимых комплексов. Это уменьшает количество положительно заряженных активных центров и, следовательно, адсорбцию собирателя. Ионы кальция на поверхности шеелита являются более стабильными, а его растворимость практически не изменяется [3].
Стоит отметить, что в связи с потреблением большого количества воды в технологических процессах перед промышленными предприятиями стоит вопрос введения замкнутого водооборота для сохранения водных ресурсов и снижения загрязнения окружающей среды.
Использование оборотного водоснабжения без предварительного кондиционирования вод зачастую приводит к снижению показателей обогащения и (или) к полной остановке процесса, особенно при флотации шеелитовых руд, содержащих большое количество кальциевых минералов [4].
Заключение
Вольфрам — редкий металл, который благодаря своим уникальным свойствам нашёл применение в различных отраслях промышленности. Он относится к числу стратегических полезных ископаемых, и найти ему замену для многих промышленных секторов весьма непросто. Именно поэтому на вольфрам наблюдается устойчивый спрос, который заставляет отрасль совершенствовать технологии обогащения.
Список литературы
1. Иванков С. И., Литвинцев Э. Г., Петкевич Д. Г. Проблемы создания современных экологически мало напряжённых технологий переработки комплексных вольфрамовых руд и пути их решения. Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. Обзорная информация. Выпуск № 4. 2013. 140 с.
2. Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2023 году // Минприроды России.
3. Броницкая Е. С., Ануфриева С. И., Иванова М. В., Лаптева А. М. Современное состояние и основные направления развития технологии переработки шеелитовых руд. Разведка и охрана недр. 2018 № 6. 68 с.
4. Уразова Ю. В., Тиунов М. Ю., Чикин А. Ю. Флотационное обогащение вольфрамовых руд в условиях замкнутого водооборота // Вестник Забайкальского государственного университета. 2023. Т. 29, № 2. DOI: 10.2109/2227-9245-2023-29-2-70-78.