Михаил Васильев - Металлы и человек
Различны судьбы руды и примесей — пассажиров воздушных пузырьков при флотации.
Сопровождающий нас главный технолог фабрики Николай Александрович Масленицкий — высокий, спокойный и веселый человек — взял металлическую чашку, похожую на суповую ложку, и зачерпнул свинцовую пену. Несколько колебательных движений под струйкой чистой воды— примерно так золотоискатели промывают песок, содержащий золото, — и на дне тускло сверкает металлический порошок. Это и есть концентрат свинцовой руды. Теперь надо отделить его от воды.
Это осуществляется в гигантских чанах-сгустителях, в которых концентрат осаждается на дне, а вода стекает через их края сверху.
Нас поразило отсутствие людей в огромных цехах обогатительной фабрики. Мы переходили с этажа на этаж, спускаясь вслед за рудой по отделениям фабрики. Рабочих почти нет. Один, редко два человека на целое огромное отделение.
— А что здесь делать людям? — ответил вопросом на вопрос инженер. — Все делается автоматически и полуавтоматически. К тому же мы совершенствуем процесс. При пуске этой фабрики, лет пять-шесть назад, по штату было триста пятьдесят рабочих. А сейчас весь штат фабрики — от начальника до уборщицы — составляет около ста человек. И постепенно еще и еще снижается.
…Поздно вечером спустились мы в Чуйскую долину, но электрические огни Буурды долго еще приветливо мигали нам на вершинах гор.
Оттуда приходит свинец.
Руда становится богаче
Флотация, с которой мы только что познакомились, возникла на рубеже XIX и XX веков. Рассказывают, что первооткрывателем ее была жена одного горняка, работавшего в медном руднике. Стирая рубашку, в которой муж работал в забое, она заметила, что все частицы медной руды оказались в мыльной пене, а частицы примесей — на дне корыта.
Имени этой женщины история не сохранила, зато осталось немало имен «открывателей» этого способа, бравших в разные времена в разных странах патенты на свое изобретение.
Сегодня флотация очень широко распространена в обогащении самых различных руд. Меняется состав реагентов, добавляемых в воду, меняется число ступеней обогащения. Нередко осуществляется многоступенчатое обогащение, когда в руде содержится ряд разных ценных металлов, которые надо отделить друг от друга. Но основной принцип остается прежним.
Флотация применяется для обогащения свинцово-цинковых, медных, медно-цинковых, молибденовых сульфидных руд, руд олова, сурьмы и многих других.
Но флотация — отнюдь не единственный из известных сегодня методов обогащения руд. И отнюдь не принадлежит XX веку сама идея обогащения.
В своей книге «О металлах» средневековый немецкий ученый Агрикола рассказывает, как рабочие, перед тем как загрузить ту или иную руду в печь, вручную отбирают из нее куски пустой породы. А ведь это уже один из методов обогащения руды. Но и это не было рождением идеи.
Легким частицам примесей не преодолеть мощного потока.
Магнит сепаратора — «злой разлучник».
Греческий географ и историк Страбон в начале I века нашей эры написал интереснейший труд под названием «География».
Объем этого труда довольно велик — он состоит из 17 книг. В них дано подробное описание по существу всему «кругу Земли» — известной древним части нашей планеты. На страницах, посвященных Кавказу, Страбон, в частности, пишет:
«Рассказывают, что у них потоки сносят золото и что они… собирают его с помощью просверленных корыт и косматых шкур. Отсюда и сложилась, говорят, басня о золотом руне».
А ведь это сообщение еще об одном методе обогащения руд — гравитационном обогащении. Вот, оказывается, как давно оно появилось, так широко применявшееся потом золотоискателями на всех материках нашей планеты! Да и сегодня применяется оно для обогащения железных руд, руд олова, вольфрама и других тяжелых металлов, которые по удельному весу резко отличаются от пустой породы.
Конечно, среди методов обогащения руд не может отсутствовать магнитное обогащение. Ведь, как мы знаем, руды резко отличаются и друг от друга и от пустых пород своими магнитными свойствами.
И действительно, магнитное обогащение распространяется все шире. Оно бывает сухим, когда сравнительно крупные магнитные частицы— крупнее 3–6 мм в поперечнике — отделяются с помощью магнита от таких же частиц пустой породы прямо в воздухе, и мокрым, когда разделяются частицы мельче 6 мм в поперечнике в воде. Аппараты для магнитного обогащения называются сепараторами.
Примером сепаратора для сухого обогащения может служить простой сильный электромагнит, установленный над ленточным транспортером, по которому движется поток немагнитной руды для размола в мельницу. А все металлические предметы, могущие повредить мельнице, — гвозди, болты, обрывки стальной проволоки — притягиваются к магниту и остаются на нем.
На том же принципе работают и сепараторы для мокрого разделения. В этом случае электромагниты устанавливаются над нижней лентой транспортера, погруженного в ванну. Пульпа попадает под эту ленту, и немагнитные частицы свободно оседают здесь же на дно ванны, а магнитные притягиваются к магнитам и увлекаются лентой в ее другое отделение. Они отрываются от ленты, только когда она вынесет их из зоны действия магнитов.
Электростатический метод обогащения руд похож на магнитный. При этом методе все частицы измельченной руды получают электростатические заряды и переносятся на металлический барабан. Частицы с большой электропроводностью сразу же отдают свой заряд барабану и, не притягиваясь к нему, выпадают в первый бункер. Полупроводящие частицы протягиваются к барабану. Заряд не может с них сразу стечь, и, подобно бумажке, притягиваемой эбонитовым гребнем, они некоторое время остаются ка поверхности барабана и, конечно, попадают в другой бункер. Частицы-непроводники удерживаются электрическим зарядом на барабане еще плотнее и попадают в третий бункер.
Помимо описанных, современная техника знает и еще целый ряд методов обогащения. Разделение составляющих руду пород может осуществляться по различной прилипаемости частиц к тем или иным составам, по трению их по поверхности тех или иных материалов, по крупности или форме частиц и т. д.
Возможно и комбинированное применение тех или иных методов обогащения, особенно если в руде содержится целый ряд важных и ценных компонентов, соединений разных металлов, которые необходимо отделить друг от друга.
Шахты или скважины?
Это было на металлургическом заводе, вырабатывавшем металлическую сурьму.
В цехе стояли горячие металлические чаны, похожие на башни. В них булькала и рокотала жидкость. Там происходил важнейший в металлургии сурьмы процесс выщелачивания, а проще — растворения соединений сурьмы из руды. Затем этот раствор поступал, как нам показали, в электролизные ванны, где из него выделялась сурьма.
Перед этим мы только что посетили сурьмяновый рудник, ходили по темным подземным коридорам — штрекам, по которым проложены рельсы электровоза, спускались к забоям, где ровно стучали перфораторы и отбойные молотки, поднимались на подземном лифте на другие этажи подземного города. На несколько километров ушли в глубь гор его улицы в погоне за узкой жилой руды. Сколько же тяжелого, а порой и опасного труда в черных подземельях приходится затрачивать, чтобы получить на-гора поблескивающую светло-серыми гранями кристаллов руду!
И там мне вспомнилась вечная мечта горняков: не строить всех этих очень дорогих шахт, а добывать металлы из недр Земли так же, как добывают нефть и воду — просто пробурив скважину.
— Утопия! Фантастика! — скажете вы.
Нет, и не утопия и не фантастика. Научно обоснованная мечта, осуществление которой все приближается.
— Но ведь нефть жидкая, вода — тем более, — возразите вы, — а здесь речь идет о твердых металлах, о камнях руды. Как же выкачивать их по узким скважинам?
А точно так же, как насосы перекачивают по трубам, куда более узким, чем любая скважина, раствор, содержащий сурьму, из чанов для выщелачивания в ванны для электролиза, — отбросить всю добычу руды сурьмы, а процесс выщелачивания, растворения, перенести в недра Земли.
Не каждому удается получить билет в «первый класс».
Для этого надо, конечно, пробурить к залежи сурьмы две скважины. Соединить их под землей третьей, горизонтальной. Может быть, опустить под землю какие-то управляемые сверху механизмы, которые бы размельчали руду в горизонтальной скважине, перемещаясь по ее сечению. В одну вертикальную скважину накачивать под землю под давлением соответствующую жидкость. Через другую выкачивать из-под земли раствор сурьмы. И прямо направлять на электролиз.
