Флотационная кальцитовая фабрика компании Веллей Фордж Цемент (VaUey Forge Cement, Pa) в США

Фабрика в Вест Коншохокене (West Conshohocken) в Пенсильвании является первой флотационной фабрикой, позволившей из низкосортных и сырых материалов получать высокосортный продукт для приготовления хорошего качества цемента. Ввиду разнообразия компонентов у исходного сырья для цемента, применение флотации явилось вполне целесообразным, вводя новые сырьевые ресурсы в производство. Правильному использованию флотации мешала недостаточная изученность сырьевых объектов со стороны минералографии обогащения и химии цемента.

Работа цементных заводов на необогащенном сырье часто вызывала дорогостоящую систему выборочной добычи кондиционного сырья из разрезов и трудности при смешивании различных партий, с производством многочисленных анализов.

Петрографическое изучение показало на наличие между основными компонентами (кальцит, кварц, алюминаты и соединения железа) механической связи, требующей определения лишь правильно подобранной степени измельчения для последующего обогащения. Так, кварц встречается обычно в кристаллических зернах и аморфном виде; глинозем — в виде силикатов, главным образом слюдяных; железо — в виде лимонита и пирита, а углекислые минералы — в виде кальцита, в той или иной степени загрязненного MgCO3; также иногда присутствуют аморфный углерод и апатит.

На фиг. 248 (а—d) показано изменение распределения компонентов в разных стадиях обогащения у одной пробы по зарисовкам с микрофотографией минералогического изучения, которое, между прочим, обнаружило, что не всякий кремнезем одинаково ведет себя при производстве цемента. Например, кремнезем в силикатной форме хорошо флюсуется; не так себя ведет кварцевая частица, окруженная мелкими кальцитовыми зернами, хотя бы соотношения в них кремнезема и кальция были эквивалентны. Это объясняется тем, что вследствие тведрости большие кварцевые частицы обычно остаются в клинкере, хотя целесообразнее их было бы удалить в хвосты, в целях получения лучшей однородности продукта, снижения расхода топлива и уменьшения расходов по измельчению.

Руда из открытых работ поступает на питатель, смывается водой в щековую дробилку Трэйлора и затем подается в кулачковую мельницу. Продукт последней направляется для мокрого измельчения в трубчатые мельницы Поллизиуса, в два отделения, до тонины помола в 85% —200 меш. Шлам (фиг. 249) из промежуточного чана 1 проходит гидросепаратор Дорра 2 диаметром 9 м, работающий как перегруженный сгуститель, и разделяется по классу + 325 меш. Сли — 325 меш поступает на сгуститель Дорра 3 диаметром 24 см с приводом тележкового типа. Продукт + 325 меш загрязнен частью классом — 325 меш и поэтому направляется в реечный классификатор Дорра 4 для обесшламования. Слив реечного классификатора идет в гидросепаратор 2, а пески направляются шнеком в турбосмеситель 5, куда также присоединяется, через трубопровод с подвижным приемным концом, продукт (крупный слив) с некоторой глубины у сливного конца чана классификатора 4, чтобы предохранить его от перехода в слив.

Контролем обеих этих струй регулируется качество пульпы во флотацию, как это видно из табл. 257, показывающей соотношение между процентом содержания CaCO3 в руде и во флотационной пульпе.

Продукт турбосмесителя, куда добавляются коллектора (олеиновая кислота), поступает на две двукамернвые машины Фагергрена 6 для основной флотации, с добавкой в них вспенивателя (обычно крезиловая кислота). Первичные хвосты из машины поступают на перечистку хвостов в трехкамерную машину Фагергрена 7. Готовый концентрат 1 машины б в виде мелких пузырьков несет кальцит и поступает в уплотнитель 8 диаметром 8,2 м. Хвосты машины 7 являются конечными и направляются в отвал или на концентрационные столы, так как состоят главным образом из глинозема и кварца с небольшим количеством кальцита, а промпродукт 1, обогащенный глиноземом и кремнеземом, поступает на перечистную флотацию промпродукта в двухкамерную машину Фагергрена 9. Концентрат 2 с машины 9 присоединяется к концентрату первичной флотации, а промпродукт 2 — к первичным хвостам. Для уборки установлены скребки (фиг. 250).

Сгущенный продукт уплотнителя 8 также поступает на уплотнитель 2, слив которого используется в цикле тонкого измельчения, а сгущенный концентрат направляется в кильны или на склад.

В сливе сгустителя 8, как оборотной воде, поступающей в бак 10, регенерируется до 40% реагентов. Для свежей воды служит бак 11.

О характере изменения процента твердого в различных местах схемы флотации можно судить по анализам, помеченным на фиг. 249 буквами А—К.

Результаты работы фабрики по анализам и выходам видны из табл. 258, составленной из учета производительности 700 т/сутки руды с выходом 72,2% CaCO3, из которых на флотацию поступает 39,7%.

Благодаря работе флотационной фабрики, предприятие избавилось от необходимости применения выборочной системы горных работ, ведя рациональную эксплуатацию, причем понизился на 10% расход топлива для обжига, улучшилось качество цемента вследствие более твердого, плотного и однообразного по структуре клинкера, а также увеличились запасы сырьевой базы.

Кроме того, на основании ряда исследований можно считать, что большинство месторождений этого рода могут улучшить качество сырья, поступающего после флотации в цементное производство, регулируя в нем не только содержание извести, но и оптимальные соотношения кремнезема — глинозема и кремнезема — железа — глинозема. Например, в некоторых случаях первое отношение поддерживают в пределах от 2,66:1 до 9,42:1, а второе — от 1,61: до 2,98:1.

Наконец, из того же самого материала, но с добавкой некоторого количества железной руды, можно получить быстросхватывающийся прочный, кислотоупорный цемент. Для этих добавок может быть использована концентрация на столах хвостов флотации с получением: продукта, богатого отношением кремнезем — глинозем, продукта, богатого глиноземом, и продукта, обогащенного железом.

Таким образом, пример данной фабрики показывает роль и значение использования флотации в такой важной для нас промышленности, как цементная.