IV. Изучение технологических свойств ископаемых минеральных солей

43. В связи с трудностью получения на месторождениях солей из керна массы мате­риала, достаточной для полупромышленных исследований, технологические свойства ис­копаемых солей обычно изучаются в лабораторных условиях. При имеющемся опыте пе­реработки солей аналогичного качества в промышленных условиях допускается использо­вание аналогии, подтвержденной результатами лабораторных исследований. При намечае­мом использовании солей для назначений, по которым отсутствует опыт переработки в промышленных условиях, а также при изучении возможности использования сырья, не от­вечающего требованиям стандартов и технических условий, технологические исследова­ния проводятся по специальной программе с заинтересованными организациями.

Отбор проб для технологических исследований на разных стадиях геологоразведоч­ных работ следует выполнять в соответствии со стандартом Российского геологического общества - СТО РосГео 09-001-98 «Твердые полезные ископаемые и горные породы. Тех­нологическое опробование в процессе геологоразведочных работ», утвержденным и вве­денным в действие Постановлением Президиума Исполнительного комитета Всероссий­ского геологического общества (от 28 декабря 1998 г. №17/6).

44. Для выделения технологических типов и сортов полезного ископаемого может проводиться геолого-технологическое картирование, при котором сеть опробования выби­рается в зависимости от числа и частоты перемежаемости природных разновидностей со­лей. При этом рекомендуется руководствоваться стандартом Российского геологического общества - СТО РосГео 09-002-98 «Твердые полезные ископаемые и горные породы. Гео­лого-технологическое картирование», утвержденным и введенным в действие Постановле­нием Президиума Исполнительного комитета Всероссийского геологического общества (от 28 декабря 1998 г. №17/6).

Минералого-технологическими и малыми технологическими пробами, отобранными по определенной сети, должны быть охарактеризованы все природные разновидности со­лей, выявленных на месторождении. По результатам их испытаний проводится геолого-технологическая типизация продуктивных залежей месторождения с выделением про­мышленных (технологических) типов и сортов сырья, изучается пространственная измен­чивость вещественного состава, физико-механических и технологических свойств руд в пределах выделенных промышленных (технологических) типов и составляются геолого-технологические карты, планы и разрезы.

Для каждой природной (минеральной) разновидности ископаемых солей должны быть изучены вещественный (минеральный) состав, текстурно-структурные особенности, размер отдельных минеральных зерен и их форма, характер срастания и размер минераль­ных сростков, наличие механических и газовых включений, твердость, растворимость и гигроскопичность соли. Исследования ведутся с применением минералого-петрографических, физических, химических и других видов анализов. Наряду с описанием отдельных минералов дается количественная оценка их распространенности. Обязательно определение минерального состава нерастворимого остатка. Средний минеральный состав солей может быть также установлен путем пересчета химических анализов усредненных проб. Результаты анализа минерального состава контролируются минералого-петрографическими исследованиями. В некоторых случаях для более правильного пере­счета необходимо определить содержание карбонатов кальция и магния в нерастворимом в воде остатке. При пересчете целесообразно пользоваться графиками (номограммами) со­става отдельных минералов, значительно облегчающими процесс пересчета.

В процессе минералогических исследований должно быть изучено распределение ос­новных, попутных компонентов и вредных примесей, а также составлен баланс их распре­деления по формам минеральных соединений.

Лабораторные испытания проводятся на пробах, отобранных обычно из вторых поло­винок керна и характеризующих природные разновидности солей в пределах отдельных частей месторождения, пласта или слоя отработки. Число проб для каждого типа и сорта определяется с учетом выдержанности состава солей.

Если разработку месторождения намечается вести геотехнологическим методом, то для изучения условий растворения солей отбираются столбики керна или монолиты солей и несолевых пород. В рассолах каменной соли, которые предполагается использовать в ка­честве сырья для производства хлора и едкого натра, определяется выделение водорода по амальгамной пробе насыщенного раствора.

В результате лабораторных исследований должны быть изучены технологические свойства всех выделенных промышленных (технологических) типов солей в степени, необходимой для выбора оптимальной технологической схемы их переработки и определе­ния основных технологических показателей обогащения и качества получаемой продук­ции. При этом важно определить оптимальную степень измельчения солей, которая обес­печит максимальное вскрытие ценных минералов при минимальном ошламовании и сбро­се их в хвосты. Если соли поступают на обогащение, то следует изучить возможность ис­пользования получаемых при этом отходов и выяснить необходимость обезвреживания промышленных стоков.

Укрупненно-лабораторные и полупромышленные технологические пробы служат для проверки технологических схем и уточнения показателей обогащения полезного ископае­мого, полученных на лабораторных пробах. Направление, характер и объем полупромыш­ленных технологических исследований, а также масса проб устанавливаются программой, разработанной организацией, выполняющей технологические исследования, совместно с недропользователем и согласованной с проектной организацией. Отбор проб производится по специальному проекту.

Укрупненно-лабораторные и полупромышленные пробы должны быть представи­тельными, т.е. отвечать по химическому и минеральному составу, структурно-текстурным особенностям, физическим и другим свойствам среднему составу полезного ископаемого данного промышленного (технологического) типа с учетом возможного разубоживания вмещающими породами

Для обеспечения полноты характеристики технологических свойств солей на всей площади их распространения при отборе необходимо учитывать изменчивость качества солей по простиранию и на глубину. Прослои некондиционных солей и несоляных пород, которые не могут быть выделены при разработке месторождения, следует включать в со­став технологических проб.

45. Вещественный состав и технологические свойства солей должны быть изучены с детальностью, обеспечивающей получение исходных данных, достаточных для проектиро­вания технологической схемы переработки с наиболее полным и рациональным использо­ванием полезного ископаемого.

Помимо изучения возможности применения сырья по основному назначению, необ­ходимо проводить соответствующий комплекс анализов и испытаний и для других назна­чений, включая утилизацию отходов при добыче полезного ископаемого.

46. Требования к качеству отдельных видов минеральных солей и продуктов их пере­работки регламентируются соответствующими ГОСТами и техническими условиями.

47. В составе каменной соли эксплуатируемых и разведанных месторождений России среднее содержание хлористого натрия варьирует от 76,6 % (Сереговское, Республика Ко­ми) до 98,9 % (Зиминское, в Иркутской области). Вредными примесями в них могут быть сульфаты кальция (0,1-6,2 %) и нерастворимый остаток (от следов до 10-20 %), сложен­ный в основном карбонатами кальция и магния, глинистым и другим, иногда битумным веществом.

Каменная соль, добываемая в твердом виде, должна в естественном состоянии удов­летворять требованиям к составу пищевой или технической соли. В качестве пищевой соли высшего и первого сортов разрабатывается каменная соль Илецкого (в среднем 98,3-98,5 %) и Тыретского (98,1 % NaCl) месторождений соответственно в Оренбургской и Иркут­ской областях).

При разработке каменной соли способом скважинного растворения нерастворимые примеси остаются в недрах, а продуктивный рассол обогащается хлористым натрием. На­пример, Усольском месторождении (Иркутская область) выпускают соль марки «Экстра» при содержании хлористого натрия 92-98,5 %.

48. На месторождениях калийных и калийно-магниевых солей в сильвинитах и карналлит-сильвинитовых породах средние содержания К₂O варьирует от 16 % (Старобинское месторождение, Белоруссия) до 23,4 % (Тюбегатанское, Узбекистан). Аналогичный пока­затель по Верхнекамскому месторождению равен 17,5 % (по участкам меняется от 15,3 до 22,1 %), по Непскому несколько выше - 21,99 % (при вариациях по отдельным видам сильвинитов от 21,4 до 26,0 %). Минимальные кондиционные содержания К₂O для таких месторождений принимаются в пределах: бортовое - 6,3-12,6 % (Старобинское, Карабильское, Непское), по пересечению пласта - 9,5-10,1 % и по блоку - 13,9-17,0 % (Верхнекам­ское, Старобинское).

Основной товарной продукцией калийных солей (сильвинита) является калий хлори­стый, содержание К₂0 в котором должно быть не ниже 58-60 %. На Верхнекамском ме­сторождении из сильвинитов с содержанием 26-32 % КС1 получают 95-99 % хлористый калий. Карналлитовые породы обогащаются с получением обогащенного карналлита - со­держащего 31,5 % MgCl₂ (из солей с содержанием 24 % MgCl₂).

48. Обогащение сырых сильвинитовых и карналлитовых солей производится в основ­ном двумя способами: химическим или галургическим (растворением-кристаллизацией) и флотацией в насыщенных растворах (принципиальные схемы обогащения приведены в приложениях 1 и 2. Для обогащения калийных солей сложного минералогического состава применяется, кроме флотационного и химического способов, также электростатический метод. Показатели обогащения калийно-магниевых солей в различных странах приведены в таблице 5.

Таблица 5.