Плавиковошпатовые руды
Сводные данные о потреблении плавиковошпатовых высококачественных руд и их концентратов в капиталистических и развивающихся странах не публикуются, но можно полагать, что оно увеличилось с 740 тыс. т в 1950 г. до 4000 тыс. т в 1974 г. В общем их потреблении в среднем за 1971—1975 гг. примерно 68% пришлось на долю США (29,7%), Японии (12,9%), ФРГ (9,5%), Великобритании (6,8%), Франции и Италии (по 4,6%). Отличительной особенностью плавикового шпата является его способность легко плавиться и понижать температуру плавления других минеральных веществ. В цветной металлургии плавиковый шпат используется для получения искусственного криолита — вещества, незаменимого при производстве металлического алюминия. На I т выплавленного алюминия приходится примерно 20 кг криолита. Плавиковый шпат является исходным продуктом для производства плавиковой кислоты, фтора и его соединений, нашедших в последнее время применение в качестве высокооктанового ракетного топлива (увеличивает импульс топлива на 40%) и в ядерной технике. Особенно быстро возрастает производство фторуглеродов (8% в год), широко используемых для изготовления аэрозольных препаратов и хладореагентов (для холодильных и кондиционирующих установок), а также полимерных материалов, обладающих высокой химической и термической стойкостью и сохраняющих свои механические свойства при высоких и низких температурах. Для получения 1 т фтористоводородной кислоты, используемой для производства фторуглеродов, расходуется 1575 кг плавикового шпата, т. е. около 3 т его концентратов.
В черной металлургии плавиковый шпат служит флюсующей добавкой при выплавке специальных сталей и ферросплавов. Потребление плавикового шпата увеличивается ускоренными темпами в связи с возрастающей выплавкой кислородно-конверторной стали, на I т которой расходуется до 5,4 кг плавика вместо 1,8 кг для мартеновской стали. Плавиковый шпат используется при алкилировании топлива на нефтеперегонных заводах, в производстве портландцемента (для ускорения клинкерообразовання), а также в стекольном и эмалевом производстве как «забелитель» стекла, эмалей и глазури. Введение в цементную шихту незначительного количества плавикового шпата снижает температуру обжига с 1450° до 1000°С, что дает большую экономию топлива.
Фтористые соединения применяются в электротехнике, цветной фотографии, производстве красок, для травления стекла, для пропитки дерева (в качестве антисептика) и т. д. Прозрачные крупные кристаллы флюорита применяются в технике для изготовления высококачественных линз и объективов микроскопов, спектрографов и других оптических приборов.
Крупнейшим достижением химии фтора последнего времени является создание неорганического топлива, в котором горючим является водород, а окислителем — элементарный фтор. Теплотворная способность этой пары превышает теплотворную способность всех видов топлива, в том числе гремучего газа.
Мировое потребление плавикового шпата, используемого в сталелитейной, алюминиевой и химической промышленностях, будет и в дальнейшем возрастать в полном соответствии с развитием этих отраслей промышленности. Поэтому достигнутые в последнее время темпы роста потребления плавиковошпатовых концентратов примерно сохранятся и в ближайшем будущем. По мнению зарубежных экспертов, они составляют 3—4% в год.
При оценке перспектив роста потребления плавикового шпата следует также учесть, что в связи с превышением спроса над предложением цены на него в последние годы возросли вдвое н соответственно увеличивались издержки производства у его потребителей. Поэтому в промышленно развитых странах широкий размах приобрели исследования по изысканию рентабельных его заменителей. Кроме того, предприняты меры по сокращению потребления плавикового шпата в качестве флюса при кислородно-конверторном способе производства стали. В США с этой целью использовались различные материалы, содержащие глинозем. Среди наиболее дешевых рекомендован флюс, содержащий глиноземистые породы (бокситы, хвосты от производства глинозема), железосодержащий материал (прокатная окалина, рудная мелочь, пыль, образующаяся при кислородно-конверторном способе производства стали) и известняк или доломит. Полученная смесь спекается в окатыш, брикеты или бруски.
Изучается эффективность применения окатышей, содержащих пыль кислородно-конверторного производства, хвосты от производства глинозема, прокатную окалину и немного плавикового шпата, соединенных в холодном состоянии известково-глиноземным связывающим веществом.
В Японки разработан метод получения нового синтетического флюса, который может быть использован в производстве стали как заменитель плавикового шпата. Для получения указанного флюса обжигу подвергается материал, состоящий из CaO (60%), Fe2O3 (25%), Al2O3 (10%), SiO2 (5%). Опытные плавки, выполненные с использованием синтетического флюса вместо плавикового шпата, показали хорошие результаты. Там же получен другой заменитель плавикового шпата из красного шлама; последний является отходом производства глинозема из бокситов. Полученный продукт содержит 40—45% Al2O3, 20—25% Fe2O3, 8—10% SiO2; применяется в виде гранул или брикетов в качестве флюсов в сталелитейном производстве,
В Люксембурге создан заменитель плавикового шпата в металлургии под названием «пиромаг», состоящий из смеси известняка, доломита и высокожелезистого боксита (или отходов его переработки). Для производства криолита, фтористого алюминия и фтористого натрия в ряде стран используется фтор из отходящих газов, получаемых при переработке фосфатного сырья на суперфосфатных заводах.
В США разработан метод регенерации плавиковой кислоты из побочных продуктов производства фосфатных удобрений, главным образом кремнефтористоводородной кислоты (H2SiF6). По предварительным расчетам, стоимость 1 т плавиковой кислоты не превысит 160 долл. против 450—500 долл. при использовании плавикового шпата.
В Советском Союзе на заводах фосфорных удобрений утилизируют значительную часть фтора, содержащегося в отходящих газах (фтористые газы перерабатывают на кремнефтористый натрий или фтористый натрий), и количество его составляет в настоящее время существенную долю в общем балансе добываемого в стране фтора. На некоторых суперфосфатных заводах уже организован выпуск ряда фтористых солей (криолита, фтористого алюминия и др.), для производства которых еще совсем недавно основным сырьем была плавиковая кислота.
Считают, что создание заменителей плавикового шпата позволит сократить издержки на производство стали, а также стабилизировать цены плавикового шпата на мировом рынке. Кроме того, создание и использование заменителей флюорита и соединений фтора в производстве стали, алюминия и цемента приведут к резкому уменьшению уровня загрязнения окружающей среды фтором.
Добыча плавиковых руд в капиталистических и развивающихся странах по сравнению с 1950 г. увеличилась в 5,3 раза и в 1974 г. составила 3585 тыс. т (высокосортной сырой руды или концентрата), в том числе 1112 тыс, т в Мексике. В значительных объемах добыча плавиковошпатовых руд производится (в тыс. т) также в Испании — 361, Франции — 400, Таиланде — 341, Италии — 249, Великобритании — 233, Южно-Африканской Республике — 208, США — 151 и Канаде — 136. В 1975 г. добыча снизилась до 3412 тыс. т и в 1976 г. — до 3202 тыс. т (рис. 20).
Предполагают, что в капиталистических и развивающихся странах производство плавиковошпатовых концентратов в ближайшем будущем будет увеличиваться примерно на 30% каждые 10 лет. К 1980 г. оно достигнет 4,0 млн, т, к 1990 г. — 5,3 млн.т и к 2000 г. — 7,0 млн. т.
Для обеспечения указанных уровней добычи, исходя из современного состояния минерально-сырьевой базы, потребуется во все возрастающих объемах вовлекать в эксплуатацию низкосортные руды и руды, залегающие в менее благоприятных горнотехнических условиях разработки. Значительно увеличатся издержки производства и объемы капитальных вложений, особенно в связи с ростом доли обогатительных работ.
Быстро развивалась добыча плавикового шпата в социалистических странах. Основное производство концентратов сосредоточено в России, где за последние 25 лет оно увеличилось почти в 6 раз. В значительных масштабах добыча производится также в Китае и Монголии.
