Текст книги "«Принцы» и «нищие» в царстве минералов"

Автор книги: Лев Барский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 13 страниц)

Блеск и нищета алмазной империи

Нелегок путь извлечения алмазов из земных недр, потом из добытой породы. Нелегок и труд гранильщиков, шлифующих самый твердый на земле минерал. Конечно, этот гигантский труд оправдан не только красотой бриллиантов и полезностью алмазов. Стоимость этих камней такова, что они имеют гораздо большее значение: это сконцентрированные символы богатства и власти, а значит, потенциальный источник благ и бедствий отдельных личностей и целых народов.

В древние времена великолепный алмаз вызывал зависть и вражду деспотических правителей, что повергало целые страны в ужасы кровавых войн.

Знаменитый Кох-и-Нор был найден в копях Голконды (Южная Индия) и весил после огранки 186 карат. По преданию, камень попал в руки основателя династии Великих Моголов, затем достался по наследству Шах-Джехану и украшал его Павлиний трон. Персидский шах Надир захватил в Индии вместе с огромной добычей этот камень и отвез его в Исфаган. Надир был убит в 1747 г., его империя распалась, а камень достался основателю династии Дуррани афганцу Ахмед-Шаху. Его сын Тимур в 1773 г. перенес столицу и сокровища в Кабул. После смерти Тимура в 1793 г. наступил долгий период смуты, вызванный борьбой за власть 23 его сыновей. В конце концов драгоценности достались сингху Раджиту Сингху. Началась борьба между ним и его братьями, один из которых, спасаясь от преследований, в 1813 г. бежал, захватив с собой драгоценности, и в конце концов купил себе на них у Раджита Сингха жизнь и убежище. В 1849 г. Кох-и-Нор перешел во владение Ост-Индской компании, которая подарила его английской королеве Виктории. В 1852 г. камень был перегранен, уменьшившись до 108,9 карат. Королева носила его в качестве броши, а затем он был укреплен в центре креста государственной короны.

Крупные алмазы уникальны, каждый из них имеет свое имя и историю, поскольку становится объектом борьбы, и его путь по странам мира отмечен следами крови, которые оставили после себя заговорщики или грабители.

Знаменитый «Регент» массой в 140 карат был найден в 1701 г. индусом-невольником в копях на р. Кистна. Ему удалось бежать, спрятав камень под повязкой на голове, выдавая себя за раненого, и через несколько месяцев он поверил свою тайну приятелю-матросу. Матрос убил простодушного индуса, похитил алмаз и продал его за тысячу фунтов стерлингов английскому губернатору Мадраса Томасу Питту. Питт приказал отшлифовать камень и перепродал его – уже за несколько миллионов 4 герцогу Орлеанскому, тогдашнему регенту Франции. В 1792 г. камень был украден, но затем подброшен ворами обратно. Уже в 1799 г. первый консул республики Наполеон получил под залог «Регента» крупный заем, который позволил ему обеспечить оружием свои завоевательские походы. Затем он выкупил камень и украсил им эфес своей шпаги. Империя, шпага, а вместе с ними и «Регент» были безвозвратно утеряны при Ватерлоо. Алмаз попал в Пруссию и только значительно позже вернулся в Париж, на этот раз в музей Лувр. В 1940 г. во время вторжения гитлеровцев в Париж его спрятали за панелью камина в замке Шамбор. После войны он снова вернулся в Лувр.

Алмазы не только доставались ценой крови. Ими расплачивались за кровь. Один из старейших алмазов – желтый продолговатый «Шах» (88,7 карат), когда-то украшавший трон Великих Моголов, был подарен персидским правительством русскому императору в виде компенсации за убийство А. С. Грибоедова – русского посла в Тегеране.

Добыча алмазов в Южной Африке началась 120 лет назад, в 1867 г. Одни рассказывают про мальчика-пастуха, который играл на берегу р. Оранжевой ослепительно ярким «камешком» и был замечен за этим занятием фермером-поселенцем, а тот признал в камешке неотшлифованный алмаз. Другие ссылаются на встречу европейцев с местным знахарем, который вынул блестящий камень из стены своей глинобитной хижины и пользовался им для исцеления своих соплеменников. Впоследствии этот алмаз под названием «Звезда Южной Африки» был продан в Лондоне за 25 тыс. фунтов стерлингов. Уже через год после находки гриквалендская территория была разделена на крохотные, в 10 квадратных метров, участки, на которых ковырялись подозревающие всех и вся, обезумевшие от жажды наживы искатели алмазов.

В 1870 г., когда алмазная лихорадка была в разгаре, в южноафриканской провинции появился английский делец и авантюрист Сесиль Родс. Родс, а вслед за ним Оппенгеймер навели «порядок» на алмазных копях. Дело было поставлено на широкую ногу. Из разных районов африканского континента один за другим прибывали транспорты с «живым товаром» – рабами, которых загоняли в карьеры и шахты и которые практически не уходили оттуда живыми. Одни погибали под обвалами, других настигала пуля надсмотрщика.

Последствия находки первого алмаза в Южной Африке поистине трагичны. По существу эта находка явилась причиной англо-бурской войны, спровоцированной английским империализмом, чтобы прибрать к рукам колоссальные богатства страны. Земли африканского народа гриква с месторождениями алмазов, оцениваемые ныне в 90 млн фунтов стерлингов, были обманом отторгнуты Сесилем Родсом. Благодаря открытию алмазов, а впоследствии золота и урана Южная Африка из отсталой сельскохозяйственной страны превратилась в самое крупное индустриальное государство на Африканском континенте.

Система беспощадного подавления и эксплуатации негритянского населения нашла ныне свое логическое завершение в «теории» и практике апартеида.

Алмазная промышленность являет собой один из наиболее ярких примеров концентрации капитала. Ушел в прошлое не долгий период «алмазной лихорадки», когда тысячи старателей и авантюристов, хлынувших в Южную Африку, промывали в примитивных ситах аллювиальные почвы р. Вааль и разрешали любой спор выстрелом из пистолета. Их сменили «киты», которым под силу было наладить в широких масштабах геологическую разведку, построить дороги, завести квалифицированную рабочую силу и совершенное оборудование и с их помощью проникнуть на несколько километров внутрь Земли.

С 1888 г., когда Сесиль Родс создал свой гигантский алмазный трест, производство и сбыт алмазов полностью сосредоточились в его руках. Наследники Родса – семья Оппенгеймеров, тесно связанная с финансовой империей Ротшильдов, пайщики Оппенгеймера – банкирский дом США «Диллон Рид энд компани», американский миллионер Чарльз Энгельхард, магнаты лондонского Сити. По сравнению с гигантской алмазной империей даже владения Родса кажутся жалкой делянкой. Контуры этой империи не обозначены ни на одной географической карте, но ее владельцы собирают дань не только с Южной Африки, но и с Конго, Сьерра-Леоне, Замбии, Анголы, Танзании. Входит в нее и Зимбабве (бывшая Родезия, название которой унаследовано от имени Родса). Империя Оппенгеймера – это группа гигантских компаний-концернов, среди которых выделяются «Де Бирс консолидейтед» и «Консолидейтед даймонд майнз оф Саут-Уэст Африка».

Они добывают около 45 % всех алмазов в мире, идущих на изготовление ювелирных изделий. С помощью связей с владельцами других алмазных компаний и благодаря своему влиянию в Лондонской центральной организации по сбыту алмазов – промышленных или драгоценностей – Оппенгеймер контролирует фактически 85 % добычи и сбыта алмазов в капиталистическом мире. Оппенгеймеры давно перешагнули границы одного лишь алмазного бизнеса, занявшись производством взрывчатки, химических удобрений. Но алмазы для них по-прежнему главный источник прибылей.

На старых разработках в Кимберли и на новых – у Берега Скелетов время остановилось. Те же надсмотрщики, те же катастрофы, тот же тяжелый подневольный труд. Условия труда рабочих и их жизненный уровень не только не улучшились со времен зарождения добычи алмазов, но даже ухудшились. Для африканских шахтеров алмаз воплощает в себе не «богатство, величие, постоянство и чистоту», как говорится в рекламе компании, а грязные перенаселенные бараки – компаунды, окруженные высокими стенами и охраняемые надсмотрщиками, унизительные процедуры проверки после окончания смены, отрыв от семей, грязные шахты, избиение и издевательства. Долгими часами копаются они в голубой глине. Смертность от туберкулеза здесь в 30 раз выше, чем среди европейского населения Южной Африки, средняя заработная плата – ниже в 12 раз. Митинги запрещены. Организация профсоюзов объявлена незаконной. Рабочих набирают из возможно большего числа племен – их импортируют из Лесото, Ботсваны, Малави и других африканских стран, – чтобы они, чего доброго, не выступили единым фронтом против своих хозяев.

Такова цена случайно найденного самородка.

Все прогрессивное человечество протестует против грязной системы апартеида в Южно-Африканской Республике. Бойкот в торговой и дипломатической сферах, культурном обмене, организацию экономических санкций против расистов Претории не поддерживают только самые реакционные правительства в мире, в том числе США. Летом 1986 г. руководитель аппарата сотрудников Белого дома заявил, что санкции не нужны, поскольку-де американские женщины не захотят отказаться от покупки южноафриканских бриллиантов.

Вопиющее по цинизму высказывание ближайшего сотрудника президента США вызвало взрыв возмущения в стране. Он отшучивался, пытаясь выдать себя за новоявленного д’Артаньяна, пекущегося о благе и престиже женщин. В отличие от благородного героя Дюма, который вернул алмазные подвески королеве, а вместе с ними и ее честь, Белый дом руководствовался отнюдь не рыцарскими побуждениями. Он пытался защитить американские транснациональные корпорации, наживающиеся на жестокой эксплуатации южноафриканского народа.

Видный политический и общественный деятель США Джесси Джексон заявил: «Никакие бриллианты не могут блистать, когда они покрыты кровью». В ответ президент Р. Рейган сказал: «В стратегическом плане ЮАР – один из самых важных районов мира. Это хранилище многих чрезвычайно важных полезных ископаемых: ванадия, марганца, хрома, платины, и у Запада нет другого надежного источника их получения». Что касается алмазов, то потребность в них США удовлетворяют исключительно за счет импорта из ЮАР. Причем прежде всего драгоценный минерал используется военно-промышленным комплексом США, в частности аэрокосмической промышленностью.

Алмазный фонд СССР

– Товарищ Урицкий, я тут брульянты принес. На обыске взяли!

– Оставьте, – сказал В. С. Урицкий.

– Мне портянка нужна, я ее с ноги снял.

Урицкий оглядел комнату, увидел солдатский котелок.

– Вот, – сказал он. – Высыпьте.

Солдат развязал узел – и оттуда брызнули ослепительные огни. Тут были аметисты, рубины, изумруды, но больше всего бриллиантов. Урицкий стоя неотрывно смотрел, но не на блеск холодных камней, а на заросшее щетиной лицо солдата. Когда солдат ушел, он сказал:

– А ведь портянки-то лишней у него нет.

…Наутро бриллианты были сданы в государственный фонд, за счет которого в 1921 г. закупался хлеб для голодающих Поволжья.

Так описала Е. Я. Драбкина в историко-мемуарной повести «Черные сухари» начало формирования Алмазного фонда СССР.

В России первый алмаз был найден на Урале в 1829 г. на Крестовоздвиженском золотом прииске 14-летним мальчиком Павлом Поповым. Алмазные россыпи были обнаружены на реках Чусовой, Вишере, Шугоре. Но только в 60-х годах нашего века геологи Вишерской экспедиции отыскали там, наконец, коренные месторождения.

До открытия Якутских трубок Алмазный фонд СССР состоял в основном из иноземных редкостей. Так, «Орлов» в 190 карат был куплен в подарок Екатерине II ее фаворитом за 450 тыс. рублей плюс ежегодная рента амстердамскому купцу 4,5 тыс. руб. серебром. Там же хранится и «Шах» (88,7 карат).

Возможность нахождения алмазоносных кимберлитов в Сибири была предсказана еще в 1940 г. В. С. Соболевым на основании сопоставления геологического строения платформ Сибири и Южной Африки. В послевоенные годы здесь была организована разведка на алмазы под руководством М. М. Одинцова, и в 1949 г. в бассейне р. Вилюй в Якутии были открыты аллювиальные месторождения. Через 5 лет молодой минералог Л. А. Попугаева по сопутствующим алмазу пиропам нашла первую кимберлитовую трубку. Впоследствии были обнаружены другие трубки и на одной из них – «Мир» – начались разработки.

Здесь построен город Мирный, обогатительные фабрики, возникли новые поселки: Удачный, Айхал (в переводе с якутского – «слава»). Первый десант из Мирного добрался сюда в январе 1961 г. Первопроходцы жили сначала в палатках, потом построили деревянные дома. Уже в августе удалось добыть первые алмазы. Весной 1985 г. здесь был найден изящный кристалл в форме октаэдра массой 291,6 карат. Он был назван «40 лет Победы» и стал вторым по величине среди алмазов Якутии. Первый массой 332 карата по имени «XXVI съезд КПСС» извлечен из трубки «Мир». Эти алмазы были переданы в Алмазный фонд СССР.

Крупные камни попадаются не так уж часто. Зато технические алмазы Якутии полностью обеспечили независимость нашей страны от Де Бирс и других западных монополий.

Интенсивные исследования ведутся и в направлении синтеза искусственных алмазов» В Институте сверхтвердых материалов АН УССР вслед за синтетическими алмазами создан «киборит» на основе кубического нитрида бора. Это искусственный режущий материал, соперничающий в твердости с алмазом.

В Физическом институте Академии паук СССР (ФИАН) синтезированы кристаллы, очень похожие на алмаз. Это фианиты, которые представляют собой кристаллы, выращенные из расплава окислов циркония и гафния при температуре около 3000 °C. В процессе выращивания в расплав добавляют примеси-стабилизаторы, которыми можно окрашивать бесцветные кристаллы в разнообразные цвета, имитируя не только алмаз, но и другие драгоценные камни – сапфир, топаз, аквамарин, гранат. Авторы изобретения – В. В. Осико, В. И. Александров, В. М. Татаринцев, удостоенные в 1980 г. Ленинской премии, вовсе не ставили перед собой целью получение ювелирных камней. Фианиты предназначались для производства оптических линз и окон, способных работать при высоких температурах, конструкционных и лазерных материалов. Первоначально считалось, что фианиты не имеют природных аналогов. Однако вскоре в породах Тажеранского массива на берегу Байкала был найден природный аналог фианита – оранжево-красный тажеранит.

Соревнование человека с природой продолжается.

Горючий камень

Чтобы спасти Советскую власть сейчас, необходимо дать хлеб для промышленности, т. е. уголь. Без этого нельзя восстановить хозяйство.

В. И. Ленин (Соч. Т. 40. С. 298).

Деревянный минерал

Несколько сот миллионов лет назад зона тропического климата на Земле доходила до широт Шпицбергена и выше. Тепло и высокая влажность способствовали буйному росту растений, в том числе громадных деревьев. В связи с отсутствием в этот период (названный впоследствии геологами карбоновым, или каменноугольным) лесной и целлюлозно-бумажной промышленности деревья умирали, падали и на их остовах вырастали новые деревья. Так было много раз, пока геологические сдвиги и осадочные породы не погребали многометровые толщи остатков растений под слоем горных пород. Так под действием высокой температуры и огромного давления, без доступа кислорода происходила углефикация растительного материала, его обескислороживание и обеднение водородом. По мере протекания этого процесса исчезали узнаваемые детали строения исходных растений, заметные еще в торфе, буром угле и немного в каменном, и образовывался сплошной антрацит, а затем и кристаллический графит; последний на 100 % состоит из углерода (см. таблицу). Угли (каустобиолиты), как и другие породы органического происхождения– янтарь, жемчуг, ракушечник, перламутр, не строго попадают под определение «минерал», находясь где-то вблизи условной границы, разделяющей органический и неорганический миры. Условность этой границы подтверждается тем, что графит может быть и органического, и неорганического происхождения.

В начале палеозойской эры (древней жизни), когда растительный мир был значительно беднее, из органических останков образовывались горючие сланцы, например эстонское месторождение Кохтла-Ярве. В палеозойскую эру, включающую каменноугольный период, образовалось 40 % месторождений угля. В следующую, более сухую мезозойскую эру – всего 5 %. 55 % углей образовалось в первые периоды нашей кайнозойской эры. Последний, четвертичный период кайнозойской эры, соответствующий возрасту человечества – 2 млн лет, оставил нам только торфы и частично бурые угли.

Геологи и палеонтологи изучают каменноугольные пласты и по отпечаткам древних растений и животных раскрывают генезис (происхождение) тех или иных Пластов, а также историю развития жизни на Земле.

Начало использования угля относится только к XII в. нашей эры (Китай). В Европе уголь также упоминается в документах XII в. Но, поскольку при сжигании угля образуется сернистый газ, запах которого ассоциировался с адским пламенем, сжигание угля в средние века было запрещено. Только в конце XVIII в. уголь стал применяться в промышленности.

На-гора

С развитием производства в XIX в. уголь стал основным источником энергии в промышленности и на транспорте, а кокс использовался как восстановитель железа при доменной плавке.

Огромные запасы угля – сотни миллиардов тонн – позволяют до настоящего времени наращивать его добычу. Сейчас она составляет только в нашей стране около 800 млн т в год. Несмотря на все возрастающую роль нефти, газа, атомной и гидроэнергетики, уголь еще долгое время останется одним из важнейших видов минерального сырья. Его добыча в нашей стране с 1940 г. возросла в 5 раз.

Как правило, угольные пласты залегают неглубоко от поверхности. Поэтому уголь добывается преимущественно открытым способом. С поверхности угольного пласта снимается порода, и уголь черпается из карьера в вагоны прямо ковшом экскаватора. Это самый дешевый и производительный способ добычи угля. В нашей стране таким образом разрабатываются угли в Экибастузе, на Канско-Ачинском топливно-энергетическом комплексе (КАТЭК), частично в Кузбассе и на других месторождениях.

На десятки километров раскинулось крупнейшее месторождение угля – Экибастузское – в Казахстане. На его базе создается энергетический комплекс, в который войдут пять ГРЭС суммарной мощностью 20 млн кВт электроэнергии. Уже шагнули в степь опоры самой большой линии электропередачи постоянного тока напряжением 1500 кВ. Протяженность сверхдальней ЛЭП будет 2415 километров. Электромост перешагнул на своем пути сотни рек, горы Урала; мачты-гиганты высотой 42 м понесли ток Экибастуза в центральную часть России. Экибастузские ГРЭС уже дают промышленный ток.

Угольщики Экибастуза питают топливом 20 электростанций Казахстана, Урала и. Сибири. Ежегодно они отгружают более 70 млн т дешевого угля. Строительство разреза «Богатырь» было начато в 1975 г. А сейчас там каждую минуту добывают более 100 т угля, 54 млн т в год поднимают на-гора. В разрезе «Богатырь» работает современная техника: роторные экскаваторы производительностью от 2 тыс. до 5 тыс. т угля в час. Близок день, когда угольщики Экибастуза добудут миллиардную тонну со дня разработки месторождения.

Горняки Экибастуза были первыми, кому пришлось осваивать эту мощную технику.

Сейчас набирает силу КАТЭК – здесь добывается 50 млн т угля в год. Мощность угольного разреза такова, что в перспективе возможно добывать до 1 млрд т/год самого доступного, дешевого и малосернистого угля. Правда, он обладает высокой зольностью и перевозки его нецелесообразны: он должен перерабатываться на месте.

В Донецком, Воркутинском бассейнах и некоторых других уголь добывается подземным способом. Шахты уходят в глубь Земли на километр и более. Здесь применяются автоматизированные проходческие комплексы, включающие угольные комбайны, которые врубаются в угольный пласт, собирают и грузят уголь в вагонетки. Несмотря на это, производительность труда на шахтах втрое меньше, чем на карьерах. Поэтому сейчас все шире внедряется метод гидродобычи, при котором уголь размывается гидромониторами и в виде суспензии по трубам подается на поверхность. Здесь происходит обогащение и переработка угля.

Урожай гравитационного поля

Пласты угля в Земле в значительной степени перемешаны со сланцевыми, глинистыми и другими породами. Кроме того, в процессе добычи в уголь попадает порода из оконтуривающих угольный пласт слоев – лежачего и висячего боков. Эти бесполезные примеси целесообразно удалить до попадания угля в топку, да и перевозить их нет смысла. Эта так называемая внешняя зольность может быть отделена методами обогащения полезных ископаемых в отличие от внутренней зольности, связанной с самим угольным веществом аналогично золе, остающейся после сгорания древесины.

Плотность угля составляет 1,2–1,35 г/см³, а вмещающих горных пород – 1,8–2. На этом различии основано их разделение в гравитационном поле. Разница в плотности здесь значительно меньше, чем у золота и вмещающих пород, поэтому и гравитационные аппараты для обогащения углей более сложны. Существует множество механических способов разделения минералов по плотности, объединяемых названием «гравитационное обогащение полезных ископаемых». В качестве среды гравитационного поля используются вода, воздух, тяжелые жидкости, суспензии, жидкий электролит, помещенный в скрещенные электрическое и магнитное поля. Среды характеризуются реологическими параметрами: плотностью, вязкостью, предельным сопротивлением сдвигу, устойчивостью и др. Свойства среды оказывают влияние на скорость перемещения разделяемых частиц и эффективность разделения.

Условно минералы делят на три группы: легкие (до 3 г/см³), куда входит и уголь, средние (3–4 г/см³) и тяжелые (более 4 г/см³). Плотность минералов зависит от химического состава и типа кристаллической структуры. В последнюю группу входят, как правило, минералы, содержащие тяжелые металлы. Наибольшая плотность у самородных элементов – золота, серебра и минералов группы платины.

По закону Архимеда на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости. Но минералов легче воды не существует. Известны некоторые растворы и жидкости с высокой плотностью, например хлорэтан (1,58), бромоформ (2,9), тетрабромэтан (3), ртуть (13,6). Но применение этих жидкостей в больших масштабах обходится дорого. Есть другой способ создания тяжелой среды для разделения минералов – получение суспензий.

Тонкоизмельченный порошок какого-либо тяжелого вещества, например ферросилиция, минералов галенита, магнетита, пирита или барита, размешивают в воде. При достаточной степени измельчения порошок оседает не сразу, а долгое время находится во взвешенном состоянии. Взвесь тем устойчивее, чем больше тонких частиц находится в ней.

Если вынуть из воды твердое тело, оно будет мокрым, т. е. на его поверхности остается тонкая пленка воды, потому что между молекулами воды и поверхностью твердого тела существует взаимодействие, сцепление более прочное, чем между молекулами воды. Благодаря этому взаимодействию вода образует как бы оболочку вокруг каждой твердой частицы, попавшей в нее. Эта оболочка, более плотная, чем остальной объем воды, обладает повышенной вязкостью, так как сцепление молекул воды в пей увеличивается под влиянием твердого тела, вернее его энергетического поля. Когда твердых частичек в воде много и толщина водных пленок на них близка к расстоянию между частичками, вся вода связана в эти плотные поверхностные пленки. Вязкость воды сильно возрастает, она препятствует быстрому оседанию тонких частиц суспензии. Суспензия становится устойчивой. В ней тонут только очень крупные и тяжелые по сравнению с суспензированным порошком частицы.

Плотность такой суспензии – величина промежуточная между плотностями воды и порошка. Можно приготовить достаточно устойчивую суспензию с плотностью 3 г/см³ и выше, что вполне достаточно для разделения многих минералов. Частицы разделяемых минералов должны быть крупнее, чем частицы, из которых приготовлена суспензия.

Сепаратор для разделения в суспензии представляет собой конусообразный сосуд с мешалкой, в который непрерывно поступают суспензия и руда. С поверхности суспензии сгребаются всплывшие, а со дна конуса удаляются потонувшие куски. Теперь остается только отмыть куски руды от налипших частиц суспензии. Это легко сделать, так как они имеют различные размеры и могут быть разделены на грохотах. Магнетит и ферросилиций можно отделить электромагнитом. Из отмытых частиц снова приготовляется суспензия, так что она почти не расходуется в процессе обогащения.

Схема обогащения с тяжелых суспензиях

Обогащение в тяжелых суспензиях широко применяется при переработке дешевых полезных ископаемых (угля, стройматериалов, фосфоритов и руд черных металлов) или бедного сырья (руд цветных и редких металлов). Основные преимущества метода заключаются в способности эффективно перерабатывать исходное сырье крупностью от 2–5 до 300 мм, а иногда даже до 1200 мм при высокой производительности (до 600—1000 т/ч) с получением отвального продукта, содержащего незначительное количество ценных компонентов, а также в возможности разделения сырья на продукты при незначительной разности в плотности (±0,003 г/см³). Кроме того, этот метод обогащения дешев, требует незначительных расходов электроэнергии, воды, утяжелителя и небольшой численности обслуживающего персонала; процесс легко поддается автоматизации. Основным недостатком этого метода является необходимость отмывки исходного материала от глинистых частиц.

В качестве утяжелителя обычно используется гранулированный ферросилиций, магнетит или его смесь с ферросилицием, реже барит, пирит, песок, а также другие компоненты. Плотность суспензий регулируется автоматически.

В тяжелой суспензии обогащается прежде всего уголь, имеющий меньшую плотность (1,4) по сравнению с сопровождающим его сланцем (2,0) и пиритом (5,0).

Свинцовые руды, содержащие крупные вкрапления тяжелого свинцового блеска (галенита), могут обогащаться в тяжелой суспензии, приготовленной из того же тонкоизмельченного галенита. В тяжелых суспензиях могут обогащаться и многие другие руды, например вольфрамовые, оловянные, железные, марганцевые, свинцово-цинковые, медные, флюоритовые.

Применение суспензий позволяет выделить сразу, на первой стадии обогащения, большую часть пустой породы, что важно при высокопроизводительной, валовой добыче полезных ископаемых. Процесс обогащения в тяжелых суспензиях получает все большее распространение. Появились усовершенствованные аппараты, сочетающие процесс разделения в суспензии с разделением под действием центробежных сил в гидроциклоне. При этом увеличивают различие в массе частиц разделяемых минералов и разделение проходит более эффективно.

На основе современной физико-химической механики разработана теория нового метода повышения эффективности разделения в дисперсных системах с помощью низкочастотной вибрации. На углеобогатительных фабриках это позволило повысить производительность тяжелосредных сепараторов и снизить содержание золы в концентратах.

Существуют и другие, более универсальные способы разделения минералов по плотности. Наиболее распространен процесс, называемый отсадкой, в котором попеременно используются подвижность легких частиц и большая скорость падения в водной среде тяжелых минералов.

Отсадочная машина

В отсадочной машине у поверхности воды имеется подстилка – лежащий на решете слой крупных частиц магнетита или другого минерала с промежуточной для разделяемых минералов плотностью. Эта подстилка называется «постелью». Бывают также отсадочные машины о решетом без постели.

В первой стадии цикла отсадки восходящая струя воды успевает только взрыхлить слой постели и чуть приподнять легкие минералы. Затем восходящая струя сменяется нисходящей. В этот момент вниз через постель и решетку устремляются тяжелые минералы. При этом нижние частицы успевают проскочить под решетку. Их место занимают частицы, лежавшие повыше. За ними следуют легкие минералы, но они не успевают проникнуть глубоко в постель: новый восходящий поток воды снова подбрасывает их над постелью и они смываются боковой струей воды, вместе с которой поступает на отсадку свежая руда. Слив отсадочной машины – легкий продукт, т. е. обогащенный уголь. В случае обогащения руд, наоборот, тяжелый концентрат собирается на дне отсадочного конуса. Он накапливается при каждом импульсе. Постель служит своеобразным клапаном, пропускающим тяжелые и задерживающим легкие минералы.

Быстро и тяжело «дышит» отсадочная машина. Частички руды, подпрыгивая в постели, постепенно перемещаются к разгрузочному концу. Секрет пульсаций несложен. В боковой стенке камеры машины имеется диафрагма или поршни, попеременно сжимающие воду в камере и втягивающие ее обратно. Чем чаще пульсации, тем более тонкие частицы минералов можно подвергать отсадке. Для разделения частиц крупностью меньше 1 мм число импульсов должно достигать 3000 в минуту.

В некоторых отсадочных машинах под слоем воды качается само решето: поднимаясь, оно создает нисходящий, а опускаясь – восходящий поток воды. На этом принципе основана и самая примитивная отсадка – промывка на решете: его, наполнив измельченной рудой, встряхивали в бочке с водой.

Отсадка – самый распространенный и эффективный метод гравитационного обогащения. Одна из последних моделей отсадочной машины ОМ-24 имеет площадь постели 24 м² и может перерабатывать 400–650 т угля в час.

Частицы размером менее 1 мм уже не могут обогащаться гравитационными методами. Земное притяжение для таких частиц слишком незначительно, и они очень медленно опускаются в водной среде. Здесь вступают в действие другие силы – поверхностные, власть которых увеличивается с уменьшением размеров частиц и, следовательно, с увеличением их удельной поверхности (приходящейся на единицу массы).

Обогащение в струе воды по плотности было известно давно. Промывка в желобах, на шлюзах из бараньих шкур, отсадка на решете – все эти способы мало изменялись на протяжении более чем тысячелетнего существования, вплоть до XIX в.

Когда проблема обогащения руд стала весьма актуальной, начали искать научное объяснение и пути совершенствования этих процессов. Француз Пернолэ в 1851 г. открыл законы падения рудных частиц в воде. Затем Борн описал их движения в восходящей струе воды. Узатис, Иордан, Спара, Риттингер, Ричардс, а за ними советские ученые Г. О. Чечотт и П. В. Лященко создали научные основы гравитационного обогащения полезных ископаемых.