CC BY
130
2010
УДК 622.7 РИСУНКИ!!!!!!!!!!!!!!!!
М.А. Гурман, Т.Н. Александрова
ИССЛЕДОВАНИЕ ОБОГАТИМОСТИ БЕДНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
А нализ современного состояния железорудной отрасли промышленности в мире
./Т. показывает, что последние 50 лет наблюдается постоянное возрастание объемов добычи и потребления железных руд, что предопределяет необходимость ввода в эксплуатацию месторождений с бедными рудами, которые не могут быть использованы без предварительного обогащения. В настоящее время 86% [1] добываемых железных руд подвергается глубокому обогащению и почти все руды в той или иной мере подвергаются операциям рудоподготовки.
Для увеличения производительность металлургических заводов, необходимо улучшать качество рудного сырья путем совершенствования его подготовки к металлургическому переделу и обогащения низкосортных руд с целью повышения содержания металла в них [2]. И.Н. Плаксиным установлено, что с увеличением содержания железа в концентрате на 1% производительность доменной печи возрастает на 4-5%, а количество вредных примесей в чугуне и затраты на его металлургический передел снижаются [3].
В Дальневосточном экономическом регионе известно 138 месторождений железных руд разных геолого-про-мышленных типов, но ни одно месторождение не разрабатывается как металлургическое сырье [4]. В настоящее время происходит переоценка и уточнение запасов на месторождениях железных руд Малого Хингана поскольку эти месторождения рассматриваются как основа для развития черной металлургии Дальнего Востока, поэтому исследования по обогатимости железных руд Дальнего Востока создадут благоприятные предпосылки для вовлечения в эксплуатацию этих месторождений.
Нами проведены лабораторные исследования железных руд одного из месторождений Малого Хингана. Целью исследования было изучение технологических свойств природных типов и разновидностей железных руд. Из тридцати шести рядовых бороздовых проб было сформировано шесть малых технологических проб (МТП).
Изучение вещественного состава проводили с использованием комплекса различных методов, включая визуальные и оптические минералогические исследования, электронной микроскопии, химический, рентгеноспектральный, метод гравитационно-магнитного фракционирования с оптическими и аналитическими исследованиями полученных фракций.
Технологические исследования проводились с использованием ситового, седиментационного анализа, методов магнитной сепарации, гравитации, флотации. Химические анализы исходных проб и продуктов обогащения проводились в пробирно-аналитических лабораториях Покровского рудника и Дальгеофизики рентгено-флуоресцентным и атомно-эмис-сионным с индуктивно связанной плазмой методами.
Содержание железа в исходных пробах составляет 33,12-40,57%. Руды характеризуются высоким содержанием кремнезема (33,2-41,30%) и кислым составом пустой породы, коэффициент основности не превышает 0,12%. Ценным свойством руд является низкое содержание вредных примесей - серы и фосфора. Из легирующих примесей присутствует титан (0,1 -0,2%), марганец (0,06- 0,3% до 1% в МТП-3), ванадий (0,003%).
Минералого-петрографический анализ показывает, что в рудах данного месторождения преобладают джеспилиты, в разной степени насыщенные тонкозернистым магнетитом; широко проявлены магнетит-железнослюдковые сланцы; магнетитовые кварциты - локально; безрудные кварциты и сланцы, иногда содержащие марганцевую, графитовую и углистую минерализацию имеют весьма подчиненное значение. Руды обладают тонко- и микрозернистой, тонкогранулитовой структурой; микрополосчатой, тонкосланцеватой текстурой.
Главными рудными минералами являются магнетит и гематит (железная слюдка). Магнетит представлен двумя генерациями - в виде метакристаллов (бластов), размером 0,01-0,2 мм; распространены агрегаты метакристаллов размером до 2 мм;
Таблица 1
Результаты фазового анализа МТП -1-6
МТП-1 МТП-2 МТП-3 МТП-4 МТП-5 МТП-6
Железо общее1 35,9 40,31 34,10 33,07 38,99 38,76
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Железо в форме 22,35 34,73 30,23 21,48 27,87 24,83
магнетита 62,25 86,15 88,76 64,95 71,49 64,06
Железо в форме 12,30 4,31 2,83 11,22 10,77 13,52
гематита 34,25 10,7 8,29 33,92 27,61 34,88
Железо в форме 0,18 0,16 0,14 0,03 0,04 0,04
карбонатов 0,49 0,4 0,4 0,1 0,1 0,1
Железо в форме 0,46 05 0,21 0,10 0,12 0,12
гидроксидов 1,24 1,24 0,62 0,31 0,31 0,31
Железо в форме 0,02 0,008 0,02 0,007 0,008 0,008
сульфидов 0,06 0,02 0,06 0,02 0,02 0,02
Железо в форме 0,61 06 0,64 0,23 0,18 0,24
силикатов 1,71 1,49 1,87 0,7 0,47 0,63
Мг/Гм 1,82 8,05 10,71 1,91 2,87 1,84
и тонкозернистой, иногда пластинчатой разновидностью. Гематит (железная слюдка) тесно ассоциирует с магнетитом; форма листоватая, чешуйчатая, редко пластинчатая; размер чешуй -0,01-0,1 мм; агрегаты железной слюдки обычно содержат реликтовые бласты магнетита. При изучении руд в отраженном свете отмечается их мартитизация: магнетит^- маггемит^- гематит.
В рудах, подлежащих обогащению, очень важное значение имеет, в какой минеральной форме находится железо. Фазовым анализом установлено, что железо общее в изученных пробах представлено магнетитом в количестве 62,25 - 88,76% и гематитом- 8,29 - 34,88 %. На долю кислоторастворимых карбонатов в МТП- 1 - 3 приходится не более 0,49 %, в МТП-4-6 - железа карбонатов не более 0,1 %. Количество железа, приходящегося на силикаты, составляет 0,47 - 1,87 %.
Таблица 2
Химико-аналитические критерии МТП
Наименование проб Химико-аналитические критерии Примечание
Fe 1 МаІ н F еобщ. П.п.п. F еобщ Г ематит-магнетитовые кварциты Fe^,™ = 0,84-0,5; П.п.п. <0,1 Feобщ Feобщ.
МТП-1 0,62 0,002
МТП-4 0,65 0,015
МТП-5 0,71 0,013
МТП-6 0,64 0,013
МТП-2 0,86 0,002 Магнетитовые кварциты FeM^. = 1,0 - 0,84; П.п.п. <0,15 ^^общ ^^общ.
МТП-3 0,89 0,002
Доля железа в сульфидах не превышает 0,06 %; железо гидроокислов составляет 0,31 - 1,24 % (табл. 1).
Данные фазового анализа вполне согласуются с результатами минералого-петрографического и химического анализов.
Исходя из классификации природных типов и разновидностей железистых кварцитов Б.И. Пирогова и В.С. Федорченко [5] в табл. 2 приведены химико-аналитические критерии МТП.
По величине химико-аналитических критериев исследованные пробы можно отнести к магнетитовому природному типу с выделением гематит-магнетитового и магнетитового подтипов.
Результаты гранулометрического анализа руды крупностью минус 2 мм свидетельствуют о том, что в тонких фракциях минус 0,05 мм наблюдается повышенная концентрация железа при относительно равномерном содержании его в остальных классах крупности.
Измельчаемость навесок исследуемой и эталонной руды в открытом цикле изучали по известному методу М.К. Широкинского и А.Г. Тунцова. По измельчаемости руды можно отнести к средне- и трудноизмельчаемым.
1 Числитель - абсолютный, %; знаменатель - относительный, %
Технологические исследования проводились по схеме двустадиальной магнитной сепарации в слабом поле на барабанном сепараторе ЭБМ-32/20. Исходная проба крупностью -2+0 мм подавалась на I стадию мокрой магнитной сепарации (напряженность магнитного поля составляла 1000 Э). Немагнитную фракцию I стадии (хвосты I) доизмельчали до 0,5 мм и
у. %; В .% 8 ,%
МТП-1 крупность -2+0мм I стадия М^С 1000 Э
К-т МФі
К-т МФг (о,
мм) 20.93; 63,69 37,68
5]мм) 16,21; 56,55 25,91 Объединенный концентра г 37.14; 60,57 63,59
Измельчен^ 0,05мм Перечистка (ММС) 6 приемов
НМФ 79.07; 27.89 6|,32
Доизмельчение 0,5мм 1
II стадия ММС
(Хвосты ч I) НМФ 62.86; 20.4Çг 36,41
Концентрат МФ Промпродукт 17.22; 48,18
19.92; 71.30 I 23,45
40,14 Обратная флотация
I----------------------1
Концентрат Хвосты
(Камерный продукт) (Пенный продукт)
11.18; 60.04 6.04; 26.23
19,61 3,84
Рис. 1. Качественно-количественная схема обогащения МТП-1
направляли на II стадию мокрой магнитной сепарации. Для повышения качества концентрата, магнитные фракции обеих стадий после доизмельчения до 0,05 мм направляли на перечистку. В результате перечистки получали магнитный концентрат и промпродукт концентрата. Немагнитную фракцию II стадии (хвосты II) подвергали контрольной сепарации с целью повышения извлечения железа.
Таблица 3
Сводные результаты обогащения МТП
Наименование Выход, Содержание Распределение,
продуктов % Fe^ % %
Проба МТП-1
МФ- концентрат 19,92 71,30 40,14
К-т флотации 11,18 60,04 19,61
Хвосты флотации 6,04 26,23 3,84
Хвосты обогащения 62,86 20,49 36,41
Итого МТП-1 100,0 35,37 100,00
Проба МТП-2
МФ- концентрат 44,01 70,13 76,07
Промпродукт к-та 13,12 26,02 8,41
МФ хвостов (промпродукт) 28,59 18,06 12,71
Хвосты обогащения 14,28 7,99 2,81
Итого МТП-2 100,0 40,57 100,00
Проба МТП-3
MФ- концентрат 41,51 70,84 83,29
Промпродукт к-та 14,27 8,41 3,40
Промпродукт хвостов 21,09 11,90 6,20
Хвосты обогащения 23,13 9,47 7,11
Итого MT^3 100,0 35,31 100,00
Проба МТП-4
MФ- концентрат 32,53 63,19 62,06
Промпродукт к-та 18,06 29,80 16,25
Промпродукт хвостов 1,04 21,53 0,67
Хвосты обогащения 48,37 14,39 21,02
Итого MT^4 100,00 33,12 100,00
Проба МТП-5
MФ - концентрат 39,70 65,45 66,44
Промпродукт к-та 13,27 25,87 8,77
Промпродукт хвостов 1,33 22,50 0,77
Хвосты обогащения 45,70 20,56 24,02
Итого MTO-5 100,00 39,11 100,00
Проба МТП-6
MФ - концентрат 33,55 66,02 56,49
Промпродукт к-та 18,11 32,05 14,80
Промпродукт хвостов 1,69 31,32 1,35
Хвосты обогащения 46,65 22,99 27,36
Итого MTO-6 100,00 39,21 100,00
агитация
Змин.
Промпродукт м.м.с Са0-0,9кг/т ЫаОН-1,2 кг/т Барда -0,66кг/т
Крахмал-0,3кг/т
Сырое талловое масло-0,88кг/т (с собирателем агитация 2 мин)
Перемешивание с реагентами
Обратная Флотация 7 мин
Т
Перечистка 1
Камерны
Перечистка 2
Перечистка 3
Хвосты
Рис. 2. Схема обратной флотации
Пев
пр
а Барда -0,3кг/т
продукт Крахмал 0,15кг/т
Сь рое талловое масло 0,44кг/т, с собирателем агитация 2 мин *
Контрольная флотация
ныи
Камерный
продукт
Концентрат
Выход полученных концентратов составил 41,51 - 44,01 % при содержании железа - 70,13 -70,84 % в пробах магнетитовых руд. Выход концентратов в пробах гематит-магнети-товых руд составил 32,53 - 39,70 % при содержании железа 63,19-71,30 %.
С целью снижения потерь железа в промпродуктах магнитной сепарации проведена серия поисковых опытов в режиме обратной флотации на материале пробы МТП-1.
Содержание железа в промпродукте составляло 48,18 %. Крупность продукта - 98 % класса минус 50 мкм. Плотность пульпы при флотации 30 - 34 % твердого.
В режиме обратной флотации для активации минералов породы, применяли едкий натр в сочетании с известью, рН
Таблица 4
Результаты доводки промпродуктов магнитной сепарации обратной флотацией
Наименов ание Выход, % Содержание Распределение, %
продуктов от от железа, % от от
исх. опер. исх. опер.
Проба МТП-1
Поступило на флотацию Промпродукт к-та мф 17,22 100,00 48,18 23,45 100,00
Концентрат (камерный прод.) 11,18 64,92 60,04 18,97 80,89
Хвосты (пенный продукт) 6,04 35,08 26,23 4,48 19,11
пульпы 11-11,5. Для депрессии минералов железа применяли крахмал и барду сульфит-целлюлозных щелоков (лигносульфонаты). В качестве собирателя использовали сырое талловое масло, расход которого составил 0,88 кг/т.
Анализ результатов поисковых опытов по обратной флотации показал (табл. 4), что содержание железа в концентрате составило 60,04 %; извлечение от операции - 80,89 % (извлечение от исходного - 18,97 %), при этом содержание в пенном продукте (хвостах) находится на уровне 26,23 %.
Таким образом, в результате проведенных экспериментов установлена возможность флотационного обогащения промпродуктов магнитной сепарации пробы гематит-магнетитовой руды.
Выводы
На основании глубоких минералого-технологических исследований выявлены технологические особенности природных типов и разновидностей железных руд месторождения.
Показана принципиальная возможность обогащения руды по схеме двустадиальной магнитной сепарации в слабом магнитном поле с перечисткой концентратов после доизмельчения. Выход полученных концентратов составил 41,51 - 44,01 % при содержании железа - 70,13-70,84% в пробах магнетитовых руд. Выход концентратов в пробах гематит-магнети-товых руд составил 32,53 -39,70 % при содержании железа 63,19 - 71,30 %.
Представленные пробы могут быть отнесены к категории труднообогатимых руд. Извлечение железа в концентрат по схеме магнитной сепарации составило 40,14 - 66,44 % - в пробах гематит-магнетитовых руд; 76,07 - 83,29 % - в пробах магнетитовых руд. Содержание железа в хвостах магнитной сепарации на уровне 14,57 -22,99 % свидетельствует о нераскрытости зерен магнетита и гематита.
Флотационные исследования подтвердили возможность флотационной доводки промпродуктов магнитной сепарации пробы гематит-магнетитовой руды. Способом обратной флотации получен концентрат (камерный продукт) с содержанием 60,04 % железа. В подготовительном цикле перед флотацией целесообразно использование обесшламливания, раздельное обогащение песковых и шламовых фракций может не только улучшить качество концентрата, но и повысить извлечение.
Исследования руд данного месторождения следует продолжить с целью разработки рациональных схем обогащения гематит-магнетитовых и магнетитовых руд.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Богданова, И.П. Обогатимость железных руд /И.П. Богданова, Н.А. Нестерова, В.С. Федорченко, Ю.Л. Грицай. -М.: Недра, 1989. - 156 с.
2. Юденич, Г.И. Обогащение железных и марганцевых руд. - М.: Металлургиздат, 1956. - 623 с.
3. Кармазин, В.И. Развитие техники и технологии магнитного обогащения полезных ископаемых / В.И. Кармазин, В.В. Кармазин // Физические и химические основы переработки минерального сырья. - М.: Наука, 1982.
4. Архипов, Г.И. Дальневосточная черная металлургия. Железорудная база и возможности развития. - Хабаровск: ИГД ДвО РАН; ОАО «Амурметалл», 2005. - 233 с.
5. Григорьев, В.М. Изучение вещественного состава и обогатимости железных руд / В.М. Григорьев, И.Н. Докучаева. - М.: Недра, 1976. - 139 с.
6. Чантурия, В.А. Интенсификация обогащения железных руд сложного вещественного состава / В.А. Чантурия, Г.М. Дмитриева, Э.А. Трофимова. - М.: Наука, 1988. -206 с. ЕШ
— Коротко об авторах -------------------------------------------------
Гурман М.А - старший научный сотрудник,
Александрова Т.Н. -кандидат технических наук, доцент, заведующая лабораторией,
Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск, IGD@rambler.ru.
