CC BY
159
РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.765.063
Кубак Д.А., Петухов В.Н., Семенов Д.Г.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРУППОВОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОМПЛЕКСНЫХ РЕАГЕНТОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФЛОТАЦИИ УГЛЕЙ
Аннотация. Флотационная активность комплексных реагентов исследована на углях различной стадии метаморфизма. Для углей, относящихся к низкой степени метаморфизма, рационально применять реагенты, содержащие в групповом химическом составе полярные органические соединения. Угли более высокой степени метаморфизма, отличающиеся пониженным содержанием на своей поверхности функциональных группировок и большей пористостью, лучше флотируются комплексными реагентами, содержащими некоторое количество аполярных органических соединений. Реагент РНХ-3010 состоит преимущественно из полярных кислородсодержащих органических соединений. Для улучшения собирательных свойств комплексного реагента РНХ-3010 исследованы отходы нефтехимической промышленности, содержащие в своем химическом составе различные неполярные органические соединения. Из исследованных отходов рекомендуется добавка КОИПБ, позволяющая повысить технико-экономические показатели процесса. Определено оптимальное соотношение полярных и аполярных составляющих. Повышенное и пониженное содержание неполярной части приводит к ухудшению показателей пенной флотации. Установлены технологические показатели процесса пенной флотации, позволяющие получать концентрат, удовлетворяющий требованиям коксохимического производства. Гранулометрический состав и плотность исходного питания оказывают существенное влияние на показатели пенной флотации. Достоинствами предлагаемого реагентного режима являются невысокая стоимость, значительные ресурсы и высокая эффективность по сравнению с его аналогами.
Ключевые слова: пенная флотация, реагент, технологические параметры, отходы нефтехимической промышленности.
С целью изучения эффективности действия различных реагентов были проведены исследования с углями различных стадий метаморфизма и различной степенью минерализации, обогащаемых на Беловской обогатительной фабрике (табл. 1).
При флотации угля марки «Ж» и зольностью 13,8% с использованием базового реагентного режима (термогазойль + КОБС) был получен концентрат зольностью 9,0%, зольность отходов при этом составила 48,5%, выход концентрата 87,8%, извлечение горючей массы в концентрат 92,7%. Расход традиционных реагентов составлял 1 кг/т угля (табл. 1). При использовании комплексных реагентов зольность концентратов изменилась незначительно и во всех случаях удовлетворяла требованиям, предъявляемым к концентратам коксующихся углей. Подача реагента ЬУОРБ позволила увеличить выход концентрата на 1,2%, извлечение горючей массы в концентрат на 1,3% и зольность отходов на 4,4%. При флотации с использованием реагента ГФО выход концентрата увеличился на 1,7%, извлечение горючей массы в концентрат и зольность отходов - на 1,7 и 5,5% соответственно. Наилучшие показатели получены при флотации угля марки «Ж» реагентом РНХ-3010. Выход концентрата и извлечение горючей массы в концентрат относительно базового технологического режима увеличились на 3,2% и составили соответственно 91,0 и 95,9%. Зольность хвостов флотации - 62,2%.
В настоящее время некоторые исследователи [1-5] указывают на возможность использования гетеропо-лярных соединений, обладающих одновременно высокими собирательными и пенообразующими свой-
ствами, в качестве комплексных реагентов. Причем для получения высоких показателей флотации гете-рополярный реагент должен иметь полярный атом или функциональную группу, обеспечивающие высокую адсорбционную способность молекул на энергетически неоднородных центрах угольной поверхности за счет специфических сил межмолекулярного взаимодействия (по механизму водородных, координационных или донорно-акцепторных связей), а также углеводородный радикал достаточной длины, способный повысить гидрофобность поверхности.
Таким образом, комплексные реагенты при флотации угля марки «Ж» обладают высокой активностью, причем по сравнению с базовым реагентным режимом их расход ниже в 2,5 раза. Использование комплексных реагентов позволяет повысить выход концентрата без потери его качества, а также снизить потери горючей массы с отходами. Высокая селективность объясняется групповым химическим составом и структурными особенностями поверхности угля. Угли марки «Ж», относящиеся к углям низкой степени метаморфизма, имеют большое количество гетерополярных функциональных и углеводородных групп, находящихся на их поверхности. Поэтому и гетерополярные органические соединения, входящие в состав комплексных реагентов, будут активнее адсорбироваться на поверхности таких углей, обеспечивая большую эффективность при флотации. Результаты флотации подтверждают большую эффективность и селективность этих реагентов. Следовательно, для флотации угля марки «Ж» рационально использовать реагенты, состоящие преимущественно из полярных органических соединений.
При флотации угольных шламов марок «КС» и «ОС», отличающихся повышенной зольностью (более 20%), для получения концентратов с зольностью, удовлетворяющей требованиям потребителей, расход всех исследованных реагентов повысился. Так, при флотации шлама марки «КС» зольностью 21,5% суммарный расход термогазойли и КОБС составил 1,4 кг/т. Зольность полученного концентрата составила 9,0%, при его выходе - 74,8% и извлечении горючей массы в концентрат - 86,6%. Зольность отходов флотации -44,2%. Применение комплексных реагентов при флотации угольного шлама марки «КС» также приводит к повышению качественных показателей флотации при снижении расхода примерно на 80% (см. табл. 1).
Аналогичные результаты получены при обогащении угольного шлама марки «ОС» зольностью 20,7%. При снижении расхода комплексных реагентов почти на 60% относительно базового реагентного режима наблюдается улучшение качественно-количественных показателей процесса флотации. Наиболее высокие показатели получены при использовании реагента ЬУОГГ. Выход концентрата увеличился на 3,5% при небольшом росте зольности на 0,4%. Извлечение горючей массы в концентрат и зольность отходов возросли соответственно на 3,7 и 3,3%.
Стоит отметить то, что активность комплексных реагентов при флотации угольных шламов различной степени метаморфизма различная. Для флотации угля марки «Ж», имеющего на своей поверхности большое количество гетерофункциональных группировок, ра-
ционально использовать реагенты, содержащие гете-роатомные органические соединения (РНХ-3010 или ГФО). При флотации углей, относящихся к более поздним стадиям метаморфизма, выгодно использовать композиционные реагенты, которые кроме гетеропо-лярных соединений в групповом химическом составе содержат неполярные углеводороды. Это объясняется изменением как молекулярной структуры угля, так и его пористости. С повышением геологического возраста углей снижается содержание функциональных групп на поверхности угля и увеличивается его пористость. Наличие в реагентах аполярных соединений, имеющих большее сродство к ароматической массе средне- и высокометаморфизированных углей, а также способных в капельном, а не в молекулярном виде закрепляться на поверхности ОМУ, повышает эффективность комплексных реагентов.
Из исследованных реагентов необходимо рекомендовать реагент ЬУОГГ. Однако высокая стоимость (около 70000 руб./т) и проблемы с транспортировкой (отход получается только на заводах Германии) является существенным недостатком, не позволяющим применять его на обогатительных фабриках России.
Поэтому в данной работе проведены исследования в направлении повышения эффективности флотореа-гента РНХ-3010.
Для повышения эффективности композиционного реагента РНХ-3010 в работе исследованы:
- влияние добавок аполярных нефтепродуктов;
- установление параметров оптимального технологического режима флотации углей.
В качестве добавок, содержащих аполярные соединения, в работе предлагается использовать следующие продукты и отходы химических производств:
1. Тяжелый полимер-дистиллят (ТПД) - представляет собой жидкость коричневого цвета плотностью 800-810 кг/м3. ТПД получают в процессе полимеризации бутиленов. В групповом химическом составе содержит непредельные углеводороды с изостроением радикала.
2. Легкий полимер-дистиллят (ЛПД) - отход производства полиизобутилена. Используется в качестве котельного топлива. В групповом химическом составе преобладают алкены.
3. Мотоалкилат - относится к классу изопарафи-нов. Его получают в процессе сернокислотного алки-лирования.
Таблица 1
Результаты флотации угольных шламах марок «Ж», «КС», «ОС» различными реагентами
Реагент Расход Выход концентрата, % Зольность концентрата, % Зольность отходов, % Извлечение горючей массы в концентрат, % Исходный продукт, зольность
Собиратель Пенообразователь Собирателя Пенообразователя Общий
Термогазойль, г. Омск КОБС 0,9 0,1 1,0 87,8 9,0 48,5 92,7 Марка Ж, 13,8%
РНХ-3010 0,4 0,4 91,0 9,0 62,2 96,1
1_УОРР 0,4 0,4 89,0 9,0 52,9 94,0
ГФО 0,4 0,4 89,5 9,1 54,0 94,4
Термогазойль, г. Омск КОБС 1,3 0,1 1,4 74,8 9,0 58,4 86,6 Марка КС, 21,5%
РНХ-3010 0,8 0,8 76,3 9,0 61,5 88,4
1_УОРР 0,8 0,8 78,0 8,7 66,8 90,7
ГФО 0,8 0,8 76,5 9,3 61,2 88,4
Термогазойль, г. Омск КОБС 1,8 0,1 1,9 67,0 9,1 44,2 76,8 Марка ОС, 20,7%
РНХ-3010 1,2 1,2 68,5 9,4 45,2 78,2
1_УОРР 1,2 1,2 70,5 9,5 47,5 80,5
ГФО 1,2 1,2 70,3 9,7 46,6 80,0
4. Кубовый остаток производства изопропилбен-зола (КОИПБ).
Все перечисленные продукты могут применяться в качестве реагентов-собирателей, получаются в достаточных количествах и имеют относительно невысокую стоимость. Однако к недостаткам предлагаемых продуктов можно отнести высокий расход при использовании их в качестве самостоятельных реагентов-собирателей. Для установления оптимального количества добавок были проведены исследования по флотации с применением композиционного реагента РНХ-3010 и ТПД в следующих соотношениях в процентах: 100:0, 90:10, 80:20, 67:33, 50:50 (табл. 2).
Таблица 2
Влияние количества добавки ТПД к реагенту РНХ-3010 на показатели флотации шлама марки ОС
Реагент Соотношение, % Рас- Выход концентрата, % Зольность концентрата, % Зольность отходов, % Извлечение горю- Исходный
Основ-нов-ной Добавка Основной реагент Добавка ход, кг/т чей массы в концентрат, % продукт, зольность
100 0 66,7 8,7 44,7 76,7
РНХ-3010 90 10 73,8 9,2 53,0 84,5 Марка ОС, 20,7%
ТПД 80 20 1,0 74,8 9,4 54,4 85,5
67 33 75,7 9,4 55,9 86,5
50 50 75,8 9,8 54,8 86,2
Из результатов видно, что добавка ТПД к РНХ-3010 приводит к повышению показателей флотации. Наилучшие результаты получены при флотации смеси реагентов в соотношении 67:33%. При этом зольность концентрата не превышает требуемых значений (9,5%), выход концентрата повысился относительно чистого РНХ-3010 на 9,0% и составил 75,7%. При дальнейшем повышении содержания ТПД до 50% зольность концентрата превышает требования, предъявляемые к качеству концентратов, а выход концентрата не возрастает. При соотношениях 90:10% и 80:20% был
цепи. Выход концентрата составил 77,2% при его зольности 9,5%. Извлечение горючей массы в концентрат выше, чем при флотации с использованием РНХ-3010 без добавок на 11,5%. Зольность отходов - 58,8%, что на 14,1% выше, чем при использовании композиционного реагента без добавок (см. табл. 3).
При добавке мотоалкилата и ЛПД одновременно с выходом концентрата повышается его зольность до значений, неудовлетворяющих требованиям к концентратам, поступающим на коксование. При использовании в качестве добавки ТПД получен концентрат с удовлетворительной зольностью, однако выход концентрата ниже, чем при использовании КОИПБ на 1,5%.
Показатели флотации углей зависят не только от реа-гентного режима, но и от технологических параметров процесса, а именно от:
- крупности исходного питания, поступающего на флотацию;
- плотности исходного питания.
Поэтому нами были проведены исследования по изучению влияния вышеуказанных параметров на показатели флотации.
В качестве реагента использовалась смесь композиционного реагента РНХ-3010 с добавкой КОИПБ в соотношении 3:1 при расходе 1,0 кг/т. Исследованиями установлено, что наиболее высокие показатели по выходу флотоконцентрата получены в случае флотации исходного угля с плотностью 120 г/л (табл. 4).
Таблица 3
Результаты флотации шлама марки «ОС» с использованием различных нефтепродуктов в соотношении 67:33%
получен концентрат удовлетворительного качества, однако потери горючей массы с отходами значительно выше, чем при флотации смесью реагентов 67:33%. (зольность отходов на 1,5-3,0% ниже).
При оптимальном соотношение компонентов были проведены исследования по флотации углей с использованием различных нефтепродуктов (табл. 3).
Наибольшая эффективность и селективность флотации наблюдалась при добавке к РНХ-3010 кубовых остатков производства изопропилбензола (КОИПБ), содержащих ароматические соединения с углеводородным радикалом изомерного строения в боковой
Реагент Расход, кг/т Выход концентрата, % Зольность Зольность Извлечение горючей массы в концентрат, % Извлечение минеральных компонентов в отходы, % Коэффициент селективности Г|с
Основной Добавка концентрата, % отходов, %
- 66,7 8,7 44,7 76,7 71,9 0,743
КОИПБ 77,2 9,5 58,8 88,2 64,8 0,756
РНХ-3010 Мото-алкилат 1,0 77,1 10,1 56,6 87,5 62,6 0,740
ТПД 75,7 9,4 55,9 86,5 65,6 0,753
лпд 77,5 10,3 56,6 ,7 8 61,5 0,735
При плотности исходного питания 120 г/л был получен концентрат удовлетворительной зольности (9,5%). Выход концентрата составил 78,1%. При снижении плотности исходного питания до 80 г/л наблюдалось уменьшение выхода концентрата на 2,5%, при
этом селективность процесса несколько выше, чем при флотации более плотных пульп. Снижение количественных показателей флотации разбавленных пульп связано с уменьшением числа угольных частиц в пульпе, из-за чего уменьшается вероятность столкновения их с эмульгированными каплями реагента. При этом снижается скорость процесса флотации, определяющая выход концентрата. Повышение плотности исходного питания до 160 и 200 г/л привело к незначительному повышению выхода концентрата на 0,8 и 1,2% соответственно. При этом снизилась селективность процесса флотации - зольность концентрата превысила требуемые значения для концентратов, поступающих на коксование. Повышение плотности пульпы приводит к тому, что происходит подъем пузырьками воздуха в концентрат флоккул из угольных частиц с содержащимися между ними глинистыми частицами, загрязняя последний.
Установлено, что наилучшие показатели флотации получены при крупности исходного угля -0,2 мм. Выход концентрата составил 78,6%, что на 0,5 и 1% выше, чем при обогащении более крупного и мелкого угля соответственно. Зольность концентратов менялась незначительно и не превышала установленных значений для концентратов, поступающих на коксование.
Таблица 4
Показатели флотации при различной плотности исходного питания
Скорость процесса флотации является важным показателем, определяющим эффективность реагента. В данной работе скорость флотации изучалась при оптимальных технологических показателях: плотность исходного питания - 120 г/л, крупность - 0-0,2 мм. В качестве исходного угольного шлама использовалась мелочь марки «ОС» зольностью 20,7% (табл. 5).
Таблица 5
Показатели флотации при различной крупности исходного угля марки «ОС»
Реагент Крупность исходного питания, мм Расход, кг/т Выход концен цен- трата, % Зольность концентрата, % Зольность отходов, % Исходный продукт, зольность
РНХ-3010 + КОИПБ (67:33) 0-0,5 78,1 9,5 60,6 Марка ОС, 20,7%
0-0,2 1,0 78,6 9,3 62,6
0-0,1 77,6 9,1 60,9
Реагент Плотность исходного питания, г/л Расход, кг/т Выход концентрата, % Зольность концентрата, % Зольность отходов, % Исходный продукт, зольность
РНХ-3010+К0 ИПБ (67:33) 80 1,0 75,6 9,1 56,6 Марка ОС, 20,7%
120 78,1 9,5 60,6
160 78,9 10,3 59,6
200 79,3 10,6 59,4
Из результатов исследований видно, что при использовании традиционных реагентов скорость флотации несколько ниже предлагаемых реагентов (рис. 2). При этом расход предлагаемых реагентов значительно ниже (табл. 6).
Таким образом, применение в качестве реагента смеси РНХ-3010 и КОИПБ в соотношении 3:1 позволит не только сократить общий расход реагента по отношению к традиционному реагентному режиму, но и снизить количество флотационных камер за счет увеличения скорости процесса. Зольность концентратов при использовании разработанных реагентных режимов удовлетворяет требованиям потребителей (см. табл. 6).
Также стоит отметить увеличение зольности отходов, что позволяет повысить эффективность процесса за счет сни-
Полученные показатели флотации углей различной крупности можно объяснить следующим.
В случае флотации тонкоизмельченного угля (-0,1 мм) повышается поверхность угольных зерен (рис. 1), что приводит к недостатку реагента для покрытия необходимой площади зерен угля для их активной флотации и снижению выхода концентрата.
Что касается флотации крупных частиц, то наличие турбулентных потоков во флотационной машине приводит к возникновению значительных отрывающих усилий, и прочность закрепления крупных зерен на пузырьке воздуха недостаточна. Это приводит к отрыву зерен от пузырьков, к повторному их закреплению и, соответственно, к снижению показателей флотации.
Таким образом, при флотации угля целесообразно проводить флотацию угольной мелочи крупностью -0,2 мм, а более крупные классы отправлять на гравитационное обогащение.
жения потерь органической массы угля с отходами.
Рис. 1. Кривая зависимости удельной площади поверхности угольныхзерен он ихдиаметра: зона «а» - зона наиболее сложной обогатимости
Исследование влияния группового химического состава.
КубакД.А, Петухов В.Н., СеменовД.Г.
позволяют использовать ЬУОРР в качестве ком- плексного реагента. Из ис-
| Щ следованных реагентов на - ' УОФ целесообразно использовать реагент РНХ-3010. Для повышения эффективности последнего проведены исследования влияния на _ показатели флотации добавки аполярных продуктов. Лучшие результаты получены при добавке к РНХ-3010 КОИПБ в соотношении 3:1. Для повышения показателей флотации угля при исполь-
_ зовании разработанного
1ас композиционного реагента фЛотаЦии, с процесс флотации необходимо проводить при крупности угольного шлама -0,2 мм и плотности исходного питания 120 г/л. Использование смеси РНХ-3010 и КОИПБ в соотношении 3:1 позволит снизить расход реагента почти в 2 раза по сравнению с реагентными режимами, используемыми на УОФ, при этом выход концентрата увеличивается на 4,5%. Это позволит обогатительным фабрикам значительно снизить затраты на реагенты для флотации, а также повысить производительность флотационных отделений УОФ.
Список литературы
-РНХ-3010 —О—РНХ-3010+КОИПБ (67:33} -*-ТЕрмогазойль/К05С
Рис. 2. Кинетика флотации с использованием различных реагенте
Таблица 6
Результаты флотации при различных реагентных режимах
Реагент Расход, кг/т Выход концентрата, % Зольность концентрата, % Зольность отходов, % Исходный продукт, зольность
РНХ-3010 1,3 74,0 9,1 53,6 Марка ОС, 20,7%
РНХ- 3010+К0ИПБ(67:33) 1,0 76,8 9,3 58,4
Термогазойль/КОБС (0,1 кг/т) 1,9 72,3 9,0 51,2
Выводы
Комплексные реагенты, содержащие в своем составе гетерополярные соединения, обладают большей флотационной активностью относительно традиционных реагентов при гораздо меньшем расходе. Наибольшей эффективностью обладает реагент ЬУОРР, однако его цена и сложности с поставками не
1. Власова Н.С., Классен В.И., Плаксин И.Н. Исследование действия реагентов при флотации каменныхуглей. М.: АН СССР, 1962. 170 с.
2. Дебердеев И.Х., Пиккат-Ордынский Г.А., Рудановская Л.А. Новый флотационный реагент КЭТГОЛ // Кокс и химия. 1986. № 11. С. 13-15.
3. A.c. 564008. СССР. Собиратель для флотации гидрофобных минералов / М.М. Мовсумзаде, В.Н. Петухов, В.Н. Луговская и др. (СССР).
4. A.c. 921631. СССР. Реагент-собиратель для флотации гидрофобных минералов / В.Н. Петухов, Л.Г. Савинчук и др. (СССР).
5. О флотируемости углей различной стадии метаморфизма / В.Н. Петухов, Л.А. Попова, В.Н. Шохин и др. // Изв. вузов. Горный журнал. 1977. №8. С. 130-133.
Сведения об авторах
Кубак Денис Анатольевич - аспирант кафедры химической технологии неметаллических материалов и физической химии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия. E-mail: deniskubak@yandex.ru.
Петухов Василий Николаевич - д-р техн. наук, проф. кафедры химической технологии неметаллических материалов и физической химии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия. E-mail: chief.petuhov2013@yandex.ru.
Семенов Дмитрий Георгиевич - директор ЗАО ИПК «Роснефтехим», г. Уфа, Башкортостан.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
THE INVESTIGATION OF THE EFFECT OF COMPLEX REAGENTS SECTIONAL CHEMICAL COMPOSITION ON COAL FLOTATION EFFICIENCY
Kubak Denis Anatolievich - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Russia. E-mail: deniskubak@yandex.ru.
Petukhov Vasiliy Nikolaevich - D.Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Russia. E-mail: chief.petuhov2013@yandex.ru.
Semenov Dmitry Georgievich - Director of Rosneftechim, Ufa, Bashkortostan.
Abstract. Flotation activity of complex reagents was investigated on the coals of different stage of metamorphism. It is rationally to use reagents containing polar organic compounds in the sectional chemical composition for coals related to the low degree of metamorphism. Coals, having the higher degree of metamorphism, differing by reduced content of functional bunching and greater porosity on the surface, are better floated by complex reagents with a number of non-polar organic compounds. Reagent RNH-3010 predominantly consists of polar oxygen-containing organic compounds. To improve the collective properties of the complex reagent RNH-3010 petrochemical industry waste, containing different non-polar organic compounds, were investigated. Among the examined waste additive DRIPB is recommended, allowing to increase the technical and economic indicators of the process. Optimum ratio of polar and non-polar components is defined. High and low content of non-polar part leads to the indicators deterioration of froth flotation. Technological process indicators of froth flotation, allowing to receive a concentrate, that
meets the requirements of coke-chemical production. Granulo-metric composition and pulp density have a significant impact on the performance of froth flotation. Advantages of the proposed reagent conditions are low cost, significant resources and high efficiency in comparison with its analogues.
Keywords: the foam flotation, reagent, technological parameters, petrochemical industry waste.
References
1. Vlasova N.S., Klassen V.I., Plaksin I.N. Investigation of the flotation reagents when the coals. Moscow, 1962, 170 p.
2. Deberdeev I.Kh., Pikkat-Ordinsky G.A., Rudanovskaya L.A. New flotation reagent KETGOL. Coke and Chemistry, 1986, no. 11, pp. 13-15.
3. Movsumzade M.M., Petukhov V.N., Lugovskaya V.N. and other. Collector for flotation of hydrophobic minerals. A.s. no. 564008.
4. Petukhov V.N., Savichuck L.G. and other. Reagent-collector for flotation of hydrophobic minerals. A.s. no. 921631.
5. Petukhov V.N., Popov L.A., Shokhin V.N. and other. The floatability of coals of different stage of metamorphism. Izvestia of higher schools. Mining magazine. 1977, no. 8, pp. 130-133.
УДК 622.772
Чижевский В.Б., Шавакулева О.П.
ОБОГАЩЕНИЕ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ КОНДИЦИОННОГО ИЛЬМЕНИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА
Аннотация. Представлены материалы по Копанскому месторождению и изложены теоретические основы решения проблемы обеспечения ильменитовым концентратом. Предложена принципиальная схема переработки титаномагетитовой руды Копанского месторождения и разработанная магнитно-гравитационная технология обогащения титаномагнетитовой руды с получением кондиционных железованадиевого и ильменитового концентратов.
Ключевые слова: титаномагнетитовая руда, обогащение, флотация, магнитная сепарация, гравитация, технология переработки, ильменитовый концентрат.
Титаи относится к широко используемым в промышленном производстве элементам. Важнейшими видами титановой продукции являются пигментный диоксид титана и металлический титан. Металлический титан и его сплавы, обладающие высокой коррозионной стойкостью и хорошим сочетанием механических и технологических свойств, применяются в самых различных отраслях промышленности: авиационной, космической, химической, металлургической, в машиностроении, судостроении [1].
Титаномагнетитовая руда Копанского месторождения является комплексной, содержащей такие полезные элементы, как железо, ванадий и титан. Основные рудные минералы - магнетит, титаномагнетит, ильменит, гематит, рутил; второстепенные - пирит, халькопирит, пирротин. К основным нерудным минералам относят плагиоклаз, роговую обманку, пироксен, хлорит, биотит, эпидот, цоизит, соссюрит, апатит.
Результаты химического анализа (табл. 1) показали, что в руде кроме полезных содержатся и вредные элементы - фосфор и сера.
Таблица 1
Результаты химического анализа
Исследование структурно-текстурных особенностей титаномагнетитовой руды показало, что руда тонковкрапленная, зерна магнетита пронизаны точечными и пластинчатыми включениями ильменита. В большинстве случаев магнетит пронизан нерудными вкраплениями, размеры которых колеблются от долей микрона до 0,1 мм.
Использование титаномагнетитовой руды Копанского месторождения в металлургическом переделе представляет трудноразрешимую проблему в связи с тугоплавкостью, обусловленной наличием диоксида титана. Это указывает на необходимость обогащения титаномагнетитовой руды Копанского месторождения с получением железованадиевого и ильменитового материала.
В предыдущих работах [2-7] предложены схемы переработки титаномагнетитовых руд с получением железованадиевого концентрата. Представленная технология позволяет получить железованадиевый концентрат с массовой долей железа 60,0-62,0% и диоксида титана 5,8-4,1% , который может быть использован в шихте для доменного процесса, и ильменитовый промпродукг.
Схема переработки титаномагнетитовой руды Копанского месторождения должна включать в себя железованадиевый цикл обогащения с последующей доводкой чернового концентрата и ильменитовый цикл (рис. 1).
Продукт Массовая доля,%
Fe TiO2 SiO2 Al2Os CaO MgO P V2O5 S
Руда 23,3 10,4 32,0 13,7 6,6 4,4 0,03 0,46 0,43
