CC BY
28
© Е.С. Львов, А.И. Матвеев, 2014
УДК 622.73
Е.С. Львов, А.И. Матвеев
ИЗУЧЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА И РАСКРЫТИЯ МИНЕРАЛОВ ПРИ ДРОБЛЕНИИ РУД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДРОБИЛКИ МНОГОКРАТНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ДКД-300*
Экспериментальными исследованиями по изучению формирования гранулометрического состава и раскрытия мономинеральных фаз при дезинтеграции золоток-варцевых руд на опытном образце дробилки комбинированного ударного действия ДКД-300 конструкции ИГДС СО РАН, в принцип работы которой, заложен механизм интенсивного разрушения кусковых геоматериалов в режиме многократных динамических воздействий за счет контактов, как с рабочей поверхностью роторов, так и кусков друг с другом в режиме самоизмельчения, установлены закономерности распределения раскрытых мономинералов - компонентов кварц-жильной золотосодержащей руды в продуктах дезинтеграции дробилки ДКД-300, в зависимости от твердости минералов по шкале Мооса, которые позволяют оценить степень раскрытия компонентов руды и полноту дезинтеграции в системе рудоподготовки перед обогащением золотосодержащих кварц-жильных руд. В продуктах дезинтеграции прошедших один цикл дробления в аппарате ДКД-300 доля раскрытых мономинералов существенно увеличивается по мере уменьшения крупности дробленого геоматериала, начиная с класса крупности -0,315 мм и достигает максимального значения (97,6%) в классах крупности -0,063 мм, при этом доля раскрытых мономинералов высокой твердости ниже, чем у мягких минералов.
Ключевые слова: дробление, раскрытие, дробилка, обогащение, распределение, крупность, гранулометрическая характеристика, твердость минерала, крупность минерала.
Из всех известных способов дробления и измельчения, применительно к проблеме рудоподготовки рудных геоматериалов, наиболее эффективным является способ ударного дробления и измельчения. Главным преимуществом способа является разрушение геоматериалов, в режиме дезинтеграции, т.е. разрушение по наиболее слабым структурным и текстурным связям, в том числе межминеральным. Однако, в современных аппаратах рудоподготовки, включая аппараты зарубежных производителей, эффективность ударной дезинтеграции в полной
мере не используется. Это связано с преимущественной реализацией одно-, двухактных динамических контактов в рабочей зоне дробления. В этих условиях часть кускового материала не успевает разрушаться. При этом повышение эффективности процессов ру-доподготовки является ключевым при обогащении руд [1, 2].
Для достижения разрушения целостности геоматериала необходимы многократные динамические воздействия, при которых происходит полноценная подготовка материала к дезинтеграции: зарождение трещин ро-
* Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований РФФИ-Арктика 12-05-98516-р_восток_а «Определение характера зависимостей степени раскрытии мономинеральных фаз и сохранности их в режиме кристаллосбережения от параметров дезинтеграции геоматериалов многократными динамическими воздействиями».
ста, развитие магистральных трещин, приводящих в конце к разрушению геоматериала. Развитием этой технологии и испытанием опытных образцов новых аппаратов рудоподготовки занимаются сотрудники ИГДС СО РАН, в частности разработана и проходит испытания дробилка комбинированного ударного действия ДКД-300 [3].
В принцип работы дробилки, заложен механизм интенсивного разрушения кусковых геоматериалов в режиме многократных динамических воздействий за счет контактов, как с рабочей поверхностью роторов, так и кусков друг с другом в режиме самоизмельчения в центре рабочей камеры дробилки. Сообщение интенсивных многократных динамических воздействий по поверхности кускового геоматериала обеспечивает необходимые условия для ее фатального разрушения в режиме дезинтеграции, что очень важно для достижения как высокой степени дробления, так и раскрытия кристаллов [4]. Это под-Таблица 1
Гранулометрический состав продуктов д
тверждается проведенными исследованиями по дезинтеграции флюори-товых руд и кимберлитовых руд, где за один цикл раскрываемость флюорита составила около 70% по выходу мономинералов [5], а при дроблении кимберлитовых руд достигнута не только высокая степень дробления, но и низкая повреждаемость кристаллов [6, 7].
Исследования по определению динамики формирования фазово-гра-нулометрического состава продуктов дезинтеграции также проводились с использованием дробилки ДКД-300. Для проведенных работ были отобраны шесть партий руды крупностью -200+40 мм, от этих партий руд были взяты пробы на определения фазового-минерального состава на дифрактометре Э8ДОУДНСЕ фирмы «БНиКЕН». По полученным дифрак-тограммам было уточнено и определено что: проба № 1 состоит из альбита, кварца; проба № 2 состоит из кварца и микроклина; проба № 3
бления ДКД-300
Класс крупности, мм Выход, %
Кварц + альбит Кварца + микроклина Кварц + роговая обманка Кварц+ хлорит Кварц + мусковит Кварц + каолинита
+40 1,97 5,56 3,01 3,08 3,82 4,22
-40+20 9,81 8,10 10,68 15,78 7,77 14,24
-20+10 21,82 14,41 18,59 27,69 16,40 18,22
-10+5 14,87 11,71 12,23 17,03 14,93 14,69
-5+2,5 15,92 16,63 16,09 16,50 22,65 19,43
-2,5+1,6 3,30 3,39 3,47 2,90 3,41 3,39
-1,6+1 8,32 10,65 8,09 5,10 11,01 8,07
-1+0,63 5,39 7,89 5,94 3,01 6,31 4,99
-0,36+0,315 7,23 9,53 8,34 2,85 6,50 5,19
-0,315+0,16 6,07 7,42 7,14 2,01 4,24 3,84
-0,16+0,1 2,57 2,33 3,56 1,05 1,31 1,53
-0,1+0,063 1,81 1,43 1,71 1,21 0,89 1,12
-0,063 0,92 0,95 1,16 1,79 0,75 1,06
Всего 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
состоит из кварца и роговой обманки; проба № 4 состоит из кварца и хлорита; проба № 5 состоит кварца и мусковита; проба № 6 состоит кварца и каолинита.
Далее эти партии образцов руды повергались дезинтеграции в дробилке комбинированного ударного действия ДКД-300. Полученные за один цикл дробления продукты подвергли расси-товке по классам крупности: +40 мм, -40+20 мм, -20+10 мм, -10+5 мм, -5+2,5 мм; -2,5+1,6 мм; -1,6+1 мм; -1+0,63 мм; -0,63 +0,315 мм; -0,315+0,16 мм; -0,16+0,1 мм; -0,1+0,063 мм; -0,063 мм. Гранулометрический состав продуктов дробления представлены в табл. 1.
Гранулометрический анализ показал, что при дроблении первой, третьей и четвертой партии руд наибольшей выход продуктов дробления приходиться на класс крупности -20+10 мм. Максимальное количество класса -20+10 мм в четвертой партии руды составляет 27,69%, в первой
партии руды 21,82%, в третьей партии руды 18,59%. Наименьшее накопление данного класса во второй партии руды оно составляет 14,41%.
Наибольший выход продуктов дробления второй, пятой и шестой пробы приходиться на класс -5+2,5 мм. Максимальное накопление класса -5+2,5 мм в пробе № 5 составляет 22,65% , в пробе № 6 и в пробе № 2 выход этого класса крупности составляет соответственно19,43% и 16,63%.
В дальнейшем определялась степень раскрытия минеральных фаз данных проб в процессе дробления.
Исследования проводились по ряду присутствующих в руде, кроме кварца (матрица), минералов: альбита, микроклина, роговой обманки, хлорита, мусковита, каолинита. Определение степени раскрытия минералов проводились на продуктах дробления классов крупностью: -20+10 мм, -10+5 мм, -5+2,5 мм, -2,5+1,6 мм, -1,6+1 мм, -1+0,63 мм, -0,63+0,315 мм,-0,315+0,16 мм, -0,16+0,01 мм,
Класс крупности, мм Альбит -твердость по шкале Мооса 7 Микроклин -твердость по шкале Мооса 6,5 Роговая обманка - твердость по шкале Мооса 6 Хлорит -твердость по шкале Мооса 3 Мусковит -твердость по шкале Мооса 2,5 Каолинит -твердость по шкале Мооса 2
Свободные минералы Сростки Свободные минералы Сростки Свободные минералы Сростки Свободные минералы Сростки Свободные минералы Сростки Свободные минералы Сростки
-10+5 - 100 - 100 - 100 - 100 - 100 11,1 88,9
-5+2,5 - 100 - 100 - 100 18,2 81,8 31,8 28,2 33,4 66,6
-2,5+1,6 - 100 - 100 10,2 89,8 31,5 68,5 49,7 50,3 53,7 46,3
-1,6+1 7,3 92,7 5,6 94,4 22,1 77,9 49,6 50,4 60,1 39,9 63,5 36,5
-1+0,63 11,5 88,5 15,8 84,2 43,4 56,6 57,8 42,2 71,2 28,8 74,2 25,8
-0,63+0,315 27,9 72,1 35,2 64,8 61,8 38,2 66,8 33,2 78,3 21,7 80,1 19,9
-0,315+0,16 52,8 47,2 56,3 43,7 71,0 29,0 75,1 24,9 82,5 17,5 83,6 16,4
-0,16+0,1 67,3 32,7 71,1 18,9 78,5 11,5 80,2 19,8 86,1 13,9 86,8 13,2
-0,1+0,063 89,7 10,3 90,4 9,6 91,3 8,7 92,3 17,7 93,6 6,4 94,2 5,8
-0,063 95,6 4,4 95,9 4,1 96,5 3,5 96,6 3,4 97,2 2,8 97,6 2,4
Таблица 2
Распределение раскрытых минералов и сростков в продуктах дробления ДКД-300 в %
1 □ Альбит
(твердость по шкале Мооса
2 Ш Микрокпим
(твердость по шкале Мооса -6,5)
3 В Роговая обманка
(Твердость по шкале Мооса -6)
4 В Хлорит
(твердость по шкале Мооса -3}
5 □ Мусковит
(твердость по шкале Мооса -2,5) Каолинит
6 ■ (твердость по шкале Мооса-2)
Я^1 Классы крупности, мм
У
Доля мономинералов в продуктах дробления по классам крупности
-0,1+0,063 мм и -0,063 мм. Расчет доли раскрытых минералов проводился визуально и под оптическим анализатором МИР-12. Анализ продуктов дробления показал, что степень раскрытия имеет прямую зависимость от крупности продуктов дробления и твердости минералов (табл. 2).
На рисунке представлено распределение свободных минералов в продуктах дробления по классам крупности.
Установлено, что степень раскрытия мономинералов зависит от твердости и крупности дробленого материала. Доля раскрытых мономинералов увеличивается по мере уменьшения класса крупности достигая максимального значения 97,6% в классе -0,063 мм. При этом раскрываемость твердых частиц минералов ниже, чем у минералов меньшей твердости: преобладание доли раскрытых минералов каолинита с твердостью по шкале Мо-оса 2 начинается с класса крупности -2,5+1,6 мм и составляет 53,7%; преобладание доли раскрытых минералов мусковита с твердостью по шкале Мо-оса 2,5 начинается с класса крупности -1,6+1 мм и составляет 60,1%; преобладание доли раскрытых минералов хлорита с твердостью по шкале Мо-
оса 3 начинается с класса крупности -1+0,63 мм и составляет 57,8%; преобладание доли раскрытых минералов роговой обманки с твердостью по шкале Мооса 6 начинается с класса крупности с -0,63+0,315 мм и составляет 61,8%; преобладание доли раскрытых минералов микроклина с твердостью по шкале Мооса 6,5 начинается с класса крупности -0,315+0,16 мм и составляет 56,3%; преобладание доли раскрытых минералов альбита с твердостью по шкале Мооса 7 начинается с класса крупности 0,315+0,16 мм и составляет 52,8%.
В результате экспериментальных исследований степени раскрытия мономинеральных фаз при дезинтеграции золотокварцевых руд на опытном образце дробилки ДКД-300 конструкции ИГДС СО РАН установлено, что за один цикл дробления доля раскрытых мономинералов существенно увеличивается по мере уменьшения крупности дробленого геоматериала, начиная с класса крупности -0,315 мм и достигает максимального значения (97,6%) в классах крупности -0,063 мм, при этом доля раскрытых мономинералов высокой твердости ниже, чем у мягких минералов.
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Прогрессивные технологии комплексной переработки минерального сырья / Под ред. В.А. Чантурия. - М.: Издательский дом «Руда и Металлы». - 2008. - 283 с.
2. Андреев Е.Е. Тихонов О.Н. Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению. Учебник для вузов. - СПб.: СПбГГИ, 2007. - 439 с.
3. Матвеев А.И., Винокуров В.П., Григорьев А.Н., Монастырев А.М. Патент № 2111055 РФ. Дробилка комбинированного ударного действия. Опубл. в БИ, 1998, № 14.
4. Матвеев А.И., Борисов В.З. Закономерности формирования гранулометрических характеристик продуктов дробления при многократном динамическом воздействии // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2001. - № 10. - С. 243-246.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Львов Евгений Степанович - младший научный сотрудник, e-mail: lvoves@bk.r Матвеев Андрей Иннокентьевич - доктор технических наук, зав. лабораторией, старший научный сотрудник, e-mail: andrei.mati@yandex.ru. Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН.
UDC 622.73
STUDYING THE FORMATION OF PARTICLE SIZE DISTRIBUTION AND DISCLOSURE OF MINERALS IN ORE CRUSHING MILL USING MULTIPLE DYNAMIC ACTION DCD-300
Lvov E.S., Junior Researcher,
Matveev A.I., Doctor of Technical Sciences, Head of Laboratory, Senior Researcher, e-mail: andrei.mati@yandex.ru,
N.V. Chersky Institute of Mining of the North, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences.
In IGDS SB RAS developed crusher combined percussion DCD-300 in which the principle of operation, provides a mechanism for intensive destruction lump geomaterials mode multiple dynamic effects due to contact with the working surface as rotors and pieces together in autogenous mode. Carried out experimental studies of the formation of particle size distribution and disclosure monomineral phases during disintegration gold-quartz ores. The regularities of distribution disclosed monominerals - components quartz-vein gold ore crusher in products disintegration DCD-300. Studies allow us to estimate the degree of opening of ore components and complete disintegration of the system before the enrichment of gold ore dressing-quartz vein ore, depending on the hardness of minerals on Moos scale. In the products of the disintegration of the last cycle of crushing machine DCD-300 share disclosed monominerals significantly increases as the size of crushed geomaterial ranging from class size -0.315 mm and reaches a maximum value (97.6%) in the size classes of -0.063 mm, while share disclosed monominerals high hardness lower than that of soft minerals.
Key words: crushing, disclosure, crusher, enrichment, distribution, grading characteristics, mineral hardness,size of the mineral.
REFERENCES
1. Progressivnye tekhnologii kompleksnoi pererabotki mineralnogo syrya. Pod red. V.A. Chanturiya. (Progressive technology of complex mineral processing, Chanturiya V.A. (Ed.)), Moscow, Izdatel'skii dom «Ruda i Metally», 2008, 283 p.
2. Andreev E.E. Tikhonov O.N. Droblenie, izmelchenie i podgotovka syrya k obogashcheniyu. Uchebnik dlya vuzov (Crushing, grinding and preparation of raw materials for enrichment. Textbook for high schools), Saint-Petersburg, SPbGGI, 2007, 439 p.
3. Matveev A.I., Vinokurov V.P., Grigor'ev A.N., Monastyrev A.M. Patent RU 2111055 B02C13\20, 20.05.1998
4. Matveev A.I., Borisov V.Z. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten', 2001, no 10, pp. 243-246.
5. Matveev A.I., L'vov E.S. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten', 2011, no 10, pp. 259-263.
6. Matveev A.I., L'vov E.S., Osipov D.A, Grigor'ev Yu.M., Savitskii L.V. Gornyizhurnal, 2012, no 12, pp. 66-71.
7. Matveev A.I., L'vov E.S., Osipov D.A. Fiziko-tekhnicheskiye problemy razrabotki poleznykh iskopay-emykh, 2013, no 4, pp. 107-115.
5. Матвеев А.И., Львов Е.С. Исследования раскрытия минералов флюорита в процессе ударного дробления осуществляемого в дробилке комбинированного действия ДКД-300 // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - № 10. -С. 259-263.
6. Матвеев А.И., Львов Е.С. Осипов Д.А, Григорьев Ю.М., Савицкий Л.В. Исследования процесса дробления кимберлитовых руд трубки «Зарница» в дробилке комбинированного ударного действия // Горный журнал. -2012. - № 12. - С. 66-71.
7. Матвеев А.И., Львов Е.С., Осипов Д.А. Обоснование применения дробилки комбинированного ударного действия ДКД-300 в схеме сухого обогащения кимберлитовых руд трубки «Зарница» // ФТРПИ. - 2013. -№ 4. - С. 107-115. ЕШ
