CC BY
42
- © М.С. Хохуля, М.В. Сытник,
Т.А. Конторина, 2014
УЛК 622.75:622.341.17
М.С. Хохуля, М.В. Сытник, Т.А. Конторина
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГРАВИТАЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ГЕМАТИТСОДЕРЖАЩИХ РУД*
Обоснована гравитационная технология получения гематитового концентрата из текущих хвостов немагнитных фракций. Повышение качества гематитового продукта достигалось его разделением в поле высокой напряженности. При реализации рекомендуемой схемы на ОАО «Олкон» обеспечивается дополнительный выпуск гематитового концентрата до 80 тыс. т в год.
Ключевые слова: гравитационный процесс, вещественный состав, гематит, винтовая сепарация, концентрат, хвосты, извлечение, массовая доля железа общего.
Перспективы долгосрочного устойчивого развития железорудной отрасли России определяются конкурентоспособностью российских предприятий на мировом и внутреннем рынках, что выводит на первый план проблему поиска новых возможностей для снижения себестоимости выпускаемой продукции на всех стадиях обогащения железорудного сырья.
В последнее время в России много внимания уделяется проблеме перехода экономики на инновационный путь развития. Ее решением каждое железорудное предприятие занимается по-своему, учитывая специфику минерально-сырьевой базы.
Данное обстоятельство требует создания новых подходов и новых процессов к их обогащению, позволяющих экономично и без значительного экологического ущерба получать железорудные концентраты на основе совершенствования существующих и разработки передовых энергосберегающих технологий и аппаратов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (ГК № 16.515.11.5038)
При переработке железных руд, характеризующихся присутствием минералов, обладающих слабой магнитной восприимчивостью и накапливающихся в отдельных циклах технологической схемы, возникает проблема их выделения после получения магнети-товых концентратов необходимого качества. Это обусловлено тем, что существующие технологические и технические решения на горнообогатительных предприятиях железорудной отрасли не обеспечивают в полной мере эффективного разделения материала, состоящего из зерен слабомагнитных минералов, что отрицательно сказывается на результатах обогащения.
На ряде обогатительных предприятий страны, перерабатывающих окисленные и комплексные железные руды, для получения товарных продуктов высокого качества и выделения сопутствующих ценных компонентов все большее распространение получают гравитационные методы обогащения [1-3].
Необходимость совершенствования процессов гравитационного обогащения тонкоизмельченных желез-
* Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (ГК № 16.515.11.5038).
ных руд и продуктов их переработки обусловлена вовлечением в добычу все более сложных по вещественному составу объектов, а также требованиями по снижению энергоемкости и обеспечению экологической чистоты обогатительного передела.
При их использовании для извлечения в основном полезных компонентов немагнитных фракций учитывается их малозатратность, экологическая безопасность и, в отличие от флотации и других методов, меньшая зависимость от минерального состава. К их недостаткам относится низкая (до 0,074 мм) глубина эффективности обогащения руд и взаимозасорение разделямых фракций. Эти проблемы обостряются с уменьшением вкрапленности ценных компонентов и снижением их содержания в продуктах переработки. Практически их решения обычно сводятся к многочисленным перечисткам продуктов сепарации и, как следствие, снижению извлечения тяжелых фракций.
Исследованиями [4, 5] установлено, что отмеченные недостатки гравитационных процессов обогащения минералов в водной среде являются результатом перемешивания преимущественно наиболее мелких частиц в процессах их псевдоожижения потоками среды различной направленности.
В частности, при реализации технологии обогащения железистых кварцитов Заимандровской группы месторождений на ОАО «Олкон» достаточно эффективно извлекаются сильномагнитные минералы и практически не извлекаются слабомагнитные. При содержании в исходной руде 27-30% железа получают конечный концентрат и хвосты, содержащие 65-68% и менее 10-12% железа соответственно. Извлечение железа в концентрат составляет более 80%.
Получение гематитового концентрата из хвостов основной магнитной
сепарации осуществляется на основе использования отсадки. Однако отсадочные диафрагмовые машины отличаются невысокой степенью обогащения мелких гематитсодержащих фракций руды. Основная причина флуктуаций частиц в объеме камеры отсадочной машины связана с неоднородностью структуры в элементарных объемах взвеси, которая возрастает по мере увеличения степени ее разрыхления, т.е. с возрастанием энергии потоков среды разделения.
Разрыхление, особенно материала широкого диапазона крупности, сопровождается одновременно двумя процессами - витанием сравнительно мелких частиц и фильтрацией водной среды через крупные зерна. Это приводит к выносу наиболее мелких зерен гематита в верхние слои суспензии и далее в хвосты отсадки, независимо от их плотности, что приводит к низкому, не более 45% извлечению гематитово-го железа в концентрат.
Данное обстоятельство требует поиска новых путей совершенствования гравитационной технологии переработки текущих хвостов магнитной сепарации.
Исследования проводились на пробе материала немагнитных фракций 2-6 секций фабрики, являющегося питанием отсадочных машин.
Исходя из представленного гранулометрического и минерального составов пробы (табл. 1), выход класса - 0,63 + 0,1 мм составляет более 70%, в котором сосредоточено более 76% гематита. С уменьшением крупности материала наблюдается тенденция увеличения содержания Реобщ, причем наибольшее его содержание соответствует частицам крупностью менее 0,1 мм.
Характеристика минерального состава показывает, что основным рудным минералом в пробе является гематит, который раскрыт почти на 90-95% и содержание которого пре-
Таблица 1
Минеральный состав исходного продукта по классам крупности
Классы, мм Выхол класса, % Солержание минералов, % Распре-леление гематита, %
Гематит Кварц Полевые шпаты Амфиболы пи-роксены Слюлы Гранат, эпилот
+1 1,4 3,2 34,6 49,8 6,8 4,1 1,5 0,3
-1+0,63 3,4 6,0 49,0 33,2 6,0 3,5 2,3 1,5
-0,63+0,315 16.9 11,0 51,5 20,0 11,7 3,8 2,0 14,0
-0,315+0,2 27,8 15,8 48,6 16,0 14,0 3,6 2,0 33,0
-0,2+0,1 26,9 14,5 52,7 15,0 12,8 2,5 2,5 29,3
-0,1+0,071 11,3 12,0 48,8 16,0 17,0 3.5 2,7 10,2
-0,071 12,3 12,5 45,5 17,0 19,2 3,3 2,5 11,6
Итого: 100,0 13,3 49,7 17,6 13,9 3,3 2,2 100,0
вышает 13%. Магнетит присутствует в пробе в незначительных количествах, не более 0,2%. Наибольшая доля среди нерудных минералов принадлежит кварцу (около 50%), заметная - полевым шпатам, амфиболам и пироксенам (более 17%). Второстепенные минера-
лы - слюды, эпидот и гранат. Полевые шпаты представлены микроклином и альбитом, амфиболы - минералами ряда актинолит- тремолит, обыкновенной роговой обманкой; пироксены -минералами ряда диопсид-геденбер-гит. Сростки гематита с силикатами в
Наименование пролукта Выхол, % Солержание Ре„бш.,% Извлечение Реобщ %
от операции от рулы от операции от рулы
Основная винтовая сепарация
Черновой к-т 1 24,7 24,7 33,4 71,1 71,1
Хвосты 1 75,3 75,3 4,45 28,9 28,9
Руда 100,0 100,0 11,6 100,0 100,0
Перечистная винтовая сепарация
Черновой к-т 2 46,8 11,6 55,8 78,2 55,7
Промпродукт 22,2 5,5 25,8 17,2 12,2
Хвосты 2 31,0 7,6 4,9 4,6 3,2
Черновой к-т 1 100,0 24,7 33,4 100,0 71,1
Доводка промпродукта концентрацией на столе
Тяжелая фракция 32,7 1,8 62,1 78,7 9,6
Легкая фракция 67,3 3,7 8,15 21,3 2,6
Промпродукт 100,0 5,5 25,8 100.0 12,2
Таблица 2
Показатели обогащения текущих хвостов основной магнитной сепарации гравитационными методами
классах крупности + 0,63 мм и больше - «богатые» и «грубые», в классах меньше 0,63 мм - сростки с силикатами очень «бедные».
Наиболее характерной фазой гематита в сростках являются включения его в силикатах в виде идиоморф-ных кристаллов. Также характерны включения гематита уплощенного и удлиненного облика, выделяющиеся в виде цепочек в кварце. Размер включений гематита обычно варьирует от 20 до 10 микрон.
Исследования вещественного состава позволили рекомендовать в качестве основного гравитационного процесса винтовую сепарацию [1, 6, 7], как наиболее экономичного и экологически безопасного метода, обе-
спечивающего выведение в голове процесса отвального продукта.
Преимущество винтовых сепараторов в данном случае по сравнению с отсадочными машинами заключается в том, что они способствуют уменьшению расхода воды, сокращению расхода электроэнергии, уменьшению трудозатрат на обслуживание и ремонтные работы. Кроме того, замена отсадочных машин винтовыми сепараторами нередко приводит к повышению извлечения ценного компонента.
Испытания проводились на сепараторе ВСР-500, питанием которого являлся материал с гранулометрической характеристикой, представленной в табл. 1. Основными факторами, определяющими процесс разделения
Рис. 1. Технологическая схема получения гематитового концентрата из хвостов основной магнитной сепарации
на винтовых сепараторах, являются их производительность и плотность исходного питания. Наиболее эффективный режим работы сепаратора зафиксирован при содержании твердого в питании на уровне 25% и исходной нагрузке 300 кг/час.
Для изучения распределения материала хвостов, гранулометрических классов, тяжелой железосодержащей и легкой фракций поток пульпы в конце винтового желоба делился на несколько продуктов. К черновому концентрату основной винтовой сепарации были отнесены продукты первых трех отсеков с содержанием Реобщ = 33,4%, остальная часть материала относилась к хвостам, содержание железа в которых составило 4,45% (табл. 2).
Результаты разделения хвостов основной магнитной сепарации в заданном режиме обогащения свидетельствуют о том, что в тяжелую фракцию винтовой сепарации выделен черновой концентрат с содержанием более 33% Ре й при извлечении в него
общ. 1
более 71% железа. Проведенная на этом же аппарате перечистка чернового концентрата обеспечила получение продукта с содержанием около 56% Ре при его извлечении более
общ.
55% от исходной руды.
Дообогащение промпродукта перечистки винтовой сепарации на концен-
трационном столе повысило на 9,6% извлечение железа в гравитационный концентрат, содержащий 62,1% Реобщ (табл. 2).
Для повышения качества гемати-тового продукта черновой концентрат 2 разделялся на индукционно-роликовом магнитном сепараторе СЭ 138Т при напряженности магнитного поля, составляющем около 6000 эрстед. Введение данной операции обеспечило увеличение содержания железа до 63,1%.
По результатам обогащения текущих хвостов основной магнитной сепарации составлена качественно-количественная схема их гравитационно-магнитной переработки, представленная на рис. 1, которая свидетельствует о принципиальной возможности применения технологии винтовой сепарации в цикле получения гематитового концентрата с улучшенными технологическими показателями. Содержание железа в общем гематитовом концентрате составило 62,2% при извлечении выше 64%. При этом выход гематитового концентрата при замене отсадочных машин на рекомендуемую технологию увеличится примерно в 1,4-1,5 раза, что обеспечит годовой прирост выпуска железорудного концентрата в объеме до 80 тыс. т.
1. Гзогян Т.Н. К вопросу получения ге-матитового концентрата на Михайловском ГОКе // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2001. - № 3. - С. 227-231.
2. Чантурия В.А., Гзогян Т.Н., Проко-пьев С.А., Гельбинг Р.А. Перспективы применения гравитационных методов в схемах обогащения железных руд / Материалы международного совещания «Современные методы комплексной переработки руд и нетрадиционного минерального сырья», часть 1, Апатиты, 2007. С. 182-185.
3. Патковская Н.А., Тасина Т.П. Модернизация технологии обогащения железосо-
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
держащих руд Северо-Запада России // Обогащение руд. - 2011. - № 1. - С. 6-10.
4. Верхотуров М.В. Гравитационные методы обогащения: учеб. для вузов. - М.: МАКС Пресс, 2006.
5. Зашихин А.В., Верхотуров М.В., Самойлов В.Г. и др. К проблемам глубокого гравитационного обогащения минерального сырья // Химическая технология. - 2008. -№ 11.- С. 583-585.
6. Аникин, М.Ф., Иванов В.Д., Певз-нер М.Л. Винтовые сепараторы для обогащения руд / М.Ф. Аникин, - М.: Недра, 1970.
7. Патковская, H.A., Курова М.Д., Смирнова Л.В., Сладкович Л.М. Внедрение винтовых сепараторов на Оленегор-
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
ском горно-обогатительном комбинате // Обогащение руд. - 1975. - № 5. - С. 1823. ИИ
1. Хохуля Михаил Степанович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, mike@goi.kolasc.net.ru,
2. Сытник Максим Владимирович - ведущий инженер,
3. Конторина Татьяна Александровна - старший технолог,
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, root@goi.kolasc.net.ru.
А
UDC 622.75:622.341.17
ADVANCEMENT OF GRAVITY SEPARATION TECHNOLOGY OF HEMATITE-CONTAINING ORES
Khokhulya M.S., Candidate of Engineering Sciences, Senior Researcher, mike@goi.kolasc.net.ru, Sytnik M.V., Leading Engineer, Kontorina T.A., Senior Technologist,
Mining Institute, Kola Scientific Center, Russian Academy of Sciences, root@goi.kolasc.net.ru.
Seeing that mining and processing industry nowadays deals with minerals of very complex material constitution, and considering the actual requirements for energy consumption reduction and ecological cleanness of the process stage, it is essential to improve the method of gravity concentration of fine-ground iron ore and its derivatives. Based on the studies of the material constitutions, the spiral separation has been recommended as the basic gravity concentration method that is economically effective and ecologically friendly, and ensures discharge of waste product at early stage of the process. By the results of concentration of current magnetic separation tailings, the production-weighted flowsheet of the magnetic gravity processing has been developed, which indicates workability of the spiral separation method in the production of hematite concentrate with the improved technological parameters.
Key words: gravitational process, material composition, hematite, screw separation, concentrate, tailings, recovery, mass content ofFe total.
REFERENCES
1. Gzogyan T.N., Production of Hematite Concentrate in the Mikhailovsky Mining-and-Processing Integrated Works, Gorny Inform.-Analit. Byull., 2001, No. 3, pp. 27-231.
2. Chanturia V.A., Gzogyan T.N., Prokopiev S.A., Gelbing R.A., Prospects for Gravity Methods in Iron Ore Preparation Circuits, Proc. Int. Conf. Current Integrated Processing of Ore and Unconventional Raw Material, Part I. Apatity, 2007, pp. 182-185.
3. Patkovskaja N.A., Tasina T.P. Modernizacija tehnologii obogashhenija zhelezosoderzhashhih rud Severo-Zapada Rossii // Obogashhenie rud. - 2011. - № 1. - S. 6-10.
4. Verkhoturov M.V., Gravity Preparation Methods: Higher Education Aid. Moscow: MAKS Press, 2006.
5. Zashihin A.V., Verhoturov M.V., Samojlov V.G. i dr. K problemam glubokogo gravitacionnogo obogashhenija mineral'nogo syr'ja // Himicheskaja tehnologija. - 2008. - № 11. - S. 583-585.
6. Anikin M.F., Ivanov V.D., Pevzner M.L., Spiral Separators for Ore Concentration. Moscow: Nedra, 1970.
7. Патковская, H.A., Курова М.Д., Смирнова Л.В., Сладкович Л.М. Внедрение винтовых сепараторов на Оленегорском горно-обогатительном комбинате // Обогащение руд. - 1975. - № 5. - С. 18-23.
