CC BY
215
7. О лицензировании отдельных видов деятельности: фед. закон от 04.05.2011 № 99-ФЗ (в ред. от 28.07.2012) [Электронный ресурс]. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
8. Порядок разработки и утверждения нормативов образования отходов и лимитов на их размещение: утв. Приказом Министерства природных ресурсов РФ № 50 от 25.02.2010 [Электронный ресурс]. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
9. Федеральный классификационный каталог отходов: утв. Приказом Министерства природных ресурсов РФ от 02.12.2002 № 786 (в ред. от 30.07.03) [Электронный ресурс]. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
10. О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды" и отдельные законодательные акты Российской Федерации: фед. закон от 21.07.2014 № 219-ФЗ [Электронный ресурс]. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
11. Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации на период до 2020 года" (с изменениями и дополнениями): постановление Правительства РФ от 21 апреля 2014 г. N 366 [Электронный ресурс] // Система ГАРАНТ: сайт. URL: http://base.garant.rU/70644266/#ixzz3lhOBGp2a
12. Об утверждении Положения о Государственной комиссии по вопросам развития Арктики: постановление Правительства РФ от 14 марта 2015 г. N 228 [Электронный ресурс] // Система ГАРАНТ: сайт. URL: http://base.garant.ru/70901032/#ixzz3lhP9OQVG
13. Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации: фед. закон от 06.10.2003 № 131-ФЗ (в ред. от 25.07.2011) [Электронный ресурс]. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантёПлюс».
Сведения об авторе
Харитонова Г алина Николаевна,
к.э.н., Институт экономических проблем им. Г.П.Лузина КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, kharitonova@iep.kolasc.net.ru
Kharitonova Galina Nikolaevna,
PhD (Economics), G.P.Luzin Institute for Economic Studies of the KSC of the RAS, Apatity, Russia,
kharitonova@iep.kolasc.net.ru
УДК 622.7: 622.349.35
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛОПАРИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА ГРАВИТАЦИОННО-МАГНИТНОЙ ПЕРЕРАБОТКОЙ ШЛАМОВ ТЕКУЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА
М.С. Хохуля, А.В. Фомин, А.В. Голубцов, Т.А. Конторина
Горный институт Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия Аннотация
Разработана технология выделения лопаритового концентрата из шламов обогатительной фабрики, включающая использование процессов гравитационно-магнитного разделения. Получен черновой лопаритовый концентрат с содержанием более 58% лопарита при извлечении около 50%, доводка которого электрической сепарацией обеспечит содержание полезного минерала в готовой продукции на уровне более 95%.
Ключевые слова:
лопаритовые шламы, винтовая сепарация, концентрация на столе, магнитная сепарация, лопарит, эгирин, кварц, полевые шпаты, концентрат, хвосты, содержание, извлечение, численное моделирование, CFD.
THE TECHNOLOGY OF LOPARITE CONCENTRATE OBTAINING USING MAGNETO-GRAVITY SEPARATION OF CURRENT PRODUCTION SLUDGES
M.S. Khokhulya, A.V. Fomin, A.V. Golubtsov, T.A. Kontorina
Mining Institute of the Kola Science Centre of the RAS, Apatity, Russia Abstract
The technology of loparite concentrate obtaining from the mineral processing plant sludges have been developed with the use of magneto-gravity separation. Rough loparite concentrate was extracted with more than 58% content of loparite and
592
recovery about 50%. Final concentration using electric separation of this product will provide more than 95% content of valuable mineral.
Keywords:
loparite sludges, spiral separation, table concentration, magnetic separation, loparite, aegirine, quartz, feldspars,
concentrate, tailings, content, recovery, numerical modelling, CFD.
Характерной особенностью переработки редкометалльного сырья является наличие традиционных процессов рудоподготовки, использование достаточно сложных технологических схем, сочетающих обогащение на гравитационных, магнитных, электрических сепараторах и частично использование флотации, отсутствие химической доводки продуктов.
Во многих случаях обогащение руд редких металлов осуществляется по многостадиальной гравитационной схеме с введением предварительной гидроклассификации измельченной руды на узкие классы с последующим обогащением каждого класса на концентрационных столах. Однако такие схемы весьма громоздки, занимают большие площади, комплектуются значительным количеством оборудования, характеризуются использованием большого количества воды, но не обеспечивают достаточно полного извлечения редкометалльных минералов из-за их тонкой вкрапленности и переизмельченности. Поэтому важно применение методов обогащения, обеспечивающих более глубокое извлечение тонких частиц минералов.
Сегодня в России осталось фактически одно редкометалльное горно-обогатительное производство на Кольском полуострове, перерабатывающее лопаритовые руды Ловозерского месторождения. Получаемый из них коллективный концентрат, содержащий около 95% лопарита, в составе которого суммарно сосредоточено около 10% пятиокисей ниобия и тантала, более 38% диоксида титана, а также более 32% редкоземельных металлов, направляется на переработку на Соликамский магниевый завод.
Используемая для этих руд технология гравитационного обогащения, при которой на каждой стадии получают черновые концентраты с последующей их перечисткой в отдельном цикле, не обеспечивает эффективного выделения тонких частиц лопарита крупностью 0.16-0.05 мм, потери которых со шламами ухудшают показатели обогащения.
Следует отметить, что по действующей схеме значительное количество тонких частиц тяжелых минералов попадает в песковые продукты классификации рудного материала на гидравлических сепараторах и в гидроциклонах, которые разделяются на винтовых сепараторах с получением черновых концентратов, направляемых в доводочные операции обогащения с использованием концентрационных столов. Сосредотачиваясь в зоне разгрузки легких фракций гравитационных аппаратов, тонкие частицы лопарита переходят вместе с ними в отвальные хвосты, тем самым снижая сквозное извлечение полезного минерала, которое не превышает 80%, несмотря на использование схемы, состоящей из большого количества стадий и операций.
По своей гранулометрической характеристике шламы представлены зернами, крупность которых не превышает 0.315 мм (табл.1). На долю фракции -0.071 мм приходится около 45% от всего количества материала. Достаточно большой выход продукта (более 46%) составляет класс -0.16+0.071 мм. Среднее содержание лопарита в исходной пробе не превысило 1.4%, что примерно в 2 раза меньше, чем в исходной руде. Суммарное содержание полевого шпата, нефелина и апатита - около 70%; на долю эгирина, амфибола, лампрофиллита, сфена и эвдиалита приходится более 25%.
В основном лопарит концентрируется в классах крупностью менее 0.071 мм и вдвое его меньше в классе -0.2+0.071 мм в виде свободных зерен оскольчатого или угловатого облика.
Полученные результаты изучения вещественного состава шламов были использованы для выработки технологических решений, направленных на интенсификацию процесса их разделения с целью увеличения сквозного извлечения лопарита в обогатительном переделе действующего производства.
Таблица 1. Г ранулометрический состав шламов текущего производства
Класс крупности, мм Выход, % Содержание лопарита, % Распределение лопарита, %
+0.315 0.5 0.76 0.3
-0.315+0.2 4.4 0.82 2.5
-0.2+0.16 4.8 1.12 3.7
-0.16+0.1 19.6 1.33 18.1
-0.1+0.071 26.1 1.42 25.7
-0.071+0.05 24.3 1.85 31.2
-0.05 20.3 1.31 18.5
Итого 100.0 1.44 100.0
Исходя из значений плотности лопарита, равной 4.7-4.8 г/см3, и плотности других породных минералов, изменяющейся от 2.7 до 4.2 г/см3, разделение такого материала вызывает определенные трудности.
593
С целью эффективного извлечения лопарита из тонких классов руды были проведены исследования по численному моделированию процесса разделения на винтовом шлюзе ШВ-500. Компьютерное моделирование производилось на базе методов вычислительной гидродинамики (Computational Fluid Dynamics - CFD) с использованием программной системы конечно-элементного анализа ANSYS. Модель позволяет оценить распределение концентраций дисперсионных фаз по желобу винтового шлюза, определить скорость воды на различных участках аппарата. Кроме расчета гидродинамических характеристик процесса разделения, численное моделирование дает возможность определить характер распределения минеральных частиц в потоке малой толщины по их крупности, плотности, массе и скорости движения, а также спрогнозировать выход продуктов обогащения в отдельные отсеки винтового шлюза. На рисунке представлено распределение отслеживаемых частиц лопарита по их массе в расчетном объеме модели.
Распределение частиц лопарита на винтовой поверхности в зависимости от их массы, кг
Данные, полученные в результате моделирования, свидетельствуют о целесообразности использования винтового шлюза при гравитационном обогащении лопаритовых шламов. Разработанная модель позволила определить потоковые характеристики процесса разделения, спрогнозировать показатели обогащения на винтовом шлюзе и обосновать выбор данного аппарата.
В качестве основного метода переработки шламов для получения чернового лопаритового концентрата в голове процесса обосновано применение гравитационного, включающего в себя предварительное разделение материала на винтовом шлюзе ШВ-500 с последующей доводкой чернового продукта на концентрационном столе. Небольшая глубина потока при разделении исходного материала на шлюзе и относительно низкие скорости его движения обеспечивают благоприятные условия для расслаивания на нем тонких минеральных зерен. При производительности шлюза около 200 кг/ч и соотношении Т:Ж=1:3 в его питании выход чернового концентрата составил более 32% при извлечении в него 64.6% лопарита. Содержание лопарита в отвальных хвостах составило 0.43% при их выходе около 44%.
Концентрат и промпродукт шлюза далее обогащались по отдельным веткам, включающим в себя разделение на концентрационном столе Холмана - Вифлея. Предварительно были подобраны оптимальные условия работы стола, обеспечивающие образование хорошего веера продуктов разделения, которые позволили получить черновой концентрат, содержащий около 29% лопарита. Потери полезного компонента с хвостами стола составили 24.1%.
Конечный гравитационный концентрат стола, содержащий более 29% лопарита, в дальнейшем подвергался магнитному разделению, которое осуществлялось на лабораторном индукционно-роликовом магнитном сепараторе СЭ 138Т при напряженности магнитного поля более 10000 эрстед. В результате такой доводки в магнитную фракцию в основном переходил эгирин и другие железосодержащие минералы.
После магнитной сепарации содержание лопарита в немагнитной фракции составило около 69% при его извлечении 38.6%, а потери лопарита с материалом магнитной фракции не превысили 2%.
В таблице 2 приводятся сводные технологические показатели обогащения лопаритовых шламов в оптимальных режимах работы аппаратов.
594
Таблица 2. Конечные показатели обогащения лопаритовых шламов
Наименование продукта Выход, % Содержание лопарита, % Извлечение лопарита, %
от операции от руды от операции от руды
Винтовая сепарация на шлюзе
Черновой концентрат 32.1 32.1 2.9 64.6 64.6
Промпродукт 24.0 24.0 1.33 22.2 22.2
Хвосты 43.9 43.9 0.43 13.2 13.2
Итого 100.0 100.0 1.44 100.0 100.0
Концентрация на столе
Концентрат 6.2 2.0 29.2 62.7 40.5
Хвосты 93.8 30.1 1.15 37.3 24.1
Итого 100.0 32.1 2.9 100.0 64.6
Магнитная сепарация
Магнитная фракция 59.5 1.19 2.1 4.7 1.7
Немагнитная фракция 40.5 0.81 68.9 95.3 38.8
Итого 100.0 2.0 29.2 100.0 40.5
Дообогащение промпродукта винтового шлюза концентрацией на столе обеспечило выделение концентрата, содержащего не более 5% лопарита при операционном извлечении более 62%, доводка которого магнитной сепарацией в сильном поле повысило его содержание до 38.8%.
Таким образом, обогащение шламов текущего производства на обогатительной фабрике Ловозерского ГОКа включало разделение материала на винтовом шлюзе с получением концентрата, промпродукта и отвальных хвостов и дальнейшее направление его чернового концентрата и промпродукта на обогащение концентрацией на столе. Последующая доводка концентратов стола электромагнитной сепарацией позволила получить общий концентрат с содержанием более 58% лопарита при извлечении порядка 50%.
Дальнейшая доочистка такого продукта от кварца и полевых шпатов до кондиционного содержания (более 95% лопарита) может быть достигнута применением метода электрической сепарации, который используется в условиях промышленного производства лопаритового концентрата на действующей обогатительной фабрике.
Сведения об авторах
Хохуля Михаил Степанович,
к.т.н., Горный институт КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, mike@goi.kolasc.net.ru Фомин Александр Владимирович,
Горный институт КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, fomin5-49@mail.ru Г олубцов Алексей Владимирович,
Горный институт КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия Конторина Татьяна Александровна,
Горный институт КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия
Khokhulya Mihail Stepanovich,
PhD (Engineering), Mining Institute of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, mike@goi.kolasc.net.ru Fomin Alexander Vladimirovich,
Mining Institute of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, fomin5-49@mail.ru Golubtsov Alexey Vladimirovich,
Mining Institute of the KSC of the RAS, Apatity, Russia Kontorina Tatiana Alexandrovna,
Mining Institute of the KSC of the RAS, Apatity, Russia
595
