CC BY
31
- © Г.Д. Краснов, Д.В. Шехирев,
Н.Г. Барнов, А.А. Чесноков, В.В. Чихладзе, 2015
УДК 622.7:621.926
Г.Д. Краснов, Д.В. Шехирев, Н.Г. Барнов, А.А. Чесноков, В.В. Чихладзе
ВЛИЯНИЕ МЕТОДА ДРОБЛЕНИЯ НА РЕЗУЛЬТАТЫ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВОЙ РУДЫ
Проведено сравнение гранулометрии и элементного состава классов крупности дезинтегрированной разными методами апатит-титаномагнетитовой руды Суро-ямского месторождения, входящего в состав Качканарской группы железорудных месторождений Южного Урала. Обработка руды проведена на лабораторной ще-ковой дробилке БОЙД и на гидравлическом прессе SATEC 300 DX. Определены гранулометрический состав обработанных материалов, содержание основных элементов в классах крупности (рентгенофлюоресцентный анализ) и селективность их распределения. Установлено малое различие по этим факторам продуктов измельчения двумя методами. Измельченные двумя методами материалы при идентичных условиях были разделены на магнитную и немагнитную фракции. Извлечение элементов в магнитный продукт после дробилки всегда выше, чем при прессовом измельчении. Качество разделения согласно индексу селективности по магнитным соединениям Fe вдвое выше при прессовой обработке. Подтверждена обоснованность использования предлагаемого числового критерия селективности, адекватно описывающего распределение выбранных минералов в продуктах измельчения и последующего обогащения.
Ключевые слова: апатит-титаномагнетитовая руда, измельчение, дробилка, прессовая машина, гранулометрический и элементный состав, сухая магнитная сепарация, селективность процессов.
Актуальность темы
Селективное раскрытие минеральных комплексов - одно из основных требований к процессу дезинтеграции горной породы для последующего разделения составляющих ее минералов.
Технология рудоподготовки, включающая применение валковых дробилок высокого давления (ВДВД) в операциях мелкого дробления в последнее время получает широкое развитие. В дробилках ВДВД разрушение происходит в первую очередь в области дефектных зон и межфазных границ путем объемного сжатия слоя рудного материала между вращающимися валками. Такой механизм дезин-
теграции способствует повышению селективности раскрытия минералов и уменьшению энергозатрат и, согласно полученным нами данными, хорошо моделируется с помощью пресса [1, 2].
Для сравнения разных методов рудоподготовки обоснован способ оценки селективности дезинтеграции геоматериалов и предложен числовой критерий G. = у. ■ (Р/а - 1), адекватно описывающий распределение выбранных элементов по классам крупности продуктов измельчения. В ранее проведенных исследованиях сравнивались результаты измельчения под прессом, в ВДВД, в шаровой, стержневой мельницах, а также в КИД [3, 4, 5].
Выявлено положительное влияние метода объемного сжатия в процессе рудоподготовки для последующего флотационного обогащения сульфидных руд. Представляет интерес проверка влияния объемного сжатия в процессе рудоподготовки для других типов руд и других методов разделения.
Цель работы - оценка влияния метода дробления на результаты магнитной сепарации апатит-титаномагнети-товой руды Суроямского месторождения Южного Урала.
В рамках поставленной цели в работе решались следующие задачи:
• сравнение гранулометрии и элементного состава продуктов;
• зависимость результатов магнитного обогащения руды от ее подготовки.
Методика и результаты эксперимента
Основные рудные минералы месторождений Качканарской группы -магнетит, титаномагнетит, ильменит; второстепенные - гематит, сфен, рутил. Минералы - примеси: халькопирит, пирит, пирротин. Нерудные минералы: пироксен, роговая обманка, флогопит, серпентин, гранат. Харак-
терны тонкие включения ильменита в магнетите, составляющие около 20%.
Для сравнения результатов дробления руды использованы универсальная прессовая гидравлическая машина БДТЕС 300ЭХ фирмы ^БТЕОН, оснащенная камерой одноосного сжатия с возможностью регистрации графиков нагрузочно-деформационной характеристики компьютерной программой «Б1иеЬШ» и лабораторная щековая дробилка двойного действия БОЙД производства фирмы РОКЛАБС.
В дробилке БОЙД при помощи эксцентриков осуществляется движение обеих щек, одна из которых приводится в движение вверху, у загрузочного отверстия, а вторая - внизу, у разгрузочной щели. В дробилку весь исходный материал был помещен сразу и продвигался вниз сплошным потоком.
Камера сжатия для пресса выполнена в виде металлического цилиндрического стакана со съемным дном и плунжером. Наружный диаметр цилиндра 78 мм, внутренний - 50 мм, рабочая высота - 120 мм, емкость до 350 г материала.
Предварительно установлено, что сравнимые результаты получаются при
Характеристика крупности материалов, измельченных под прессом и в щековой дробилке
Таблица 1
Свойства основных минералов руды Суроямского месторождения
Минералы Плотность г/см3 Твердость, шк. Мооса Примеч.
Титаномагнетит 4,7 5-6 хрупок
Ильменит 4,7 5-6 хрупок
Титанит (сфен) 3,5 5,5 хрупок
Апатит 3,2 5 хрупок
Пироксен 3,5 5,5 хрупок
Плагиоклаз 2,8 6 хрупок
разгрузочной щели дробилки 1,51,7 мм и конечной нагрузке пресса 150-170 кН (15-17 т). Для дробления были взяты две одинаковые навески исходной руды крупностью -5 мм. После дробления от материала, обработанного в каждом аппарате, отделялся класс -2,5 мм для дальнейшего исследования на обогатимость. Кумулятивные характеристики этих продуктов представлены на рисунке.
Данные показывают, что продукты измельчения под прессом и в дробилке близки по гранулометрическому составу. По данным элементного анализа вещественный состав в одном и том же классе крупности при измельчении на щековой дробилке и под прессом также близок.
Таким образом, опыт показал высокую степень идентичности качественных характеристик продуктов и малую селективность дезинтеграции. Такой результат может быть получен из-за близких условий разрушения материала и особенностей механических
свойств минеральных компонентов руды (см. табл. 1).
Твердость их находится в пределах от 5 до 6 по шкале Мооса при одинаковой прочности. Прессовое воздействие в конечной стадии нагружения, когда частицы материала лишены возможности взаимного перемещения, обеспечивает исключительно условия всестороннего сжатия материала. Это приводит к появлению и развитию дефектов частиц - ослаблению межкристаллических связей, образованию и развитию трещин по поверхностям срастания минералов, к разрушению и раскрытию сростков, увеличению количества мономинеральных частиц. Поэтому вывод о целесообразности применения объемного сжатия для обработки данной руды возможно делать после проведения опытов обогатительного разделения.
Измельченные двумя методами материалы, с соблюдением идентичности условий, были разделены на магнитную и немагнитную фракции. Результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты магнитной сепарации материалов. Выход фракций, %
Крупность, мм Щековая дробилка Пресс
магн. фр. немагн. фр. магн. фр. немагн. фр.
-2,5+1 69,94 12,01 49,27 28,81
-1+0,63 14,08 3,97 14,75 7,16
Всего 84,02 15,98 64,02 35,97
Таблица 3
Содержание компонентов в магнитной и немагнитной фракциях класса -2,5+0,63 мм, %
Выход, у, % ^3 CaO MgO ^3 1Ю2
Пресс,магн. 64,03 31,29 25,99 18,52 10,35 6,50 2,59 1,44
Пресс, нем. 35,97 34,44 19,75 20,34 9,85 9,17 2,77 1,33
Исходн. а,% 100 32,43 23,75 19,18 10,17 7,46 2,66 1,40
Дроб., магн 84,02 33,25 24,57 18,49 10,69 7,38 2,54 1,38
Дроб., нем. 15,98 35,92 18,74 20,02 9,97 10,62 2,44 1,21
Исходн. а,% 100 33,67 23,63 18,74 10,58 7,90 2,53 1,35
Несмотря на близость гранулометрического и вещественного состава материалов, разделение произошло по-разному. После дробилки выход магнитной фракции по сравнению с выходом немагнитной оказался выше более, чем на 20%. При этом, основное различие, 20,7% в магнитной фракции и 16,8% в немагнитной, проявилось за счет крупной части материала, класса -2,5+1 мм.
Количество магнитной фракции при обоих способах измельчения в классе -1 мм оказалось небольшим и почти одинаковым. Также невелико количество в мелком классе немагнитной фракции, но при прессовом измельчении ее больше. Полученный результат магнитной сепарации можно объяснить лучшим раскрытием минералов при прессовом измельчении и, следовательно, уменьшением количества сростков. В магнитном поле магнитные минералы в сростках увлекают с собой частицы породы и, таким образом, увеличивается выход
магнитного продукта, но снижается его качество. Улучшение раскрытия приводит к лучшему разделению при тех же параметрах магнитного поля.
Содержание элементов в продуктах магнитной сепарации материалов после прессовой обработки и дробления в щековой дробилке показано в табл. 3.
По этим данным видно, что разделение произошло недостаточно полно, очевидно, вследствие того, что основная часть магнитных минералов находится в сростках с немагнитными. Тем не менее, можно отметить, что различие в содержании магнитных и немагнитных частиц во фракциях в случае прессового измельчения несколько выше. Извлечение элементов в магнитную фракцию и селективность разделения материалов в магнитном поле при разных способах дезинтеграции представлены в табл. 4. При обсуждении результатов, показанных в таблицах, надо иметь в виду, что основная
Таблица 4
Извлечение в магнитную фракцию и селективность разделения
Аппарат ^3 CaO MgO ^3 1Ю2
Пресс 8 61,79 70,09 61,84 65,17 55,79 62,54 65,94
Пресс в -2,24 6,06 -2,19 1,14 -8,24 -1,49 1,91
Дроб. 8 82,96 87,33 82,93 84,94 78,53 84,56 85,71
Дроб. в -1,06 3,31 -1,09 0,92 -5,49 0,54 1,69
масса минералов в крупном классе, очевидно, находится в сростках и потому не может быть достаточно четко разделена на магнитную и немагнитную фракции. Рассматривая приведенные данные можно отметить, что извлечение в магнитный продукт элементов независимо от их магнитных свойств после дробилки всегда выше, чем при прессовом измельчении, что объясняется большим выходом продукта.
Качество разделения наглядно иллюстрируется величиной индекса селективности G. По этому признаку видно, что качество разделения при прессовом измельчении несколько выше: индекс селективности по магнитным соединениям Ре вдвое выше при прессовой обработке. Также заметно лучше при прессовом измельчении происходит разделение немагнитных элементов.
В целом проведенные опыты позволяют сделать следующие выводы.
1. Васьков Д.С., Федотов П.К. Моделирование процесса межчастичного измельчения в поршневом прессе / Современные проблемы обогащения и глубокой комплексной переработки минерального сырья (Плак-синские чтения). Материалы международного совещания. Владивосток, 16-21 сентября 2008 г. - Владивосток, 2008. - С. 80-83.
2. Краснов Г.Д., Чихладзе В.В. Дробление рудных материалов методом объемного сжатия / Материалы 1-го Международного научно-практического семинара памяти В. А. Олевского «Проблемы дезинтеграции минерального и техногенного сырья в горной промышленности и строительной инду-
Одни и те же материалы, измельченные до одинаковой крупности использованными методами, близки по гранулометрическому составу, особенно, если в механизме измельчения присутствуют элементы объемного сжатия. Селективность распределения элементов по классам крупности при измельчении проявляется в том случае, когда минералы, составляющие материал, имеют заметные различия в механических свойствах.
Степень раскрытия минералов может быть различна в зависимости от метода измельчения, она заметно выше при объемном сжатии. Это подтверждается опытами по обогатительному разделению продуктов и проведенными ранее исследованиями.
Подтверждена обоснованность использования предлагаемого числового критерия селективности, адекватно описывающего распределение выбранных минералов в продуктах измельчения и последующего обогащения.
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
стрии», 10-16 сентября 2007 г. - Ставрополь, 2007. - C. 21-26.
3. Краснов Г.Д., Копорулина Е.В., Краснов А.Н., Чихладзе В.В. Оценка селективности измельчения минеральных комплексов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2013. - № 2. - C. 86-97.
4. Краснов Г.Д., Чихладзе В.В. Шехи-рев Д. В. К оценке селективности разрушения руд // Обогащение руд. - 2011. -№ 4. - C. 3-7.
5. Краснов Г.Д., Ракаев А.И., Шехи-рев Д.В., Чихладзе В.В. Кинетика и селективность измельчения медно-никелевой руды в барабанных мельницах // Цветные металлы. - 2011. - № 6. - C. 11-15. EES
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Краснов Гелий Дмитриевич1 - профессор, Шехирев Дмитрий Витальевич2 - зав. кафедрой,
Барнов Николай Георгиевич2 - кандидат геолого-минералогич наук, e-mail: barnov@inbox.ru,
Чесноков Андрей Анатольевич2 - студент,
Чихладзе Владимир Вахтангович1 - кандидат химических наук,
1 Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук,
2 НИТУ «МИСиС».
UDC 622.7:621.926
THE INFLUENCE OF THE METHOD OF CRUSHING ON THE RESULTS OF MAGNETIC SEPARATION TITANOMAGNETITE ORE
Krasnov G.D.1, Professor, Shekhirev D.V.2, Head of Chair,
Barnov N.G.2, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, e-mail: barnov@inbox.ru, Chesnokov A.A.2, Student,
Chikhladze V.V.1, Candidate of Chemical Sciences,
1 Institute of Problems of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia,
2 National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.
A comparison of particle size and elemental composition of size fractions disintegrated different methods of apatite-titanomagnetite ore deposit Suroyamskogo, a member of the group Kachkanarskaya iron ore deposits of the Southern Urals. Processing of ore carried out in a laboratory jaw crusher BOYD and a hydraulic press SATEC 300 DX. Defined size distribution of the processed materials, the content of the basic elements in size fractions (X-ray fluorescence analysis) and the selectivity of their distribution. Installs a small difference in these two factors means of crushing products.
The crushed material in two ways under identical conditions were classified into magnetic and nonmagnetic fractions. Removing the magnetic elements in the product after the crusher is always higher than during the extrusion grinding. The quality of separation according to the index selectivity magnetic compounds Fe twice as high when the press processing.
Confirmed the validity of the proposed use of the numerical criterion of selectivity, which adequately describes the distribution of selected Mineral grinding and subsequent enrichment.
Key words: apatite-titanomagnetite ore, crushing, crusher, press machine, particle size and elemental composition of dry magnetic separation, selectivity of the processes.
REFERENCES
1. Vas'kov D.S., Fedotov P.K. Sovremennye problemy obogashcheniya i glubokoi kompleksnoi pererabot-ki mineralnogo syr'ya (Plaksinskie chteniya). Materialy mezhdunarodnogo soveshchaniya. Vladivostok, 1621 sentyabrya 2008 g. (Modern problems of concentration and deep complex processing of mineral raw materials (Plaksin reading): Proceedings of the international meeting. Vladivostok, September 16-21, 2008), Vladivostok, 2008, pp. 80-83.
2. Krasnov G.D., Chikhladze V.V. Materialy 1-go Mezhdunarodnogo nauchno-prakticheskogo seminara pamyati V.A. Olevskogo «Problemy dezintegratsii mineralnogo i tekhnogennogo syr'ya v gornoi promyshlen-nosti i stroitelnoi industrii», 10-16 sentyabrya 2007 g. (Proceedings of the 1st International scientific-practical seminar memory V.A. Olevskii «The problems of the disintegration of the mineral and industrial raw materials in the mining industry and construction industry», 10-16 sentyabrya 2007), Stavropol', 2007, pp. 21-26.
3. Krasnov G.D., Koporulina E.V., Krasnov A.N., Chikhladze V.V. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. 2013, no 2, pp. 86-97.
4. Krasnov G.D., Chikhladze V.V. Shekhirev D.V. Obogashchenie rud. 2011, no 4, pp. 3-7.
5. Krasnov G.D., Rakaev A.I., Shekhirev D.V., Chikhladze V.V. Tsvetnye metally. 2011, no 6, pp. 11-15.
ft
Цветы будущего заложены в семенах настоящего (Ветхий Завет).
