CC BY
12
© С.А. Гончаров, П.П. Ананьев, В.Ю. Иванов, С.А. Потапов, А.С. Тимофеев, 2012
УДК 622.7
С.А. Гончаров, П.П. Ананьев, В.Ю. Иванов, С.А. Потапов, А.С. Тимофеев
АЛГОРИТМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ ОБОГАТИМОСТИ МАГНЕТИТОВЫХ РУЛ ПРИ ЗАЛАННОЙ КРУПНОСТИ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
Разработан алгоритм определения содержания железа общего в лабораторном концентрате при заданной степени измельчения. Данный алгоритм основан на известных закономерностях процесса рудоподготовки.
Ключевые слова: степень измельчения, остаток на сите, средний размер зерна, обогатимость.
В настоящее время при переработке железорудного сырья возникает задача повышения качества продукции, характеризуемого, в первую очередь, содержанием железа общего в концентрате. Высокое содержание железа (более 68 %) создает предпосылки к получению высококонкурентной продукции, которая может использоваться в металлургии, минуя доменный передел. При этом в переработку приходится вовлекать низкосортные железные руды, имеющие низкий показатель обогатимости в силу тонкой вкрапленности рудных минералов и высокой адгезионной прочности на границе рудных фаз.
Эти обстоятельства вынуждают использовать дополнительные технологические операции, связанные с до-измельчением промпродуктов до требуемой степени раскрытия зерна, что приводит к значительному увеличению энергозатрат на измельчение.
Поэтому возникает потребность в разработке инновационных ресурсосберегающих технологий, способных повысить эффективность переработки железных руд за счет снижения энергоемкости измельчения и се-
лективного разупрочнения границ раздела фаз минералов. К таким технологиям можно отнести магнито-импульс-ную обработку (МИО) горных пород [1].
Оценка эффективности МИО, как правило, проводится на основе определения снижения энергоемкости за счет сокращения времени помола при сохранении степени измельчения.
Однако, такой подход к оценке эффективности МИО не может быть применен при решении задачи повышении качественных показателей концентрата.
В настоящей работе предложен алгоритм прогнозирования величины содержания железа общего в концентрате в зависимости от степени измельчения рудного материала. Это позволит оценить эффективность МИО, обеспечивающей повышение качества концентрата без изменения его крупности, сравнив этот эффект с традиционной рудоподготовкой, основанной на дополнительном измельчении. Следовательно необходимо оценить энергоэффективность МИО и ожидаемый экономический эффект при условии, что МИО обеспечивает повышение качества концентрата без изменения его крупности.
Алгоритм основан на известных аналитических зависимостях измельчения (уравнение Розина-Раммлера) и допущении, что основное количество сростков содержится во фракции, крупность которой больше среднего размера зерна рудной фазы.
Используя предположение, что при обогащении магнетитовой руды, в концентрат уходит только магнетит и этот концентрат состоит из раскрытых рудных и некоторого количества сростков, можно записать следующие соотношения: в = Срудтй ■ 0,72, (1)
С
рудной
С рр + Сср ■ Я
(2)
где в - содержание железа общего в концентрате; СРудной - содержание рудной фазы в концентрате; СРР - содержание раскрытой рудной фазы в концентрате; Сср - содержание сростков в концентрате; Я - доля рудной фазы в сростках.
Введем коэффициент Кз, характеризующий степень засорения концентрата раскрытой нерудной фазой, оставшейся в концентрате из-за несовершенства процесса магнитной сепарации Кз = 1-С„
где С
рн
, (3)
содержание раскрытой нерудной фазы.
При подстановке соотношений (2) и (3) в выражение (1) получим
в = |Х - Сср(1 -а)]0,72. (4)
Количество фракции, крупность которой больше среднего размера зерна рудной фазы (Язер), должно подчиняться закону Розина-Раммлера:
(5)
(6)
С = л
^ ср зер ,
-( °зер )т
= е а"
где Я
остаток на сите с ячейкой
равной размеру зерна; а0, т - эмпирические коэффициенты, причем а0
зависит от степени измельчения; азер -
размер ячеек сита, равный среднему размеру зерна.
Подставляя (5) и (6) в (4), получаем
в =
Кз - (1 -Я)е
г
0,72.
(7)
Нахождение коэффициентов т и а0 может быть осуществлено на основе известных экспериментальных значений остатков на ситах с размером ячейки 50 мкм и 44 мкм (Ибо соответственно):
1п
т = ■
(1п ^
1п
1п <
1п-
а6аз Ч"0 у
пы
Ли,
44"
(8)
(9)
Подставляя (8) и (9) в (7) и решая уравнение относительно азер, получим выражение для нахождения среднего размера зерна рудного компонента:
(
азер = 44
1п-
1 -Я
К -
в 0,72
1п-
(10)
Выражение (10) дает возможность определения среднего размера зерна на основе известных значений обога-тимости при степени измельчения, характеризуемой количеством надси-тового продукта на двух ситах с известными размерами ячеек. В данном случае рассмотрены сита с размерами ячеек 50 мкм и 44 мкм.
При дальнейшем доизмельчении рудного материала будут происходить изменения параметра апП°г в зависимости от уменьшения остатка на сите 44 мкм:
1
т
Результаты определения обогатимости железной руды (фактические и расчетные)
№ Содержание железа в концентрате при измельчении до 98% кл. -0,05 мм Содержание железа в концентрате при измельчении до 98% кл. -0,044 мм Расчетное содержание железа в концентрате при измельчении до 98% кл. -0,044 мм Абсолютная ошибка, %
1 58,4 64,1 61.4 2.7
2 63,2 65,0 64,66 0,34
3 60,7 61,0 63,25 2,2
4 47,2 53,4 52,3 0,04
где Л - доля рудной фазы в сростках при базовой степени измельчения; Кз -коэффициент, характеризующий степень засорения концентрата раскрытой нерудной фазой при базовой степени измельчения, согласно выражению (3).
Проверка данного алгоритма осуществлялась на ряде образцов железистых кварцитов, имеющих различную обога-тимость. Образцы руднык материалов подвергались измельчению до 98 % класса -50 мкм и 98 % класса -44 мкм. В дальнейшем измельченным материал обогащался на магнитном анализаторе с целью исследования свойств лабораторного концентрата.
В таблице приведены расчетные и фактические результаты обогатимо-сти железной руды при измельчениях до 98 % класса 50 и 44 мкм соответственно.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гончаров С.А., Ананьев П.П., Иванов 2. Гершойг Ю.Г. Вещественный состав и В.Ю. Разупрочнение горных пород под дей- оценка обогатимости бедных железных руд. ствием импульсных электромагнитных по- - М.: Недра, 1967. ЕПЭ лей. - М.: Изд-во МГГУ, 2006.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Гончаров С.А. - профессор, доктор технических наук, Тимофеев А.С. - студент,
Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru, Ананьев П.П. - генеральный директор НП «ЦИГТ», Иванов В.Ю. - технолог, Петропавловск - Черная металлургия, Потапов С.А. - начальник ЦТЁ, Михайловский ГОК.
ln-
44"
(11)
Определив средний размер зерна по выражению (10) и зная закономерность изменения параметра аПрог, в зависимости от уменышения остатка на сите 44 мкм вследствие доизмелы-чения, получаем окончателыное выражение для определения прогнозного значения обогатимости в зависимости от степени доизмелычения:
ßnpos
К3 -(1 -Л)
K -
Рбаз
0,72
1-Л
0,72 ,
(12)
1
