CC BY
20
УДК 553.323'461'462'43:622.7+543.52
© B.K. Рябкин, И В. Чепрасов, A.B. Тихвинский, 2013
В.К. Рябкин, И.В. Чепрасов, А.В. Тихвинский
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОБОГАЩЕНИЯ РУД ЧЕРНЫХ, ЛЕГИРУЮЩИХ МЕТАЛЛОВ ПОЛИХРОМНЫМ ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ СЕПАРАЦИИ
Часть 2 (Начало в № 11)
Исследования проводились на сепараторе Optosort Gemstar 300 по классам крупности -20+5 мм на пробах карбонатной марганцевой руды Усинского месторождения, хромовой руды Сарановского месторождения, комплексных рудах Калгу-тинского месторождения и медно-молибденовой руды Сорского месторождения. Полученные результаты являются достаточными для проведения лабораторных технологических испытаний на представительных пробах руд.
Ключевые слова: радиометрическая сепарация, полихромная фотометрическая сепарация, родохрозит, хромшпинелид, молибденит, вольфрамит.
Предварительное обогащение методом ПФМС
Машинный класс -10+4 мм обогащался полихромным фотометрическим методом на сепараторе GemStar-300. При настройке ПФМС исследовалась возможность использования в качестве разделительного признака — цветовых характеристик хромитов и вмещающих пород (серпентинитов и пироксенитов). С этой целью были сделаны 4 группы фотографий: серпентинитов, пироксенитов, хромитов 1 типа (серых) и хромитов 2 типа (черных). Для того чтобы определить цветовые характеристики, были построены плоскости цветовой модели RGB в виде 3 точечных графиков для каждой разности, рис. 7.
Как видно из графиков, цветовые характеристики выбранных разностей представлены следующими значениями: для серпентинитов 100 < R < 200, 100 < G < 200, 100 < B < 200; для пироксенитов 50 < R < 100, 50 < G < < 100 70 < B < 150; для серых хромитов 20 < R < 100, 40 < G < 100, 30 < B < 100; для для черных хромитов 20 < R < 50, 20 < G < 50, 20 < B < < 50. Эти данные
говорят о том, что черные хромиты достаточно легко отделимы от минералов пустой породы. Основную сложность представляет отделение хромитов серого цвета от пироксенитов, однако при значении канала В < 70 существует возможность отделения хромитов обоих типов от минералов пустой породы. На основании полученных данных в программе настройки сепаратора были построены гистограммы для каждого из продуктов.
Далее в программе настройки сепаратора на тех же фотографиях была проведена оценка площади, занимаемой минералами с определенной цветовой характеристикой: черных хромитов в кусках, отобранных как содержащие хромиты черного цвета; серых хромитов в кусках, отобранных как содержащие хромиты серого цвета; серпентинитов в кусках, отобранных как содержащие серпентиниты; пироксенитов в кусках, отобранных как содержащие пироксениты.
После анализа фотографий были приняты границы, обусловленые тем, что в кусках, выделенных как куски
G-B серпентиниты
У
В У
50 100 150 200 250 G
R-G пироксениты
G
А* >*
50 100 150 200 250 R
R-B пироксениты
50 100 D 150 ZOO 250
G-B пироксениты
50 100 r ISO 200 250
R-G хромиты 1типа
50 100 150 200 250
R-B хромиты 1типа
50 100 150 200 250
G-B хромиты 1типа
50 100 G 150 200 250
R-G хромиты 2 типа
G
Ф
50 100 R 150 200 250
R-B хромиты 2 типа
0 50 100 D 150 200 250
G-B хромиты 2 типа
50 100 G 150 200 250
а б в г
Рис. 7. Плоскости цветовой модели RGB для: а) серпентинитов; б) пироксенитов; в) хромитов 1 типа (серых); г) хромитов 2 типа (черных)
Таблица 7
Гранулометрическая характеристика пробы руды Калгутииского месторождения
Таблица 6
Результаты ПФМС в сравнении с данными РРС
Класс крупности, мм Метод Продукт Выход, % Содержание Cr2Û3, % Извлечение Cr2Û3,% Коб
-50+30 РРС Концентрат 42,28 38,63 83,78 1,98
Хвосты 57,72 5,48 16,22
Исходный класс 100,0 19,49 100,0
-10+4 ПФМС Концентрат 64,04 25,3 86,25 1,35
Хвосты 35,96 7,2 13,75
Исходный класс 100,0 18,8 100,0
Классы крупно сти, мм Выход классов, % Содержание компонентов, % Распределение, %
WO3 Mo Cu Bi Be WO3 Mo Cu Bi Be
+75 2,03 0,097 0,222 0,27 0,032 0,033 0,22 1,00 0,50 0,37 2,10
-75+50 5,93 0,430 0,423 0,68 0,16 0,020 2,89 5,58 3,70 5,43 3,73
-50+35 8,81 0,549 0,504 0,615 0,15 0,028 5,49 9,88 4,97 7,55 7,69
-35+20 10,11 0,711 0,378 0,845 0,131 0,016 8,15 8,51 7,83 7,58 5,08
-20+12 18,13 0,50 0,380 0,47 0,11 0,029 10,28 15,34 14,08 11,41 16,50
-12+6 17,48 1,02 0,332 0,953 0,14 0,024 20,22 12,92 15,27 14,00 13,14
-6+0 37,51 1,24 0,560 1,56 0,25 0,044 52,75 46,77 53,65 53,66 51,76
Исх. руда 100,0 0,882 0,449 1,091 0,175 0,032 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
хромитов серого цвета, по оценке сепаратора > 25 % площади отвечает цветностной характеристике хромитов серого цвета, а в кусках, выделенных как куски хромитов черного цвета, > 35 % площади отвечает цветностной характеристике хромитов черного цвета, в то время как в кусках, содержащих в основном пироксениты и серпентиниты, эти показатели ниже. Сепарация проводилась на увлажненной руде.
Продукты ПФМС, представленные на рис. 8, однородны по цвету и имеют отчетливое различие темно-серого цвета от зеленовато-серого, которое реализуется программой разделения сепаратора.
Результаты ПФМС в сравнении с РРС на сепараторе СРФ2-100 представлены в табл. 6.
В результате РРС получается кондиционный по ТУ концентрат с выходом 42,3 % и извлечением 83,4 %. При том же уровне извлечения концентрат ПФМС оказывается засоренным минералами черного цвета (табл. 5, ГИАБ
№11, 2013), не отличаемыми оптической системой сепаратора от хромшпинели-дов. Вследствие этого, кондиционного кускового концентрата получить не удается. Коэффициент обогащения ПФМС ниже, чем при РРС, а содержание в хвостах выше за счет попадания в них неопознанных рудных кусков. Причина этого явления — недостаточный уровень цветовой контрастности между хромитами и темными минералами вмещающих пород.
Результаты, полученные на данной пробе, свидетельствуют о перспективности применения метода ПФМС для предварительного обогащения руды с приемлемыми показателями потерь в хвостовых продуктах.
Изучение принципиальной возможности обогащения комплексных Bi-Cu-Mo-W-руд Калгутинского месторождения (Горный Алтай) методом ПФМС
Местрождение комплексных Bi-Cu-Mo-W-руд жильного типа в грейзенах
обогащенный продукт хвосты
Рис. 8. Продукты ПФМС пробы руды месторождения Сараиовское, класс крупности -10 +4 мм
относится к кварц-сульфидно-вольфра-митовому минеральному типу и приурочено к контакту гранитного массива и кварцевых порфиров. Жилы от 0,5 до 2—3 м. мощности. Вмещающие граниты и порфириты оруденения не несут. Минеральный состав очень разнообразен. Основные полезные компоненты: Ш03 (1,2 %), Мо (0,36 %). Попутные полезные компоненты. Си, Ве, Вь
Характеристика пробы
Проба отбиралась взрывным способом по кровли штольни и состоит преимущественно из жильного материала (кварца). Гранулометрический состав пробы приведен в табл. 7. Материал пробы переизмельчен. Выход мелких классов -12 мм составляет 55 %. Мелкий класс существенно обогащается минералами всех полезных компонентов, что играет положительную роль в процессе радиометрического обогащения, т.к. несепарируемый отсев обычно присоединяется к концентрату.
Кусковой материал в диапазоне крупности -75+10 мм признан достаточно представительным и использовался для принципиальной оценки радиометрической обогатимости руд.
Для изучения обогатимости методом ПФМС использовался класс -20+12 мм,
мало чем отличающийся от более крупных классов. Среднее содержание полезных компонентов в таблице выделено. Контрастность руды и возможные технологические показатели РРС изучались на классе -50+35 мм, а фотометрической сепарации (ФМС) на классе -20+12 мм. Контрастность по WO3 составляет М = 1,67 и по Мо М = 1,43. Руда является особоконтрастной.
Минеральный состав пробы с цветовыми характеристиками основных минералов приводится в табл. 8.
Текстура руды — редко-вкрапленная. Структура от мелкозернистой до крупнозернистой. Цветовые характеристики рудных минералов разнообразны. Рудов-мещающий кварц имеет характерную серую окраску. Безрудный кварц молочно-белого цвета местами ожелезнен по плоскостям трещинноватости. Вмещающие породы преимущественно светло-серого цвета присутствуют в пробе в незначительном количестве.
Предварительное обогащение методом ПФМС
Машинный класс -20+12 мм обогащался полихромным фотометриическим методом на сепараторе GemStar-300.
При настройке ПФМС исследовалась возможность использования прямых
Таблица 8
Минеральный состав пробы класса крупности -20+12 мм
Минералы Содержание, % Окраска
Вольфрамит 1,5 Черная
Молибденит 0,5 Голубовато-металлическая
Халькопирит 0,2 Желтая
Халькозин 0,3 Черная
Кварц 55 Серая, белая
Плагиоклаз 20 Белая
Микроклин 20 Светло-желтая
Слюды 0,5 Светлая
Темноцветные минералы 2,0 Черная
признаков — цветовых характеристик вольфрамита и молибденита.
С этой целью были сделаны 3 группы фотографий: молочно-белого кварца, серого рудовмещающего кварца; молибденита и темноцветной разности, содержащей вольфрамит. Для того чтобы определить цветовые характеристики, были построены плоскости цветовой модели RGB в виде 3 точечных графиков для каждой разности рис. 9.
Как видно из графиков, цветовые характеристики выбранных разностей представлены следующими значениями: для кварца 125 < R < 255, 125 < G < 255, 125 < < B < 255; для серого рудовмещающего кварца 50 < R < 100, 50 < G < 100 50 < B < 100; для темноцветных минералов и молибденита 20 < R < 125, 20 < G < 125, 20 < B < 125. Эти данные говорят о том, что серый рудовмещающий кварц, темноцветные минералы и молибденит отделимы от молочно-белого кварца по интенсивности трех каналов R < 125, G < 125, B < 125. На основании полученных данных в программе настройки сепаратора были построены гистограммы для каждого из продуктов.
Черный цвет вольфрамита оптическая систем не отличает от подложки-фона. Синяя составляющия от молибденита забивается рефлексиями кварца. При сепарации использовался косвенный признак — цветовая характеристика серого рудоносного кварца и вмещающей породы с границей >10 %.
Все остальные цвета белого направлялись в хвосты. Продукты сепарации показаны на рис. 10.
Результаты ПФМС в сравнении с данными фотометрической сепарации на сепараторе Sortex-621 и рентгенорадиомет-рической сепарации классов крупности -50+30 мм представлены в табл. 9.
По результатам экспериментов, табл. 9, технологические показатели ПФМС для класса -20+12 мм не уступают показателям РРС и заметно превосходят показатели ФМС. Потери с отвальными хвостами не превышают 10 % по первым трем компонентам и несколько выше 10,7 % для Bi. Метод может рассматриваться как перспективный для предварительного обогащения руды данного типа.
Изучение возможности предварительного обогащения медно-молибденовых руд Сорского месторождения (Кузнецкий Алатау) методом ПФМС
Сорское месторождение представляет собой штокверк в плагиогранитах, разорванных крупными блоками слабо минерализованных полевошпатовых и кварцевых тел. Главными рудовме-щающими породами являются плагио-граниты. Штокверк образован рудными жилами и прожилками мощностью от 5 до 20 см. Молибденит концентрируется, главным образом, в зальбандах. Жильный минерал — кварц серого цвета. Рудные минералы: сферолито-вые выделения молибденита, спорадические крупные сростки халькопирита,
R-G кварц
♦ *
♦ ♦
S
50 100 150 200 250 R
G-B кварц
♦ *
50 100 150 200 250
R-G серый кварц
♦ ♦►•m.
20 40 Б0
R-B кварц
200 ♦ ♦♦
150 В 100
* г . ' .
50 100 150 200 250
R-B серый кварц
О 20 40 60 80 100 120
G-B серый кварц
R-G молибденит и темноцветные минералы
t.' ♦♦
50 100 150 200 250
R-B молибденит и темноцветные минералы
t»
50 100 150 200 250
О 50 100 150 200 250
G-B молибденит и темноцветные минералы
т
И 100 150 2СЮ 250
а) б) в)
Рис. 9. Плоскости цветовой модели RGB для: а) молочно-белого кварца; б) серого ру-довмещающего кварца; в) темноцветных минералов и молибденита.
Таблица 9
Результаты ПФМС и ФМС в сравнении с РРС (по W)
Метод Содержание, % Извлечение, % Коб
(класс крупн. мм) Продукт Выход, % WO3 Мо Cu Bi WO3 Мо Cu Bi WOз/Мо
РРС 50+35 Концентрат 37,00 1,42 1.02 1.44 — 95,64 92.57 79.92 — 2,59/2,02
Хвосты 63,00 0,04 0.069 0.19 — 4,36 7.43 20.08 —
Исходный 100,0 0,55 0.504 0.62 — 100,0 100.0 100.0 —
класс
ФМС 20+12 Концентрат 36,89 1,31 0,751 1,41 0,228 90,68 81,48 89,68 85,82 2,47/2,20
Хвосты 63,11 0,079 0,102 0,10 0,022 9,32 18,52 10,32 14,18
Исходный 100,0 0,53 0,340 0,58 0,098 100,0 100,0 100,0 100,0
класс
ПФМС 20+12 Концентрат 31,02 1,41 0,921 3,07 0,390 94,36 90,99 92,00 89,30 3,03/2,93
Хвосты 68,98 0,038 0,041 0,12 0,021 5,64 9,01 8,00 10,70
Исходный 100,0 0,465 0,314 1,03 0,135 100,0 100,0 100,0 100,0
класс
Концентрат Хвостовой продукт
Рис. 10. Продукты ПФМС пробы комплексной руды Калгутинского месторождения
Таблица 10
Основные минералы и породы изучаемой пробы Сорского месторождения
Минералы Сод., Текстура, окраска
и породы %
Молибденит 1 Сферолиты, чешуйки 1-2 мм голубовато-металлической окраски
Халькопирит 0,5 Редкая вкрапленность до 1 мм, желтая
Пирит 0,2 Редкая вкрапленность до 0,5 мм, соломенно-желтая
Сфалерит 0,2 Редкая вкрапленность до 1 мм ,черная
Кварц серый 30 Налет, пропитка, прожилки до 1 мм кварца светло-серого цвета
Кварц белый 5 Блочный, молочно-белый
Микроклин 42 Блочный, розовый и светло-желтый
Гранит 20 Среднезернистый, серого, розовато-серого цвета
мелковкрапленный пирит, борнит. Кварц-полевошпатовые тела внутри штокверка являются безрудными.
Характеристика пробы
Для исследований использовались остатки кускового материала технологической пробы, доведенные до крупности -25+5 мм. Согласно описаниям проба достаточно представительна по вещественному составу и случайна по содержанию. В кусковом материале присутствуют: блочный микроклинит, серый кварц с включениями молибденита, халькопирита и других рудных минералов, безрудный молочно-белый
кварц, биотитовые плагиограриты, местами подверженные окварцеванию. В гранитах по кварцевым прожилкам наблюдается чешуйчатая молибденитовая минерализация. Вещественный состав представлен табл. 10.
Проба представляет относительно бедную разновидность богатых руд месторождения. Содержание 0,32 % Мо. Контрастность по основному компоненту характеризуется показателем М = 1,21 и относит руду к категории контрастных. Предварительное обогащение Подготовленный машинный класс -25+5 мм обогащался полихромным
фотометрическим методом на сепараторе GemStar-300.
При настройке ПФМС изучались возможности использования прямого признака — цветовой характеристики молибденита и косвенных признаков, связанных с окраской рудовмещающих пород. С этой целью были сделаны 3 группы фотографий: кварца, гранита и микроклинита. Для того чтобы определить цветовые характеристики, были построены плоскости цветовой модели RGB в виде 3 точечных диаграмм для каждой разности рис. 11.
Как видно из графиков, цветовые характеристики выбранных разностей представлены следующими значениями: для кварца 50 < R < 100, 50 < G < 100, 50 < B < 100; для гранитов R < 50, G < 50, B < 50; для микрокли-нитов 100 < R < 200, 25G < 50, 50 < B < 100. Эти данные говорят о том, что микроклиниты имеют отличную от других разностей интенсивность по каналу R > 100, кварц и граниты имеют различные границы интенсивности по всем трем каналам. На основании полученных данных в программе настройки сепаратора были построены гистограммы для каждого из продуктов.
Далее в программе настройки сепаратора на тех же фотографиях была проведена оценка площади, занимаемой минералами с определенной цветовой характеристикой: кварца в кусках, отобранных как содержащие кварц; гранитов в кусках, отобранных как содержащие граниты серого цвета; мик-роклинитов в кусках, отобранных как содержащие микроклиниты.
В процессе сепарации на первой стадии выделялся микроклиновый продукт по границе > 35 %, на второй стадии выделялся концентрат (серый рудный кварц по границе > 55 %), промпродукт (граниты с границей > 55 %). Продукты сепарации показаны на рис. 12. При визуальной разборке продуктов в крайне малом количестве микроклиновых кусков были обнаружены кварцевые про-
жилки с тонковкрапленным молибденитом, что и определило повышенное содержание молибдена в хвостах.
Результаты ПФМС класса крупности -25+5 мм сравниваются с показателями РРС класса -25+15 в табл. 11.
Для относительно богатых руд (среднее содержание 0,34 % Мо) характерное для ПФМС содержание в хвостах 0,028 % Мо обеспечивает вполне приемлемые потери 4,54 % Мо.
По результатам исследований ПФМС классов крупности -20+5 мм проб руд ряда месторождения черных и легирующих металлов можно сделать предварительные выводы:
1. Метод ПФМС превосходит метод РРС его по производительности (до 350 т/час) и имеет более низкий предел перерабатываемого класса крупности, но несколько уступает ему по технологическим показателям, тем не менее он может рассматриваться как перспективный для предварительного обогащения руд рассмотренных типов, несмотря на то, что он
2. На пробе карбонатной марганцевой руды Усинского месторождения показана принципиальная возможность получения методом ПФМС высококачественного кондиционного кускового концентрата с содержанием 37,6 % Mn при извлечении 68,44 % Mn.
3. На пробе хромитовых руд Сара-новского месторождения был получен обогащенный продукт с содержанием 25,3 % и хвосты с содержанием 7,2 % Cr2O3 при приемлемых потерях 13,75 %, что говорит о перспективности применения метода ПФМС для предварительного обогащения руды с приемлемыми показателями потерь в хвостовых продуктах.
4. В результате экспериментов на пробе комплексных Bi-Cu-Mo-W руд Калгутинского месторождения был получены отвальные хвосты, потери с которыми не превышают 10 % для WO3, Mo, Cu и несколько выше — 10,7 % для Bi.
R-G кварц
250
200
150 G
+4Г
50 100 150 R 200 250
R-G микроклин иты
♦
G ♦
1
50 100 150 200 250 R
R-B кварц
В
0 50 100 150 R 200 250
R-B граниты
В
♦
0 50 100 150 R 200 250
R-B микроклин иты
♦ ♦ ш. *******
G-B кварц
В Л
50 100 150 200 250 G
G-B граниты
В
♦
50 100 150 200 G 250
G-B микроклиниты
♦
♦ ♦ В
♦ * ♦
0 50 100 150 200 250
а) 6) в)
Рис. 11. Плоскости цветовой модели RGB для: а) кварца; б) гранитов; в) микроклинитов
Концентрат Промпродукт Хвосты
Рис. 12. Продукты ПФМС пробы молибденитовой руды Сорского месторождения
Таблица 11
Результаты ПФМС в сравнении с результатами РРС
Класс крупности, мм Метод Продукт Выход, % Содержание Мо, % Извлечение Мо,% Коб
-25+15 РРС Концентрат 29,13 0,90 96,02 3,33
Хвосты 70,87 0,02 3,98
Исходный класс 100,0 0,27 100,0
-25+5 ПФМС Концентрат 30,80 1,000 92,02
Промпродукт 14,93 0,077 3,44
Хвосты 54,27 0,028 4,54
К-т + промпр. 45,73 0,699 95,46 2,09
Исходный класс 100,00 0,34 100,00
При этом, технологические показатели ПФМС заметно превосходят показатели ФМС. Метод может рассматриваться как перспективный для предварительного обогащения руды данного типа.
5. Для относительно богатых медно-молибденовых руд Сорского месторождения (среднее содержание 0,34 % Мо) содержание в хвостах составило 0,028 % Мо, при вполне приемлемых потерях 4,54 % Мо. Метод ПФМС может рассматриваться как перспектив-
ный для предварительного обогащения руд данного типа.
6. Положительные результаты, полученные на мелком классе крупности с хорошо раскрытыми рудными минералами, показывают принципиальную возможность обогащения руд методом ПФМС, открывая пути для широкомасштабных технологических исследований лабораторных и укрупнено-лабораторных проб месторождений черных и легирующих металлов.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Рябкин В.К., Чепрасов И.В., Тихвинский A.B. - ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья имени Н.М. Федоровского» (ФГУП «ВИМС»), [email protected]
А
