Научная статья на тему 'Исследования свойств и возможности использования кварцита фракции 0-20 мм Черемшанского месторождения'

Исследования свойств и возможности использования кварцита фракции 0-20 мм Черемшанского месторождения Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
1139
195
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
iPolytech Journal
ВАК
Ключевые слова
ЧЕРЕМШАНСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ / КВАРЦИТЫ / ФРАКЦИЯ-ОТСЕВ / ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ КВАРЦА / CHEREMSHANSKOYE DEPOSIT / QUARTZITES / FRACTION-SCREENING / STUDY OF QUARTZ PROPERTIES

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Шишкин Герман Анатольевич, Марченко Анатолий Александрович, Иванов Николай Аркадьевич, Кондратьев Виктор Викторович, Колесников Сергей Сергеевич

Исследован химический состав кварцитов Черемшанского месторождения методами рентгеновской флуоресценции, атомно-эмиссионного анализа, масс-спектрометрии и рентгенофазового анализа. Приведены результаты исследования термической прочности и зависимости удельной поверхности от скорости нагрева и температуры, в том числе с применением сканирующей электронной микроскопии. Приведен обзор возможности использования кварцитов фракции 0-20 мм в производстве стекла, формовочных песков для литейного производства, карбида кремния и сферических кварцевых гранул плавленого кварца для электронной компонентной базы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Шишкин Герман Анатольевич, Марченко Анатолий Александрович, Иванов Николай Аркадьевич, Кондратьев Виктор Викторович, Колесников Сергей Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY OF PROPERTIES AND APPLICATION POSSIBILITIES OF FRACTION 0-20 MM QUARTZITE FROM CHEREMSHANSKOYE DEPOSIT

The chemical composition of quartzites from the Cheremshanskoye deposit was investigated by the methods of X-ray fluorescence, atomic-emission analysis, mass spectrometry and X-ray phase analysis. The article provides the results of studying thermal strength and the dependence of specific surface area on the heating rate and temperature, including the application of scanning electron microscopy. It demonstrates the possibility to use the quartzite of fraction 0-20 mm in the production of glass, molding sands for foundry, silicon carbide and spherical quartz grains of fused quartz for electronic component base.

Текст научной работы на тему «Исследования свойств и возможности использования кварцита фракции 0-20 мм Черемшанского месторождения»

УДК 669.713.7; 661.682; 666.762.1

ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ И ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КВАРЦИТА ФРАКЦИИ 0-20 мм ЧЕРЕМШАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Г.А.Шишкин1, А.А.Марченко2, Н.А.Иванов3, В.В.Кондратьев4, С.С.Колесников5

1ЗАО «Кремний»,

666034, Иркутская область, г. Шелехов, ул. Южная, 1. 2ОАО «Сибцветметниипроект», 870736, г. Красноярск, ул. Маерчака, 8, стр. 9. 3,4,5Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Исследован химический состав кварцитов Черемшанского месторождения методами рентгеновской флуоресценции, атомно-эмиссионного анализа, масс-спектрометрии и рентгенофазового анализа. Приведены результаты исследования термической прочности и зависимости удельной поверхности от скорости нагрева и температуры, в том числе с применением сканирующей электронной микроскопии. Приведен обзор возможности использования кварцитов фракции 0-20 мм в производстве стекла, формовочных песков для литейного производства, карбида кремния и сферических кварцевых гранул плавленого кварца для электронной компонентной базы. Ил. 4. Табл. 8. Библиогр. 9 назв.

Ключевые слова: Черемшанское месторождение; кварциты; фракция-отсев; изучение свойств кварца.

STUDY OF PROPERTIES AND APPLICATION POSSIBILITIES OF FRACTION 0-20 MM QUARTZITE FROM CHER-EMSHANSKOYE DEPOSIT

G.A.Shishkin, A.A. Marchenko, N.A. Ivanov, V.V. Kondratyev, S.S. Kolesnikov

"Kremnii" Closed Joint Stock Company, 1 Yuzhnaya St., Shelekhov, Irkutsk region, 666034. "Sibtsvetmetniiproekt" Open Joint Stock Company, 8 Maerchak St.,building 9, Krasnoyarsk, 870736. Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The chemical composition of quartzites from the Cheremshanskoye deposit was investigated by the methods of X-ray fluorescence, atomic-emission analysis, mass spectrometry and X-ray phase analysis. The article provides the results of studying thermal strength and the dependence of specific surface area on the heating rate and temperature, including the application of scanning electron microscopy. It demonstrates the possibility to use the quartzite of fraction 0-20 mm in the production of glass, molding sands for foundry, silicon carbide and spherical quartz grains of fused quartz for electronic component base. 4 figures. 8 tables. 9 sources.

Key words: Cheremshanskoye deposit; quartzites; fraction-screening; study of quartz properties.

По данным геологических исследований самым распространенным минералом в земной коре является кварц, обладающий высокой твердостью: гексагональный (а-кварц), устойчивый при давлении в 0,2 МПа в интервале температур 876-573°С и тригональ-ный (в-кварц), устойчивый при температуре ниже

573°С, наиболее широко встречающиеся в природе. Состав жильного кварца определяется количеством и составом минеральных фаз - минералов-спутников, минералов-включений, газо-жидкостных включений, газов и паров, сорбированных активными поверхностями минеральных индивидов, механических дис-

1Шишкин Герман Анатольевич, кандидат технических наук, начальник производственно-технического отдела, тел.: 89021750337, e-mail: imz@mail.ru

Shishkin German, Candidate of technical sciences, Head of Production and Technical Department, tel.: 89021750337, e-mail: imz@mail.ru

2Марченко Анатолий Александрович, старший научный сотрудник, e-mail: scp-rosnimet@rambler.ru Marchenko Anatoly, Senior Researcher, e-mail: scp-rosnimet@rambler.ru

3Иванов Николай Аркадьевич, кандидат физико-математических наук, начальник отдела лазерной физики и нанотехнологий, тел.: 89025107731, e-mail: ivnik@istu.edu;

Ivanov Nikolai, Candidate of Physical and Mathematical sciences, Head of the Laser Physics and Nanotechnology Department, tel.: 89025107731, e-mail: ivnik@istu.edu

4Кондратьев Виктор Викторович, кандидат технических наук,начальник отдела инновационных технологий, тел.: 89025687702, e-mail: kvv@istu.edu

Kondratyev Victor, Candidate of technical sciences, Head of Innovation Technologies Department, tel.: 89025687702, e-mail: kvv@istu.edu

колесников Сергей Сергеевич, ведущий инженер отдела синтеза наноструктур, тел.: 89501265890, e-mail: kss11_74@mail.ru Kolesnikov Sergey, Leading Engineer of the Department of Nanostructures Synthesis, tel.: 89501265890, e-mail: kss11_74@mail.ru

персных частиц в трещинах, пустотах и на поверхности кварцевых индивидов.

Кварцит - регионально метаморфизованная горная порода, сложенная в основном зернами кварца (от 0,1 до 1мм), макроскопически неразличимыми между собой и сливающимися в сплошную массу с занозистым или раковистым изломом. Кварциты характеризуются большим содержанием SЮ2 (95-99%). Типичные минералы-примеси представлены корундом (А1203), топазом (А12 (Р,ОИ)2 [БЮ4]), рутилом (ТЮ2), гематитом ^е203), включенными в зерна кварца или зажатыми между ними в виде примазок, заполнивших пустоты (глина, земля, пустая порода и т.д.).

Разведанные и эксплуатирующиеся месторождения кварцевого сырья принадлежат к различным фор-мационно-генетическим и геолого-промышленным типам (пегматитовые, силекситовые, кварцево-жильные гидротермальные и метаморфогенные, первично кристаллизованные, гранулированные, перекристаллизованные и др.). Полиэтапные метаморфические преобразования, выполняющие роль природного технологического процесса обогащения кварца, приводят к максимальному очищению гранул от минеральных, газовых и элементных примесей.

В то время как уральские высокочистые кварциты хорошо изучены и давно эксплуатируются [1], к научным и технологическим исследованиям кварца Восточной Сибири (Западного и Восточного Прибайкалья) приступили в 90-х гг. прошлого столетия, не завершив геологических поисков в этом перспективном районе. В Северо-Западном Прибайкалье открыты и разведаны месторождения Гоуджекитское, Надежное, Тыйское и проведены поисково-оценочные работы на проявлениях Одиночное и Неручандинское. В Восточном Прибайкалье открыто и разведано месторождение Чулбонское. Кварцепроявление Малокутулахское расположено в Бодайбинском районе Иркутской обл.

В Прибайкальском районе Республики Бурятия находится Черемшанское месторождение кварцитов, являющееся сырьем для получения металлургического кремния на ЗАО «Кремний». В Восточном Саяне разведано месторождение чистого кварца Бурал-Сарьдаг.

Исследования свойств кварцита фракции 0-20 мм рудника «Черемшанский». В 2010-2011 годах на руднике «Черемшанский», в лабораториях Технопарка ИрГТУ и ОАО «Сибцветметниипроект» проведены исследования отсева кварцита с целью разработки технологической схемы переработки в готовую продукцию.

Для определения химического состава по классам крупности фракции 0-20 мм выполнен ситовый анализ сухим и мокрым методами.

В табл. 1 и 2 приведено распределение примесей по фракциям крупности, выполненных сухим и мокрыми методами ситового анализа.

Данные химического анализа показывают, что с уменьшением крупности ухудшается качество кварци-товой руды [2]. Вредные примеси (Ре203, А1203, Тю2) на 80% концентрируются в мелкой фракции 0-2,5 мм. Выход фр. 0-2,5 мм составил 16% при сухом ситовом анализе и 18% при мокром анализе.

Обзор выполненных исследований по переработке и использованию кварцитов Черемшанского месторождения. В Технико-экономическом докладе о целесообразности промышленного освоения и проекте постоянных кондиций Черемшанского месторождения (ТЭД/Гипронииметаллоруд. Шифр 2406-Ленинград, 1971, 440 с.), а также Протоколе № 6636 заседания Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых от 15 сентября 1971 (г. Москва) установлено, что кварциты могут быть использованы для производства кристаллического кремния, карбида кремния, стекольных и формовочных песков.

Таблица 1

Распределение примесей по классам крупности фракции 0-20 м (сухой метод)

Фракция крупности, мм Выход, % Массовая доля, % Распределение

Ре203 АЬ03 ТЮ2 Ре203 АЬ03 ТЮ2

12-20 20,0 0,15 0,20 0,075 5,9 4,3 9,4

5-12 44,0 0,251 0,25 0,0046 21,7 11,9 12,6

2,5-5 20,0 0,358 0,42 0,0075 14,1 9,1 9,4

0-2,5 16,0 1,3 4,3 0,071 58,3 74,7 68,6

Итого 100,0 0,508 0,922 0,016 100,0 100,0 100,0

Таблица 2

Распределение примесей по классам крупности фракции 0-20 мм (мокрый метод)

Фракция крупности, мм Выход, % Массовая доля, % Распределение

Ре203 А1203 ТЮ2 Ре203 АЬ03 ТЮ2

12-20 19,8 0,13 0,20 0,007 5,1 4,3 8,7

5-12 43,0 0,20 0,21 0,005 16,9 9,8 13,4

2,5-5 19,2 0,31 0,35 0,007 11,7 7,3 8,4

0,75-2,5 13,12 1,2 2,0 0,026 31,0 28,5 21,4

0-0,074 4,88 3,47 13,3 0,158 35,3 50,1 48,1

Итого 100,0 0,508 0,922 0,016 100,0 100,0 100,0

Получаемый на Дробильно-сортировочной линии (ДСЛ) рудника «Черемшанский» отсев крупностью 020 мм имеет крайне низкий спрос. Выход фракции 020 мм составил в среднем 31% от перерабатываемого исходного кварцита. На период 2010 года количество заскладированной фракции 0-20 мм составляет около 700 тыс. тонн.

Возможность комплексного применения кварцитов определена на основании лабораторных и промышленных испытаний. Ниже рассмотрены результаты исследований, предлагаемые технологии обогащения, полученные продукты и их соответствие ГОСТам и ТУ.

Кварцит для производства стекла и сферических кварцевых гранул для электронной компонентной базы. В зависимости от физико-химического состава и в соответствии с ГОСТ 22551-77 в табл. 3 приведены марки кварцитового песка и кварцита, выпускаемые для стекольной промышленности. Основная фракция кварцита должна иметь крупность 0,1-0,8 мм.

Исследования по использованию Черемшанских кварцитов для стекольной промышленности выполнял Государственный институт стекла. Результаты исследований показали, что в зависимости от качества исходного кварцита можно без обогащения получать марки продукции, пригодные для изделий пониженного светопропускания, темно-зеленое стекло и прочее. Для получения песков, предназначенных к использованию в производстве высокопрозрачных стекол, требуется их обогащение и в качестве основной операции рекомендуется электромагнитная сепарация (предварительно обесшламленного материала) в поле высокой напряженности.

В 1991 году в институте Механобрчермет на пробе руды Черемшанского месторождения весом 144 тонны проведены полупромышленные испытания. С исполь-

Химический состав

зованием результатов испытаний институтом Сибцветметниипроект разработан технологический регламент для проектирования второй очереди Че-ремшанского рудника.

На пробе руды с массовой долей Ре203 - 0,4% разработана технология получения кварцитового песка марки Б-100 с массовой долей Ре203 - 0,1%. Сухой метод переработки кварцитов фр. 0-25 мм включает сушку, дробление с получением фр. 0-0,8 мм, воздушную классификацию, пылеулавливание и магнитную сепарацию.

В данной работе определена дробимость Черем-шанских кварцитов. Кварцит относится к разряду трудноизмельчаемых [3]. Это подтверждается наличием образования значительного количества критического класса крупности при самоизмельчении и, как следствие, низкой удельной производительностью мельницы самоизмельчения в сравнении с удельной производительностью мельницы с шаровым измельчением (дммс=0,968 т/м3ч, дш=2,16 т/м3ч). Поэтому применение самоизмельчения в технологии переработки Черемшанских кварцитов нецелесообразно.

Опыт работы российских (Кыштымская фабрика) и зарубежных предприятий показывает [4], что для получения кварцитового песка высших марок применяют мокрый способ обогащения, который включает операции промывки, оттирки, гравитацию, магнитную сепарацию и флотацию. Кроме того, при мокром процессе обогащения требуется применение операций обезвоживания, включающих сгущение, фильтрацию и сушку.

На базе ИрГТУ при помощи сканирующего микроскопа ЛБ-4500 проведены исследования по термодроблению Черемшанского кварцита с исследованием топологии распределения примесей. Результаты исследований представлены на рис. 1-5.

Таблица 3

кварцита по маркам

Норма для марки, массовая доля, %

Марки песка бЮ2 Ре203 М2О3 Влаги, не более,

не менее не более не более в необогащ/обогащ. песке

ООВС-010-В 99,8 0,010 0,1 0,5/-

ООВС-015-1 99,8 0,015 0,2 0,5/-

ОВС-020-В 99,0 0,020 0,4 0,5/7,0

ОВС-025-1 98,5 0,025 0,4 0,5/7,0

ВС-030-В 98,5 0,03 0,6 0,5/7,0

ВС-050-1 98,5 0,05 0,6 0,5/7,0

ВС-050-2 95,0 0,05 2,0 0,5/7,0

С-070-1 98,5 0,07 0,6 0,5/7,0

С-070-2 95,0 0,07 2,0 0,5/7,0

Б-100-1 98,5 0,10 0,6 0,5/7,0

Б-100-2 95,0 0,10 2,0 0,5/7,0

ПБ-150-1 98,0 0,15 1,5 0,5/7,0

ПБ-150-2 95,0 0,15 2,0 -/7,0

ПС-250 95,0 0,25 4,0 -/7,0

Т 95,0 не нормир. 4,0 -/7,0

Примечание. В обозначении марок ООВС - для особо ответственных изделий высокой светопрозрачности; ОВС - для ответственных изделий высокой светопрозрачности; ВС - для изделий высокой светопрозрачности; С - для изделий светопро-зрачных; Б - для бесцветных изделий; ПБ - для полубелых изделий; ПС - для изделий пониженной светопрозрачности; Т -для изделий из темно-зеленого стекла.

Рис. 1. Электронно-микроскопический снимок образцов после термодробления

Рис. 2. Топология примесей на поверхности зерен кварцита после термодробления (точки анализа обозначены маркерами «Спектр 2» и «Спектр 3»)

Элем. Вес.%Атом.% С К 4.11 6.53 О К 55.34 65.95 А1 К 0.08 0.06 К 40.46 27.47

Элем. Вес.% Атом.% С К 5.19 8.22 О К 54.04 64.19 А1 К 0.17 0.12 К 40.59 27.47

Рис. 3. Топология примесей на поверхности зерен кварцита после термодробления (точки анализа обозначены маркерами «Спектр 2» и «Спектр 3»)

Результаты исследований демонстрируют, что Черемшанский кварцит относится к классу микрокристаллических с концентрацией примесей в межкристаллических плоскостях, что облегчает его обогати-мость и очистку [5, 6]. Таким образом, Черемшанские кварциты, чистота которых достигает 99,6%, являются наиболее экономически целесообразным и перспективным сырьем для процессов получения высокочистых кварцевых микрогранул в стекольной промышленности.

Кварцит для формовочного материала. Кварцевое сырье для производства литья оценивается по ГОСТ 2138-91 «Пески формовочные». Этот стандарт предъявляет следующие требования к кварцитам (табл. 4).

В зависимости от величины зерен основной фракции формовочные пески делятся на несколько групп (от грубого до пылевидного).

Институт литья РАН провел исследования, которые показали, что кварциты Черемшанского месторождения могут использоваться в качестве формовочного материала.

На Локомотиво-вагоноремонтном заводе (ЛВРЗ) в г. Улан-Удэ на пробе весом 200 тонн проведены производственные испытания. Химический состав пробы, %: ЭЮ2 - 98,6; Ре203 - 0,14; А1203 - 0,22; СаО - 0,16; Мд0 - 0,08. Испытания показали, что песчаники могут применяться для стального, чугунного, цветного литья, в жидкостекольных смесях, в точном литье.

При проведении полупромышленных испытаний Черемшанских кварцитов полученный продукт после дробления классификации крупностью 0,14+0,05 мм соответствует требованиям ГОСТ на формовочные

пески марки 5К3О3О1 (табл. 5).

Полученный продукт классификации крупностью -0,05 мм от производства формовочных песков не соответствует требованиям ГОСТ 9077-82 на кварц молотый пылевидный (табл. 6) в основном из-за низкого качества исходной руды и концентрации вредных примесей в мелких фракциях.

В случае переработки некачественного сырья продукт крупностью -0,05 мм можно использовать в качестве основного компонента (кремнеземного заполнителя) при производстве наиболее современного и экономически выгодного конструкционного и изоляционного стенового материала - ячеистого бетона.

Кварцит для производства карбида кремния. Для производства карбида кремния применяются мономинеральные кварциты и кварцитовидные песчаники, а также пески, имеющие светлые тона окраски.

Требования к техническому составу кварцевого сырья приведены в табл. 7.

Крупность материала, получаемого из кварцитов, должна составлять -10 (или - 5) +0,5 мм. Допускается не более 10% фракции +10 мм и не более 20% фракции - 0,5 мм.

Институтом ВНИМАШ на пробе кварцитов Черемшанского месторождения проведены лабораторные и промышленные испытания с целью получения из них карбида кремния. Вес пробы 560 т.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Перед приготовлением шихты кварцит был раздроблен до крупности +10 мм в щековой и конусной дробилках. Химический состав пробы, %: БЮ2 - 99, Ре203 - 0,19, А12О3 - 0,37, СаО - 0,03, Мд0 - 0,02.

На основании проведенных испытаний сделаны следующие выводы:

Таблица 4

Требования к составу формовочного кварцита_

Содержание глинистой составляющей, % Содержание ЭЮ2, % Содержание вредных примесей, %

Сера сульфидная, не более К2О, №20, Са0, МдО Ре203, не более

0,2 99,0 Не допускается 0,4 0,2

0,5 98,0 0,025 0,8 0,4

1,0 97,0 0,025 1,2 0,6

1,5 95,0 - 1,6 0,8

2,0 93,0 - 0,2 1,0

Характеристика продукта для формовочных песков [7]

№ п/п Наименование показателей ГОСТ 2138-91, марка 5К3О3О1 Факт

1 Содержание глинистой составляющей, %, не более 2,0 1,8

2 Средний размер зерна, мм До 0,14 0,14

3 Газопроницаемость при оптимальной влажности, ед. не менее 30 54

4 Содержание кремнезема БЮ2, %, не менее 97 97,1

5 Содержание вредных примесей, %, не более

5.1 Окислы (№20+К20+Са0+Мд0) 1,20 1,1

5.2 Окислы железа Ре203 0,4 0,34

6 Угол естественного откоса, град. - 32

7 Насыпная плотность, т/м3 - 1,32

Таблица 5

Таблица 6

Нормируемые показатели качества кварца молотого пылевидного_

№ п/п Наименование показателей Марка

А Б

1 Массовая доля двуокиси кремния, %, не менее 98 98

2 Массовая доля металлического железа (Ре мет.), %, не более 0,05 0,25

3 Массовая доля окиси железа (Ре203), %, не более 0,05 0,15

4 Массовая доля окиси алюминия (А1203), %, не более 0,5 1,0

5 Массовая доля Са0, %, не более 0,5 0,15

6 Потери при прокаливании, % 0,1-0,15 0,1-0,1

7 Реакция водной вытяжки нейтральная

8 Гранулометрический состав, %, не более

- остаток на сите: № 016 1,0 1,0

- № 010; 2,5 2,5

- № 0.063 10,0 10,0

9 Просев через сито 0,05 %, не менее 85,0 82,0

10 Массовая доля влаги, %, не более 2,0 2,0

Таблица 7

Требования к химическому составу кварцевого сырья_

Сортность сырья Компоненты

БЮ2, не менее Ре203, не более А1203+Са0, не более

Высший сорт 99,5 0,1 0,8

1-й сорт 99,0 0,2 0,5

2-й сорт 98,5 0,3 0,7

1. Песчаники Черемшанского месторождения обладают прочностью, позволяющей получать материал гранулометрического состава, отвечающий требованиям абразивной промышленности.

2. Комплексом испытаний установлено, что квар-цитовидные песчаники Черемшанского месторождения пригодны для производства зеленого карбида кремния на заводах абразивной промышленности.

Кварцит в качестве водоочистки. В качестве фильтрующей загрузки водоочистных фильтров Че-ремшанские кварциты были исследованы в 1991 году.

Для производства фильтрующего материала используются классифицированные отсевы крупностью менее 5 мм (в среднем 0,5-1,5 мм), более крупная фракция (>5 мм) может применяться в качестве поддерживающих слоев фильтров.

Исследованиями определены все требования, предъявляемые к фильтрующим пескам:

- физико-механические свойства;

- химическая стойкость;

- санитарно-гигиеническая оценка фильтрующего кварцита;

- технологическая эффективность.

Разработаны рекомендации по применению дробленого кварцита в фильтровальных сооружениях. В результате исследований сделаны следующие выводы:

1. Черемшанское кварцитовое месторождение по своему химико-минералогическому составу и прочностным свойствам пригодно для производства кондиционной зернистой загрузки для водоочистных фильтров.

2. Физико-механические свойства, химическая стойкость дробленого кварцита в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к загрузкам водоочистных фильтров.

3. Комплексные всесторонние санитарно-гигиенические исследования свидетельствуют о том, что из кварцита не мигрируют в контактирующую с ним воду вредные для здоровья вещества в количестве, превышающем предельно-допустимые концентрации, установленные по ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», т.е. месторождение безопасно в санитарно-гигиеническом отношении.

4. Гидродинамические и технологические свойства кварцитовой загрузки свидетельствуют о технологических преимуществах ее в сравнении с песчаной, что позволит увеличить производительность фильтровальных сооружений.

5. Регенерация кварцитовой загрузки может быть осуществлена водяной и водовоздушной промывками с интенсивностью подачи воды, установленной для песчаной загрузки одинакового гранулометрического состава.

Технические решения по выбору технологической схемы переработки кварцита фр. 0-20 мм.

Результаты ситового и химического анализа по результатам опробования показали, что массовая доля Ре203 в исходной фр. 0-20 мм составила 0,5%. Вредные примеси концентрируются в мелких фракциях. Рекомендуемая технологическая схема переработки кварцитов фр. 0-20 мм приведена на рис. 4. Ожидаемый баланс продуктов обогащения кварцитов фр. 020 мм приведен в табл. 8.

Рис. 4. Технологическая схема переработки кварцита фр. 0-20 мм

Таблица 8

Ожидаемый баланс продуктов обогащения кварцитов фр. 0-20 мм_

№ Наименование продукта Марка, ГОСТ Выход продукта от фр. 0-20 мм

п/п % т/ч т/год

1 Стекольные пески ВС-030-В (ГОСТ 22551-77) 37,9 12,920 49255

2 Сырье для карбида кремния 1 сорт 19,9 6,8 25862

3 Формовочные пески ЗК2О3о1 (ГОСТ 2138-91) 16,6 5,7 21573

4 Кварц пылевидный молотый Марки Б (ГОСТ 9077-82) 8,9 3,04 11566

5 Магнитная фракция 0,2 0,08 260

6 Отсев фр. 0-2,5 мм 16,0 5,5 20794

7 Кварцитовая пыль на очистку 0,5 0,26 650

Итого фр. 0-20 мм 100,0 34,2 129960

Производительность цеха по переработке кварцита фр. 0-20 мм взята из расчета производительности ДСЛ равной 380 тыс. тонн в год. Выход фр. 0-20 мм в среднем составляет 31%, часовая производительность определена при работе в две смены по 7 часов в смену, т.е. цех работает в режиме работы ДСЛ.

Цех по переработке кварцита фр. 0-20 мм включает основные операции:

- грохочение с выводом мелкой фракции 0-2,5 мм в отвал;

- дробление фр. 2,5-20 мм до крупности 10 (8) мм;

- грохочение дробленого кварцита на два класса крупности - 5-10 и 0-5 мм;

- фр. 5-10 мм после магнитной сепарации является товарной продукцией для производства карбида кремния;

- измельчение в центробежной мельнице фр. 0-5 мм до крупности -0,8 мм;

- классификацию в воздушных сепараторах измельченного продукта в несколько стадий с получени-

ем товарных продуктов: стекольного, формовочного песка и кварцита молотого пылевидного.

По результатам проведенной работы показана принципиальная возможность переработки отсевов кварцита 0-20 мм. Строительство цеха по переработке отсева в готовую продукцию позволит комплексно подойти к освоению Черемшанского месторождения кварцито-песчанников и выполнить условия Роснедр по переработке данной фракции.

Статья подготовлена с использованием результатов работ, выполненных в рамках программы развития кооперации российских вузов и производственных предприятий (Постановление правительства Российской Федерации № 218) по совместному проекту «Разработка технологии и создание комплексного высокотехнологичного производства высокочистых сферических кварцевых гранул для электронной компонентной базы Российской Федерации» НИ ИрГТУ и ООО «Усольехимпром».

Библиографический список

1. Емлин Э.Ф., Синкевич Г.А., Якшин В.И. Жильный кварц Урала в науке и технике. Свердловск: Ср.-Урал. книжн. изд-во, 1988. 272 с.

2. Раков Л.Т., Моисеев Б.М. Возможности ЭПР-спектро-скопии при анализе качества кварцевого сырья // Разведка и охраны недр. 1999. № 3. С. 21-22.

3. Usov А., Tsukerman V. Prospective оГ electric impulse рго-cesses for the study of the structure апЬ processing of mineral raw materials. - In Proceedings of the XXI inyernational Mineral Processing Congress, Rome, Itally, July, 23-27, 2000, рр.8-15.

4. Минералургия жильного кварца / Кыштымский горнообогатительный комбинат; под ред. В.Г. Кузьмина, Б.Н. Кравца. М.: Недра, 1990. 294 с.

5. Елкин К.С., Баймашев Д.З., Варюшенков А.М. и др. О развитии сырьевой базы производства кремния в Восточной Сибири // Горнодобывающие комплексы Сибири и минерально-сырьевая база. Улан-Удэ, 1990. С.110-111.

6. Исаев В.А. Структурные примеси в кварце // Горный информационно-аналитический бюллетень. № 9/2006. ISBN 0236-1493. С.11-23.

7. Ершов В.А., Кондратьев В.В., Афанасьев А.Д. Сонохими-ческое диспергирование кварца с использованием эффектов кавитации // Вестник ИрГТУ. 2011. № 11. С. 159-164.

8. Сысоев И.А., Кондратьев В.В., Ржечицкий А.Э. Исследование применения эффекта Коанды для сепарации целевой фракции микрочастиц кварца // Вестник ИрГТУ. 2011. № 11. С. 174-178.

9. Раков Л.Т., Дубинчук В.Т. Новые подходы к проведению оценки качества кварцевого сырья // Новые методы технологической минералогии при оценке руд металлов и промышленных минералов: сб. науч. ст. по мат. Российского семинара по технологической минералогии. Петрозаводск, 2009. С. 78-82.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.