CC BY
16
йй Кафедра молодых
Для определения содержания мелкозернистой слюды нами были обследованы и опробованы отвалы на 24
горных объектах Мамско-Чуйского, Енского и Чупинского
месторождений мусковита, Алданского и Слюдянского месторождений флогопита. Промышленные запасы мусковита и флогопита в отвалах, представляющие собой результаты опробования, представлены в табл. 2,3.
Анализируя табл. 2,3, можно сделать вывод, что горные отвалы имеют высокое содержание слюды мелких классов, которые представляют собой ценное сырье для производства молотой слюды. Однако извлечение такой слюды связано с большими трудностями технического и экономического порядка, так как слюду класса - 20+0 извлечь из руды, применяя какой-то один метод обогащения, практически невозможно, т.е. в данном случае крупность слюды-кристалла будет определять выбор того или иного методы обогащения полезных ископаемых.
Результаты исследований показывают, что в высококачественном слюдяном сырье мелкоразмерные кристаллы, из которых может быть получен промышленный сырец с полезной площадью в пределах от 2 до 3 кв. см, составляют 45% от общего количества извлекаемого сырья. При обогащении такой смеси (извлекая кристаллы с минимальной площадью 2 кв. см) создаем условия для увеличения выхода деловой слюды на 31,8%.
Дополнительно извлекаемая мелкоразмерная часть сырья содержит пониженное количество подборов (78,5%) в сравнении с обрабатываемым сырьем в настоящее время. Однако в подборах, получаемых из мелкоразмерного сырья, полезная площадь доминирует над общей площадью и это создает условия для получения повышенного выхода изделий (123%) в сравнении с установившимся выходом из обрабатываемого в настоящее время сырья. В этих условиях должно быть обращено особое внимание на изыскание более эффективных путей добычи слюды, снижение потерь и, главное, повышение коэффициента использования извлекаемого из недр слюдяного сырья, который не превышает 30%.
В настоящее время, когда освоено в промышленных масштабах производство слюдопласта, а площади отдельных видов слюдяной продукции по целому ряду массовых изделий уменьшились и имеют тенденции к дальнейшему сокращению, когда в процессах добычи, обогащения и производства слюдяных изделий все трудоемкие операции механизированы, вопрос о более полном использовании высококачественного слюдяного сырья и рациональной степени извлечения мелкоразмерных низкосортных слюд приобретает актуальное значение.
Более полное использование недр диктуется и трудностью выявления новых запасов высококачественной слюды. Решение поставленной задачи связано с определенными трудностями, так как даже при существующем уровне использования сырья само сокращение площадей слюдяных изделий, даже при условии механизации процессов обработки слюды, требует увеличения трудовых затрат и численности трудящихся. Все это ус-
ложняет пути к использованию мелкоразмерных фракций слюдяного сырья и может быть осуществлено только при внедрении более совершенной технологии производств слюдяных изделий. В настоящее время наиболее перспективным является использование слюдяных концентратов, полученных при обогащении горной массы отвалов Слюдянского месторождения флогопита.
Проведенные на Нижнеудинской Слюдянитовой фабрике промышленные испытания показали, что слюдяные концентраты флогопита Слюдянского месторождения могут быть использованы при производстве высококачественного слюдопласта и микалекса, а также как добавка при изготовлении различных строительных материалов.
Слюда как минерал обладает довольно многими специфическими свойствами, отличающими её от вмещающих горных пород, но использование их для целей разделения кристаллов слюды и породы во многих случаях не представляется возможным. Так, крупноразмерная слада, являющаяся сырьем для производства листовой слюды, которая составляет около 65-70% от общего объема всей слюды, не может быть подвергнута дроблению и измельчению, как это возможно при обогащении руд металлических полезных ископаемых. Это заставляет изыскивать такие отличительные свойства слюды, которые могли бы быть использованы для целей обогащения при условии сохранения природного состояния кристаллов, содержащихся в горной массе. По существу таким единственным отличительным свойством кристаллов является одно - пластинчатая форма. Пластинчатая форма кристаллов слюды и округлая форма кусков породы были положены в основу решения проблемы механического обогащения слюдосодержащей горной массы: щелевые барабанные грохоты, щелевой барабанный сепаратор, винтовой бортовой сепаратор, лотковый сепаратор и др. В практике обогащения слюдяных руд наибольшее распространение получил метод обогащения по форме.
Институтом «Гипронинеметаллоруд» в качестве обогатительного аппарата был предложен так называемый ленточный сепаратор, действующий по принципу плужко-вого сбрасывателя. Производственные испытания дали некоторые положительные результаты. Вместе с тем сепаратору свойственны существенные недостатки и, прежде всего малая производительность, невысокое извлечение слюды и высокая стоимость эксплуатации.
Институтом «ВНИИасбестцемент» было предложено использовать в качестве обогатительного оборудования вибрационные грохоты со специальной конструкцией плоских колосниковых решет, Для этих целей широко применяются грохоты типа ГУП и СМ-13.
За последние годы в исследованиях процессов грохочения и классификации довольно широкое применение стали находить методы математической статистики и теории вероятностей.
[®] Кафедра молодых
Статистические методы изучения совокупности тех или иных случайных величин позволяют дать соответствующую оценку, как средних значений, так и отклонений от средней, а также найти решение вопросов не только технологического, но и конструктивного характера, обеспечивающих наиболее высокую эффективность процессов обогащения. Статистические характеристики гранулометрического состава позволяют объективно оценивать принимаемые технические решения.
Анализ проведенных исследований в области обогащения слюдяного сырья в основном касался вопроса обогащения крупноразмерного сырья. Исследования же процесса обогащения мелкоразмерных слюд практически не проводились. Однако содержание мелкоразмерной фракции (класс -20 + 5 мм) составляет 20-25 % от общего объема добываемой слюды. Комплексное использование слюдяного сырья невозможно без извлечения данного класса в промышленное производство и, следовательно, исследования, связанные с вопросами обогащения мелкоразмерного сырья, представляют несомненный интерес.
Метод исследования процесса обогащения мелкоразмерного слюдяного сырья по форме был принят комплексный, сочетающий в себе определенное чередование теоретических изысканий с последующими экспериментальными исследованиями, позволяющими осуществить проверку теоретических предпосылок и выявить те или иные особенности в поведении отдельных показателей в зависимости от характеристики слюдосодержащей горной массы. В ходе обработки экспериментальных данных и установления зависимости теоретического характера имело место стремление придать результатам исследований достаточно строгую математическую форму в расчете на возможность применения основных формул в технологических расчетах. Особое внимание было уделено статистическому анализу параметров, характеризующих кристаллы слюды, куски породы горной массы, как основных факторов, влияющих на выбор технологической схемы.
На основании проведенных теоретических исследований установлено, что основными факторами, влияющими на процесс обогащения, являются: гранулометрический состав слюды и породы, характеристика слюды по площади и толщине, соотношение размеров породы и слюды, форм кристаллов, а также способность руды освобождать при дроблении кристаллы от сростков с пустой породой.
Из вышеперечисленных факторов самым важным является соотношение размеров слюды по толщине кристаллов и размеров кусков пустой породы. В связи с этим выбор щели колосниковых решет имеет большое практическое значение. В случае неправильного определения оптимального размера щели резко снижаются все технологические и экономические показатели обогащения. При этом могут быть два случая:
1. Размер щели больше оптимального. В этом слу-
чае концентрат слишком засорен пустой породой. Для уменьшения засоренности концентрата пустой породой и доведения его до кондиционного, необходимо вводить в технологическую схему дополнительные операции грохочения, особенно при обогащении мелкоразмерных слюд.
2. Размер щели меньше оптимального. Механическое извлечение слюды в концентрат очень низкое. При этом значительное количество мелких кристаллов слюды поступает в хвосты.
По своей форме и структуре кристаллы слюды далее одного месторождения отличаются друг от друга, Наряду с кристаллами с явно выраженной пластинчатой структурой, встречаются пластинчато-пережатые, клиновидные и т.д. Кристаллы неправильной формы труднее проходят через щели колосникового сита, вследствие чего падает извлечение. Все это должно быть учтено при изучении гранулометрического состава и определении размера щели колосниковых решет.
Кроме того, на процесс обогащения слюдяных руд оказывает влияние: равномерность подачи материала на грохот, правильность распределения материала по всей поверхности грохота, удельная нагрузка на грохот, амплитуда колебания грохота, поперечное сечение сита, крупность питания и требования к качеству выпускаемого продукта. Рассмотрим влияние этих факторов на процесс обогащения слюдяных руд.
Равномерность подачи материала оказывает влияние на эффективность грохочения, а следовательно, и на извлечение кристаллов слюды. При неравномерной подаче материала слой его на решете достигает такой толщины, что за время продвижения по ситу не происходит необходимого расслоения зерен по крупности и отделения пустой породы от кристаллов слюды. Кроме того, пустая порода, ввиду своей округлой формы, занимает углубления между вершинами уголков, препятствуя возникновению опрокидывающего момента, продвижению кристаллов к щели грохота и переходу их в под-решетный продукт, Извлечение слюды в концентрат при этом снижается.
При правильном распределении материала по грохоту нагрузка по всем слюдоулавливающим щелям одинакова, при неравномерном - на одни щели поступает значительная часть материала, на другие - оставшаяся меньшая часть. Это ведет к нарушению ритмичности работы, уменьшению производительности грохота, снижению извлечения слюды в концентрат увеличению засоренности концентрата пустой породой. Во избежание этого в местах поступления руды на грохотах должны быть установлены распределители. Оптимальная удельная нагрузка на решето грохота зависит от характеристики слюды, содержания слюды в руде, ширины щелей и их количества и устанавливается для каждого месторождения.
В зависимости от крупности материала и величины щели грохота определяется удельная нагрузка на колосниковую решетку. Так, удельная нагрузка при ширине
ВЕСТНИК ИрГТУ №1 (29) 2007 33
Кафедра молодых
• - - ■ .- - : -..-.-... -.г. -%»: »-■ г- '• : у... * ... • - . : - • ■ . ■ г у . 'Г... .•::-. .. . '..-•■_.•• V ..■■••-■■-'. • -.
щели 4-6 мм и грохочении материала крупностью 20+10 мм не должна превышать 2,0-2,5 м3/ч на 1 м2 площади колосниковой решетки. Увеличение удельной нагрузки решет грохота выше рекомендуемой снижает механическое извлечение слюды. Производительность грохота и степень извлечения при постоянной ширине щели прямо пропорциональны величине полезного сечения.
Амплитуда колебаний грохота и форма вибрации оказывают большое влияние на процесс обогащения. Для придания кристаллу неустойчивого равновесия при работе грохота производится подбрасывание материала. При большой амплитуде колебаний происходит излишне высокое подбрасывание и как следствие малая вероятность прохождения его в щель, при малой амплитуде - нет достаточного подбрасывания и кристаллы также плохо ориентированы к поверхности грохота. Кроме того, при малой амплитуде колебаний уменьшается скорость движения материала по грохоту, что снижает производительность грохота. Поэтому амплитуда колебаний для определенного класса крупной руды и его вещественного состава должна быть определенной. Для прохождения кристалла в подрешетный продукт необходимо чтобы он занял неустойчивое равновесие и был правильно ориентирован по отношению к щели грохота. Это достигается тем, что решета для обогащения слюдяных
руд по форме изготовляются с уголковым профилем колосников. Чем больше площадь кристалла, тем больше номер уголка
Максимальный поперечный размер кристалла, который может пройти в щель грохота, определяют по формуле
г=2М + 0,715,
где 1 - размер кристалла, мм; N - размер уголка, мм; 5 -величина щели колосниковой решетки, мм.
Величину поперечного размера кристалла слюды, который должен пройти в щель грохота, определяют по формуле г=1,42Ы+5. Более крупные кристаллы не могут принять состояние неустойчивого равновесия, так как одновременно ложатся на вершины нескольких уголков и движутся с пустой породой в хвосты.
Для увеличения высоты уголков, с целью придания крупным по площади кристаллам слюды направленного движения, на них наваривают продольные пластинчатые отражатели. Пластинчатые отражатели устанавливают на острие уголка. Высоту отражателя необходимо принимать такой, чтобы кристаллы, получая неустойчивое равновесие, не упирались в кромку уголка, а свободно проходили в щель.
Статья принята к публикации 30.11.06
А.В. Толстокулакова
Избирательное хлорирование оксидов железа красных шламов тетрахлореилано^
Красный шлам (КШ) - крупнотоннажный отход производства глинозема из бокситов. После отделения от глинозема КШ складируются 8 отвалы. Ежегодный объем сбрасываемых КШ составляет около 2млн т. КШ токсичен, так как имеет щелочную реакцию (рН до 12,9), в результате чего ухудшаются экологические условия, нерационально используется земля.
Глиноземные заводы часто работают на бокситах, привозимых с разных месторождений. По этой причине КШ состоят из сложного комплекса минералов. Основные из них содержат железо (Ре203 колеблется от 25 до 60%), алюминий, кремний, кальций, титан. Очевидно, поэтому КШ по полезным компонентам можно приравнять к рудному сырью, а следовательно, целесообразна их переработка. Несмотря на систематические исследования КШ до настоящего времени не найдено удовлетворяющего решения проблемы их утилизации. Современные поиски ведутся в двух основных направлениях:
- извлечение из шлама полезных компонентов;
- непосредственное использование шлама без изменения его состава.
В ИрГТУ начата разработка нового гидрометаллургического способа извлечения железа из КШ. Он основан на превращении оксидов железа в его хлориды, которые легко отделить от остаточного шлама путем экстракции или последовательной гидратации - катализируемого гидролиза. Способ направлен на полное извлечение железа из КШ. В данной статье обсуждаются принципиальные возможности реакции оксидов железа, входящих 8 состав КШ, с тетрахлорсиланом фС^). Протекает эта реакция в сравнительно мягких условиях, весьма избирательно и не дает вредных для окружающей среды продуктов.
В качестве исходного объекта использован красный шлам УАЗа. Содержание основных компонентов в нем составляет (масс.%): Ре203 -46; А1203 -13; ТЮ2 4,8; БЮ2
