CC BY
89
Исследованиевлияния реагентов на влажность.
Кутлубаев И.М., Садыков В.Х., Третьяк Б.А., Козырь А. В.
Исследованные реагенты выпускаются промышленностью и характеризуются относительно не -высокой стоимостью.
Полученные результаты представляют прак-
тический интерес, поскольку позволяют наряду с модернизацией дисковых вакуум-фильтров дополнительно снизить влажность отфильтрованного осадка.
УДК 624.127.8; 658.382
Мельников И.Т., Кутлубаев И.М., Немчинова А.В., Суров А.И.,
Косарев А.В., Шелковникова А.А., Котик М.В.
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА МАГНЕЗИТОСОДЕРЖАЩИХ ХВОСТОВ ДОФ ОАО «КОМБИНАТ МАГНЕЗИТ» С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО СЕПАРАТОРА СРФ 4-150
В настоящее время хвосты обогащения магнезита в тяжелых средах дробильно-обогатительной фабрики (ДОФ) ОАО «Комбинат МАГНЕЗИТ» фракции 0-150 мм в объеме более 25,0 тыс.т/мес используются в качестве закладочного материала при разработке месторождений полез ных ископаемых (МПИ) подземным способом или складируются в отвалы. Хвосты тяжело-средной сепарации ДОФ ОАО «Комбинат МАГНЕЗИТ» (далее по тексту - хвосты) представлены механической смесью магнезита (MgCOз) и вмещающими породами, в основном доломитами (CaMgCO3). В составе магнезита присутствуют примеси Ге2о3, БеО, А12О3, БЮ2. Однако в этих хвостах содержится до 30% магнезиальной массы марки ММИ (Магнезиальная Масса, пригодная после обжига для производства Изделий), выделить которую традиционными способами проблематично.
Такая возможность появилась с разработкой и совершенствованием рентгенорадиометрической сепарации (РРС), которая относится к новым высокоэффективным , экологически чистым и низкозатратным технологиям обогащения некондиционного сырья. Появление и необходимость этой технологии обусловлены многими объективными факторами. Для горнорудной промышленности всего мира характерны общие беды. Богатые месторождения практически отработаны, а перерабатывать бедные, забалансовые, некондиционные руды и многочисленные отвалы этих руд убыточно из-за высокой себестоимости применения традиционных технологий. Кроме того, все меньше ОС -тается легкообогатимых руд, все чаще приходится переходить на комплексные труднообогатимые и упорные руды, для которых актуально не только удаление породы, но и возникает необходимость
I _ Первичное! Первичный спектр излучениеJ (ТРИ + ХРИ анода )
Флуоресцентное! вторичный спектр
вторичное г* (ХРИ элементов + РИ) изл^чeниeJ
т _ Аппаратурный спектр
электрических импульсов
вторичного излечения
Рис. 1. Принцип действия рентгенорадиометрического сепаратора
разделения на технологические типы и сорта.
Практически во всех горнодобывающих странах мира с давних времен идо сегодняшнего дня применяется ручная рудоразборка (сортировка) крупнокускового материала как одна из «вынужденных» мер. Но этот рабский, низкоэффективный и малопроизводительный труд пред -ставляет, безусловно, тупиковый путь развития. К тому же, визуальная сортировка далеко не всегда возможна при слабом или полном отсутствии различий цветовых признаков руды и породы. Решать поставленные задачи способна только автоматическая, высокоэффективная и производительная покусковая сепарация, основанная на современных достижениях физики и техники.
В России и других развитых странах мира в течение последних 50 лет занимались разработкой методов радиометрической сепарации, включающих использование всевозможных видов излучения для распознавания ценных компонентов в кусках полезных ископаемых (естест-
венная радиоактивность, световое, рентгеновское, ядерное, электромагнитное излучение различных диапазонов). В урановой и алмазной промышленности эта технология уже давно стала базовой. Для этого применялись и приме ня-ются сотни радиометрических сепараторов, работающих по естественной радиоактивности и ренгге но люминесценции полезных минералов.
Принцип действия ренггенорадиометриче-ского сепаратора показан на рис. 1 и состоит в следующем. Первичное (возбуждающее) рентгеновское излучение от рентгеновского излучателя ПРАМ-50 представляет собой спектр от минимальных энергий рентгеновских квантов до максимальных , соответствующих величине анодного напряжения рентгеновской трубки (РТ), и формируется анодным напряжением и током рентгеновской трубки типа БХ-10 (с молибденовым анодом), а также фильтрам и-ослабителям и (алюминиевая фольга).
В совокупности вторичный аппаратурный
Рис. 2. Характер аппаратурного спектра железной и медно-цинковой руды: 1, 2, 3 - содержание Си соответственно 0,5; 1,0; 5,0%
(регистрируемый блоками детектирования) спектр излучения от кусков при их облучении первичным рентгеновским излучением состоит из характеристического рентгеновского флуоресцентного излучения элементов и рассеянного излучения (т.е. части первичного излучения рас -сеянного или отраженного куском). Характер получаемого сигнала железной и медноцинковой руды показаны на рис. 2.
Основные конструктивные элементы ренгге-норадиометрических (рентгенофлуоресце нгных) сепараторов показаны на рис. 3. Засыпанная в приемный бункер руда вытягивается из бункера через затвор вибропигателем, работающим под воздействием возбудителя вибрации электромагнитного типа. Далее руда поступает на второй элемент вибротранспортной системы - раскладчик, вибрация в котором возбуждается под воздействием двух инерционных вибраторов (ИВ-107).
Под воздействием вибрации и за счет специальной конструкции лотковых желобов раскладчика поток руды во время движения по лоткам распределяется из монослоя в одноручейные потоки, обеспечивающие последовательный сход (падение) кусков руды с лотков в зону измерения рентгеновского блока БРС.
Сепаратор реализует ренггенорадиометриче-ский метод определения вещественного состава кусков исходной руды крупностью более 30 мм на основе анализа флуоресцентного излучения элементов, входящих в состав сепарируемой руды . При облучении любого вещества происходит переход электронов с первой (ближней к ядру) электронной оболочки (линии К - серия) или со второй оболочки (линии Ь - серия) на более высокий энергетический уровень.
При возвращении электронов в исходное положение возникает флуоресцентное излучение элементов - это их характеристическое (вторичное) рентгеновское излучение.
В зоне распознавания каждый кусок руды облучается первичным рентгеновским из -лучением I, испускаемым рентгеновской трубкой. В поверхностном слое кусков происходит возбуждение вторичного характеристического рентгеновского излучения II, которое регистрируется блоками детектирования ДЭУ. Аппаратурный спектр анализируется измери-тельно-управляющей системой
сепаратора (ИУС), расположенной в блоке БРС.
В результате анализа по заданному алгоритму (разделительному признаку) для каждого кус -ка определяется аналитический параметр, который отражает уровень содержания определяемых химических элементов относительно некоторого, также задаваемого, порогового содержания. Фактически для каждого куска производится распознавание его рентгеновского образа в реальном масштабе времени.
При превышении (или принижении) этого порога ИУС формирует управляющий сигнал для срабатывания исполнительного механизма. Сигнал управления срабатывания исполнительного механизма задерживается на время, необходимое для пролета куска руды от зоны измерения до зоны отбора. При этом длительность управляющего сигнала пропорциональна линейному размеру отбиваемого куска.
При срабатывании исполнительного механизма кусок за счет ударного воздействия отбой -ника отклоняется от естественной траектории падения и направляется в дальнюю течку продуктов сортировки и далее на конвейер отбирае-мого продукта (обогащенной или бедной руды, в зависимости от установленной логики отбора). Не подвергшиеся воздействию отбойника куски руды проходят в свою приемную течку без от -клонения траектории и выводятся из-под сепаратора другим конвейером.
Исполните ль ные механизмы, в зависимости от установленной логики отбора в ИУС, могут работать в 2-х режимах: отбор рудных кусков или отбор вмещающих пород.
Для сортировки, в основном, используется
Рис. 3. Основные конструктивные элементы рентгенорадиометрических (рентгенофлуоресцентных) сепараторов
крупшкусковой материал (класс +20 мм), так как при меньшей крупности резко падает производительность сепараторов. Но для особо ценных руд и материалов нижняя граница машинных классов для сортировки может быть снижена до +(3-5) мм.
Первые опытные образцы ренггенорадио-метринеских сепараторов, успешно прошедшие испытания на многих месторождениях России, Казахстана, Узбекистана и Киргизии, были созданы за последние 20 лет усилиями НПО “Сиб-цветметавтоматика” (г. Красноярск), Иркутского филиала Киевского института автоматики (впоследствии НПО “Иркутскпромавтоматика”), НПО “Алмаззолотоавтоматика ” (г. Красноярск).
Первые промышленные образцы рентгенорадиометрических сепараторов начало выпускать предприятие “РАДОС” с 1995 г. (ТУ 3132015-05820239-96). Постоянное совершенствование этих образцов позволило приступить с 2000 г. к производству и внедрению нового поколения ренггенорадиометрических сепараторов (ТУ 3132-015-05820239-2001), предназначенных для покусковой сортировки машинных классов в диапазоне крупности от 5 до 300 мм. При этом выпускаются такие модификации передвижных сепараторов, которые могут успешно использоваться геологами.
На сегодняшний день ООО «РАДОС» совместно с ООО «ТЕХНОРОС» выпускает основные типы промышленного технологического оборудования, представленные в табл. 1.
Блок управления сепаратора может определять («ввдиг») элементы начиная с 20 Периодической таблицы Мевделеева, т.е. сепаратор не в состоянии определить Mg, А1, и другие лёгкие элементы. Исследования, проведенные ООО «ТЕХНОГЕН», г. Екатеринбург, позволили разработать технологию и выявили корреляционные зависимости по
неопределяемым элементам и, в частности, по распознаванию Mg в отходах обогатительного произ-водства ОАО «Комбинат МАГНЕЗИТ». Для обогащения хвостов за основу принят способ выделения магнезита при помощи рентгенорадиометриче-ского сепаратора СРФ 4-150 (сепаратор ренггено-радиометрический, флуоресцентный, четырехручьевой, размер сепарируемого материала 40-150 мм). Исходя из количественно-качественных характеристик магнезитовых хвостов и результатов опытнопромышленных испытаний, был приобретён сепа-ратор СРФ 4-150, внешний ввд которого показан на рис. 4, а основные технические характеристики приведены в табл. 2.
По функциональному назначению Сепаратор состоит из следующих структурных единиц:
- измеригельно-управляющая система (ИУС);
- устройство подач и руды (УПР);
- механизмы исполните ль ные (МИ);
- приемник продуктов сепарации (ПП).
Тестовые и технологические испытания обогащения хвостов после переработки магнезита с Карагайского карьера и подземного рудника показали, что данным методом возможно по луче -ние магнезиального концентрата марки ММИ с содержанием вредных примесей, удовлетворяющих требованиям Технологической Инструкции ОАО «Комбинат МАГНЕЗИТ» (БІО2 < 0,9%; СаО < 2,1%) и содержанием MgO > 65%.
С целью реализации общенациональной программы рационального использования природных ресурсов в состав опытно-промышленной технологической линии (ОПТЛ) входит рудопод-готовигельный комплекс, рентгенорадиометрические (ренггенофлуоресценгные) сепараторы и дробильно-сортировочный комплекс по произ -водству щебня фракций 0-5 и 5-20 мм. Такая технологическая линия по переработке хвостов
Таблица 1 Основные типы рентгенорадиометрические (рентгенофлуоресцентные) сепараторов, выпускаемые отечественной промышленностью
№ Наименование Краткая характеристика
1 СРФ2-300, СРФ3-300 Рентгенорадиометрические (рентгенофлуоресцентные) сепараторы в 2-, 3-, 4- и 6- ручье-
2 СРФ4-150/1, СРФ6-150/2 вом исполнении, работающие в диапазонах крупности кусков от 5 до 300 мм с одноряд-
3 СРФ4-50/1, СРФ6-50/2 ным илидвухрядным расположением исполнительных механизмов.
4 СРФ2-30, СРФ4-30, СРФ6-30 Производительность зависит от технологической задачи, качества и гранулометрического
5 СРФ4-3П-150 состава материала, класса крупности и составляет от 5 до 50 т/ч для крупнокускового
(трехпродуктовый) материала более 20-30 мм. Диапазон классов крупности выбирается с учетом конкрет-
ных задач и технологических свойств сортируемого материала
6 РКС-А (К) Рудоконтролирующая станция - автоматизированная для контроля и опробования руд на
7 РКС-А (Т) конвейерах.
8 (2 модификации) Рудоконтролирующая станция - автоматизированная для контроля и опробования руд в
транспортных емкостях (самосвалы, вагонетки)
обогащения позволяет снизить экологическую нагрузку на окружающую среду и получить дополнитель-ную прибыль. Стоимость рентгенорадиометрического (ренггенофлуо-ресценгного) сепаратора СРФ 4-150 составляет 5,0 млн руб., рудоподго-товигельного комплекса, включающего дробилку, грохота и конвейерные линии, - 26 млн руб. Годовая производительность комплекса с од -ним сепаратором составляет по исходной руде - 120 тыс. т, по концентрату марки ММИ - 45 тыс. т, по щебню - 75 тыс. т. При этом следует отметить, что один руд о под готов и-тельный комплекс может обслуживать одновременно три сепаратора.
Срок окупаемости оборудования 2,5 года. При вводе в работу трёх сепараторов на один рудоподготовигель-ный комплекс срок окупаемости составит около двух лет. Для этого необходимо магнезигасВолчегорского карьера.
провести дополните ль ные испытания по обога- Как показали многочисленные исследования
щению хвостов, получаемых после переработки и испытания различного масштаба, проведенные
Таблица 2
Основные технические данные рентгенорадиометрического сепаратора серии СРФ 4-150
Техническиеданные НормапоТУ
Класс крупности сортируемой руды, мм -150+40 (20)
Максимальная производительность (при плотности руды 2,7 т/м3),т/ч (8...20)
Количествоканалов сортировки, шг. 4
Напряжениеэлектропитания при частоте переменного тока 50+1 Гц, В:
- измерит ельно-управляющеи системы 220+22 -33
- электроприводов 380+38
Потребляемая мощность, кВт, не более 5,0
Габаритныеразмеры, мм:
1) машины сортировочной (длина х ширина х высота) 2) постауправления (ширина х глубина х высота) 3) пультаоператора (ширина х глубина х высота) 4730x1500x3150 640x350x1000 600x830x1300
М асса, кг, не более:
1) машины сортировочной 3950
2) поста управления 60
3) пультаоператора 80
Примечание:
1. Максимальная производительность зависит от:
- класса крупности и удельной плотности сортируемой руды (материала);
- качества исходной руды (материала), поступающей на РРС;
- технологических требований к продукту и «хвостам» сепарации.
2. Оптимальная величина производительности определяется по результатам технологических испытаний РРС с учетом ус -ловийп. 1.
3. Диапазон класса крупности сортируемой руды (материала) допускается изменять в зависимости от технологических задач, при этом нормапо производительности соответственно корректируется.
Рис. 4. Внешний вид рентгенорадиометрического (рентгенофлуоресцентного) сепаратора СРФ 4-150
коллективами многих институтов и организации в бывшем СССР (Иргиредмет, ВИМС, ВНИИХТ, Механобр, ЦНИИолово, ВНИИ-1, НПО “Сиб-цветметавтоматика”, НПО “Алмаззолотоавтома-тика”), а также в последние годы ООО “РАДОС” и ООО «ТЕХНОРОС» (г. Красноярск), именно РРС из всех радиометрических методов обогащения оказалась наиболее высокоэффективной, самой «сухой» и применимой для самых разнообразных полезных ископаемых: руды цветных и редких металлов, золото и серебро, платиновды, редкоземельные элементы, полиметаллы, олово, уран, вольфрам, марганец, хром, бокситы, кварциты , магнезигы, флюориты, нефелины, силлиманиты, апатиты, уголь, отходы металлургических производств (мартеновские и доменные шлаки, футеровка). И это далеко не полный перечень возможностей РРС.
Для повышения качества перерабатываемых руд и расширения сырьевой базы предприятия вынуждены привлекать и осваивать новые, более
богатые малые месторождения и рудопроявле-ния, зачастую значительно удаленные от обогатительной фабрики, забывая при этом про свои собственные запасы и накопленные отвалы бедных и забалансовых руд, рациональное исполь-зование которых во многом может решить сырь -евую проблему, в большинстве случаев социальную. В решении этих задач главный технологический и экономический резерв лежит на пути исключения бессмысленных перевозок и переработки вмещающих пород.
Из экономических, экологических и социаль-ных соображений в технологическую цепочку горно-обогатительных комбинатов необходимо вводить процесс рудоподготовки, который включает предварительное обогащение и раз -деление руд по сортам с применением технологии РРС. Это должно стать азбукой, стратегической линией общей технологии добычи и пе-реработки полез ных ископаемых и различных видов техногенного сырья.
Библиографический список
1. Татарников А.П. Ядерно-физическиеметоды обогащения полезных ископаемых. М: Атомиздаг, 1974. 144 с.
2. Мокроусов В.А., Лилеев В.А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М.: Наука, 1979. 192 с.
3. Федоров Ю.О., Развозжаев Ю.И., Картунов А.А. К вопросу разработки рентгенорадиометрических сепараторов // Новые процессы обогащения руд. Л., 1981. С. 62-67.
4. Федоров Ю.О., Цой В.П., Коренев О.В. Возможности радиометрического обогащения и опробования полезных ископаемых // Цветныеметаллы. 1995. № 8. С. 76-79.
5. Федоров Ю.О. и др. Рудосортировочные комплексы (РСК) - эффективное средство для реализации технологии пред -варительного обогащения бедных и забалансовых руд // Состояние и развитие открытой добычи полезных ископаемых в рыночной экономике: Сб. докл. междунар. конференции. Варна, Болгария, 1998. С. 306-314.
6. Федоров Ю.О., Цой В.П., Коренев О.В., Короткевич В.А., Кацер И.У. Предварительная концентрация при обогащении бедных и забалансовых руд // Горныйжурнал. 1998. № 1. С. 26-29.
7. Федоров Ю.О. и др. Рентгенорадиометрическая сепарация для обогащения различных полезных ископаемых // Откры-тыерудники и карьеры в XXI веке. Несебыр, Болгария, 2001.
