CC BY
246
Обогащение титаномагнетитовых руд Южного Урала
Чижевский В.Б., Шаеакулееа О.П., Гмызина Н.В.
РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. УТИЛИЗАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ И ОТХОДОВ
УДК 622.7
Чижевский В.Б., Шавакулева О.П., Гмызина Н.В.
ОБОГАЩЕНИЕ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД ЮЖНОГО УРАЛА
Представлены материалы по минерально-сырьевым ресурсам Южного Урала и изложены теоретические основы решения проблемы обеспечения железорудным сырьем предприятий. Предложена принципиальная схема переработки титанома-гетитовой руды с получением кондиционных железованадиевого и ильменитового концентратов.
Ключевые слова: тиганомагнетитовая руда; обогащение; исследования; технология переработки; концентрат. Provides materials for mineral resources of southern Urals and theoretical bases of resolving the problem to ensure iron ore raw materials enterprises of the southern Urals. The General scheme of the processing titanomagnetite ore to produce the required iron-vanadium and ilmenite concentrates.
Key words: titanomagnetite ore; ore dressing; the study of ore; technology of processing; concentrate.
Урал располагает разнообразными минеральными запасами. Здесь имеются почти все виды минеральных ресурсов, необходимые для развития промышленности. Редкое сочетание рудного, химического сырья и нерудных полезных ископаемых.
Одно из главных богатств Урала - руды черных металлов. Крупнейшие месторождения ценных тита-номагнетитов - Качканарское и Гусевогорское - имеют геологические запасы свыше 12 млрд т. Массовая доля железа в этих рудах составляет 13-16%, но они содержат такие ценные компоненты, как ванадий и титан.
Ряд месторождений железных руд Урала в значительной степени исчерпан и добыча в них резко падает. Так, Магнитогорское месторождение, находящееся в юго-восточной части Уральских гор, уже не покрывает потребности в руде Магнитогорского металлургического комбината и ее приходится привозить из других железорудных баз. Перспективным сырьем являются расположенные в регионе титаномагнетито-вые руды месторождений Копанское, Черноречен-ское, Медведевское, Малый Куйбас, Суроямское, Тымлай и Качканарское. Особый интерес представляют Копанское и Чернореченское месторождения с прогнозными ресурсами до 6 млрд т. Руды этих месторождений в зависимости от соотношения рудооб-разующих минералов делятся на сплошные тигано-магнетитовые и вкрапленные. Сплошные титаномаг-нетитовые руды являются преобладающим типом на Чернореченском месторождении, а на Копанском они составляют 40,2% от общих учтенных балансовых запасов. Магнетит является наиболее распространенным минералом в составе как сплошных, так и вкрапленных руд. Содержание его составляет от 15-20 до 70-90%. Размеры зерен магнетита колеблются в широких пределах от 0,05-0,08 до 1,5-2,0 мм. Вторым по степени распространения рудообразующим минералом является ильменит, содержание которого составляет от 10 до 30% от рудной массы. Сплошные руды
аналогичны рудам Кусинского месторождения, которые переработаны по технологии, включающей мокрую магнитную сепарацию и флотацию ильменита.
Титаномагнетитовые руды имеют в своем составе железо, титан и ванадий в количествах, достаточных для их промышленного извлечения. Однако ограничивающим фактором для широкого их использования в традиционной металлургии является наличие в получаемых концентратах диоксида титана.
Исследование структурно-текстурных особенностей руды показало, что зерна магнетита пронизаны точечными и пластинчатыми включениями ильменита. Это определяет трудную степень обогатимости данных руд.
Исследованиями обогатимости титаномагнетитовых руд занимались многие организации, в том числе центральная лаборатория Уральского территориального управления, институты Уралмеханобр и Механобр. Были выполнены лабораторные, полупромышленные и промышленные испытания. По разработанной магни-тогравигационной технологии переработки ильменито-вых руд были получены ильменитовый концентрат с массовой долей диоксида титана до 42,7% при извлечении его 77,6% и магнетиговый концентрат с массовой долей железа до 60,3% при извлечении 14,5%. Реализация данной технологии для получения магнети-тового концентрата была нецелесообразна ввиду малого его выхода и высокой массовой доли в нем диоксида титана, доходящей до 10,5-11,0%. Использование такого концентрата в металлургическом переделе с применением традиционных процессов невозможно.
По размеру вкрапленности рудных минералов выделяют несколько типов титаномагнетитовых руд (см. таблицу)
Представленная классификация не позволяет рекомендовать технологию переработки титаномагнетитовых руд. Наиболее важное значение для данных руд имеет форма нахождения диоксида титана.
РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. УТИЛИЗАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ И ОТХОДОВ
Технологическая классификация титаномагнетитовых руд
Руда Крупность зерен тита-номагнешга, мм Массовая доля фракций титаномагнетита, % Запасы, доли ед.
дисперсной дисперснои и тонкой
Крупновкрап-ленная 3 0-5 0-5 0,107
Средневкрап-ленная 1-3 5-10 5-15 0,201
Мелковкрапленная 0,2-1 10-17 15-50 0,416
Тонковкрап-ленная 0,74-0,2 17-50 50-75 0,228
Дисперсно-вкрапленная 0,074-0 50-100 75-100 0,048
Анализ исследований и практики переработки титаном агнетиговых руд позволяет разделить месторождения титаномагнетитовых руд на две группы.
1. Группа месторождений, в которых титаномагне-тпт представлен структурой срастания магнетита и ильменита. К таким месторождениям относятся Копанское, Медведевское, Кусинское, Чернореченское, Суроямское и т.д. Для переработки руд данного типа возможно применение различных технологий обогащения с использованием как магнигно-гравигаицонных, так; и магнитно-флогационных технологий с различными реагенгными режимами. В результате обогащения возможно получение железованадиевого и ильменитового концентратов. При тонкой вкрапленности! титаномагнетптовой руды, когда зерна магнетита пронизаны точечными и пластинчатыми включениями ильменита и размеры их составляет от долей микрона до 0,1 мм, изредка достигая 0,40,6 мм, необходима доводка полученного железованадиевого концентрата. Технология доводки! заключается в создании оптимальных условий для раскрытия сростков и избирательного разделения минералов, что обеспечивает повышение массовой доли железа с 55,4-57,9 до 60,0-62,0% при уменьшении массовой доли диоксида титана с 10,5-11,3 до 5,8-4,1% в железованадиевом концентрате. Ильмениговый концентрат получается с массовой долей диоксида титана 43,2-45,1% при извлечении 47,2-49,7%. Важнейшее значение при этом имеет количество свободного ильменита в руде.
В результате обогащения возможно получение железованадиевого и ильменитового концентратов. Предварительные исследования позволили разработать технологию переработки титаномагнетитовых руд, принципиальная схема которой приведена на рисунке.
Некоторая часть получаемого железованадиевого концентрата с массовой долей диоксида титана 5,8-4,1% может быть подшихтована к магне-тиговым и железосодержащим компонентам шихты для традиционной металлургии, а остальная его часть должна перерабатываться с приме-
нением новых технологических процессов.
2. Группа месторождений, в которых тиганомаг-нетит представлен твердым раствором диоксида титана в магнетите, являющимся сложным оксидом и представляющим собой:
-промежуточный член изомферной серии твердых растворов - магнетит (Тер204)^ ульвешпинель (Т1Ге204)^ магнезиальная ульвешпинель (TiMg204);
- магнетит с включениями продуктов распада твердых растворов (ильменита ульвешпинели) и их последующего замещения (рутил, перовскит);
- магнетит с высоким содержанием (до 37%) иль-менитовой компоненты (Гез04+ГеТЮз), которая называется тиганомаггемиг.
К этой группе можно отнести месторождения Кач-канарское, Малый Куйбас и Тымлай. Железосодержащий концентрат с массовой долей диоксида титана до 2-2,5%, получаемый из руд Качканарского месторождения, используется совместно с магнетиговым концентратом, а титаномагнетитовая руда месторождения Малый куйбас подшихтовывается к магнетитовой руде перед ее обогащением. Попытки снизить массовую долю диоксида титана в магнетиговых концентратах, получаемых из вышеуказанных руд, не дали положительных результатов. Особенно наглядно это проявляется при переработке титаномагентиговых руд месторождения Тымлай. При массовой доли железа в исходной руде 34,7%, а диоксида титана - 11,89% черновой концентрат содержит 49,1% железа и 15,1% диоксида титана. Применение доводки чернового концентрата позволило повысить массовую долю железа до 55,8%. Одновременно повысилась и массовая доля в нем диоксида титана до 17,36%, то есть имеется прямая взаимосвязь массовой доли в концентратах железа и диоксида титана. Это свидетельствует о тесной связи титана с железом. Применение обратной катионной и анионной флотации, прямой анионной флотации не дало положительных результатов.
Исходная руда
Магнитная сепар ация
Железованадиевый цикл
Ильменитовый цикл
ильм енито выи
Доводка чернового концентрата
ильменитовыи концентрат ^
Железованадиевый I
концентрат Ильменитовый
концентрат
Принципиальная схема обогащения титаномагнетитовых руд первой группы месторождений
Обогащение титаномагнетитовых руд Южного Урала
Чижевский В.Б., Шавакулева О.П., Гмызина Н.В.
Следует отметить, что массовая доля диоксида титана в немагнитных продуктах перечисток снижается до 7,21-7,41%, а в продуктах флотации до 7,75-10,3%, что не позволяет получать ильмениговый концентрат. Таким образом, использование механических процессов переработки руд данного типа без изменения ее фазового состава не позволяет получить кондиционные железова-надиевый и ильмениговый концентраты, так как диоксид титана тесно связан с железом и при повышении массовой доли его в концентратах увеличивается и массовая доля диоксида титана. Полученные концентраты требуют специальной металлургической переработки.
Разработка эффективных технологий переработки титаномагнетитовых руд может обеспечить получение высококачественных концентратов. Поэтому разработка технологии комплексной переработки титаномагнетитовых руд приобретает особую актуальность в настоящее время. Решение данной задачи позволит широко использовать тиганомагнетиговые руды и обеспечить железорудным сырьем предприятия Южного Урала.
Список литературы
1. Резниченко В.А., Шабалин Л.И. Титаноматетиты, месторождения, металлургия, химическая технология. М.: Наука, 1986.
2. Пат. 035212 РФ, МПК7 ВОЗС 1/00. Способ обогащения титаномагнетитовых руд / Чижевский В.Б., Рашников В.Ф., Тахаутдинов Р.С. и др. (РФ). Бюл. № 18.
3. Шавакулева О.П. Технология обогащения титаномагнетитовой руды Копанского месторождения // Материалы VI Конгресса обогатителей стран СНГ. М.: Альтекс, 2007. Т. I. С. 133-134.
4. Чижевский В.Б., Шавакулева О.П. Обогатимость различных типов титаномагнетитовых руд // Материалы международного совещания. Екатеринбург: Изд-во «ФортДиалог-Исеть», 2011. С. 529-531.
5. Гмызина Н.В. Интенсификация процесса измельчения конвертерных шламов // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2009. № 3(27). С. 13-14.
Bibliography
1. Reznichenko V.A., Shabalin L.I. Titanomagnetite, field, metallurgy, chemical technology. M.: Science, 1986.
2. Patent 035212. Method of ore dressing of titanomagnetite ores / Chyzhevsky V.B., Rashnikov V.F., Taxautdinov R.S. (Russian Federation).
3. Shavakyleva O.P. The technology of titanomagnetite ore dressing of the Copanskogo field // Materials of Vl Congress of CIS dressers. M.: Alteks, 2007. Т. I. P. 133-134.
4. Chyzhevsky V.B., Shavakyleva O.P. Ore dressing of tin different types of titanomagnetite ores // Materials of the international meeting. Ekaterinburg: Publishing House «Fort Dialog-Iset», 2011. P. 529-531.
5. Gmyzina N.V. Improvement of the grinding converter's slag // Vestnik of MSTU named after G.I. Nosov. 2009. № 3(27). P. 13-14.
УДК 669.3
Катренов Б.Б., Жумашев К.Ж.
о возможности ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕДНОГО КУПОРОСА ПРИ ГРАНУЛЯЦИИ МЕДНОГО КОНЦЕНТРАТА
В статье рассматривается влияние медного купороса на показатели статической прочности высушенных гранул из медного концентрата. Предложено использовать медный купорос в качестве добавки к водному раствору лигносульфоната, который применяется в качестве связующего при грануляции медного концентрата. Данная мера позволяет снизить плотность раствора связующего с 1,09 до 1,02 т/м3 и, таким образом, сократить расход порошкообразного лигносульфоната на грануляцию.
Ключевые слова: гранулы из медного концентрата, статическая прочность гранул, медный купорос, водный раствор лигносульфонатов.
The article about effect of copper vitriol on the indices of static strength of dried pellets of copper concentrate. Use of copper vitriol as addition to the water solution of lignosulphonate, which use as binder in pelletization of copper concentrate, was suggested. This measure will allow reduce density of binder from 1,09 to 1,02 t/m3, therefore, will allow reduce consumption of powdered lig-nosulphonate to pelletization.
Key words: pellets of copper concentrate, static strength of pellets, copper vitriol, water solution of lignosulphonate.
В производстве меди на этапе гранулирования медного концентрата в качестве связующего традиционно используется жидкий технический лигносуль-фонат - раствор лигносульфоната, получаемый путём растворения порошкообразного лигносульфоната в воде. Это связующее обеспечивает достаточную прочность получаемых гранул. Однако высокая стоимость порошкообразного лигносульфоната требует сокращения его расхода на грануляцию путем частичной замены на другое, более дешевое, связующее. Учитывая это, нами в качестве замены было предложено использовать медный купорос СиБ04 * 5И20, получаемый из отработанного электролита [1]. Для проверки возможности его использования были поставлены эксперименты по грануляции медного концентрата, по результатам которых определялось влияние медного купороса на показатели статической прочности высушенных гранул. Химический состав медного концентрата представлен в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав медного концентрата
Cu Pb Zn Fe S SiO2 AI2O3 CaO
13,8 3,28 4,12 29,95 36,85 8,07 2,1 1,01
Для изучения статической прочности гранул были использованы положения вероятностной теории прочности конгломератов [2]. Согласно ей вероятностная модель статической прочности гранул имеет вид
г ^ ]
РС = 0,51Эп' , (1)
где Эн - энергия нагрузки на гранулу, Дж; Эп - энергия образования поверхности разрушения, Дж; Рс - вероятность сохранности гранул при наложении статической нагрузки (доли ед).
Эн = , (2)
