CC BY
31
---------------------------------- © И.В. Ахметшина, И.К. Младецкий,
Ю.С. Мостыка, 2006
УДК 622.7
И.В. Ахметшина, И.К. Младецкий, Ю.С. Мостыка
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА СЕПАРАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО БЛОКА ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕВОШПАТОВЫХ ПОРОД В УСЛОВИЯХ НЕПОЛНОГО РАСКРЫТИЯ
Семинар № 19
Я а территории Украины известно более 1000 потенциальных месторождений полевошпатового сырья, но практически все оно требует предварительного обогащения. Основной проблемой является высокая концентрация железо- и титаносодержащих примесей (от 1 до 5 % ).
Использование зарубежного опыта получения высококачественных полевошпатовых концентратов ограничено следующими обстоятельствами. Во многих странах, например, в Финляндии, Канаде, США для получения высококачественных полевошпатовых и кварц-полевошпатовых концентратов из подобного сырья широко используются флотационные методы. В условиях Украины применение флотации невозможно в связи с отсутствием условий для хранения отходов, которые загрязнены флотационными реагентами.
Кроме того, за рубежом, в том числе и в России, основными источниками сырья высококачественных полевошпатовых концентратов служили пегматиты, которые характеризуются гигантокристаллической структурой и минимальным количеством минералов-примесей. Для их обогащения используются специальные методы, такие как ручная породовыборка, сухая магнитная и электрическая сепарация, флотация, пенная сепарация. В Украине полевошпатовые породы такого типа практически отсутствуют, поэтому для наших условий весьма актуальной являет-
ся задача разработки научно-
обоснованных методов получения высококачественных концентратов из отечественного полевошпатового сырья, которое характеризуется мелкозернистой структурой и большим количеством железосодержащих минералов [5].
Существенные различия в магнитных свойствах минералов примесей и собственно полевых шпатов, а также соображения экологической безопасности делают наиболее целесообразными способом получения полевошпатовых концентратов в условиях Украины сухую магнитную сепарацию.
Вовлечение в производство полевошпатовых концентратов мелкозернистых пород с высоким содержанием минералов-примесей приводит к появлению в исходном питании магнитных сепараторов большого числа нераскрытых сростков и зерен с включениями. При этом измельчение материала ниже определенного предела, который оценивается диаметром частиц около 100 мкм является нецелесообразным, поскольку при производстве концентратов для керамической и абразивной промышленности нижние границы крупности в большинстве случаев определены техническими условиями и ГОСТами. Для повышения качества концентратов при наличии такого ограничения необходимо производить процесс обогащения в условиях неполного раскрытия.
Выход, %
Сод. примеси
Выход. %
Сод. примеси
Рис. 1. Функции распределения сростков диа- и парамагнитных минералов в полевошпатовых породах Никопольского гранитного карьера: а) участок № 1; б) участок № 2
Эта задача может быть сформулирована как задача разделения материалов с низкой контрастностью свойств, поскольку наличие нераскрытых сростков существенно изменяет вид функции распределения содержания вредных примесей в питании сепаратора и предъявляет более жесткие требования к виду сепарационной характеристики разделительного блока [2, 4, 6].
Основным показателем качества полевошпатового концентрата при обогащении исходного сырья магнитными методами является содержания в пробе окиси железа Fe2O3. Так, в промышленных концентратах для производства фарфора и керамики этот показатель согласно ГОСТам не должен превышать 0,2-0,3 % в зависимости от марки концентрата. Однако поскольку в условиях неполного раскрытия магнитной фазы в диамагнитном материале этот показатель, как и величина удельной магнитной восприимчивости для каждого зерна, практически однозначно определяется содержанием темноцветных минералов (магнетита, ильменита, биотита и некоторых других), то в качестве разделительного признака наряду с содержанием вредных компонентов может рассматриваться
содержание темноцветных минералов в сростках а.
На рис. 1 показаны примеры функций распределения содержания темноцветных примесей а в частицах полевошпатовых пород двух участков Никольского карьера Запорожской области. Эти функции имеют вид, типичный для большинства изученных нами месторождений полевошпатового сырья Украины.
Эти функции распределения таковы, что качество получаемого концентрата определяется в основном на интервале а = 0,2-0,8. Поскольку содержание Fe2O3 в нерудных зернах и «бедных» сростках на интервале а = 0-0,2 настолько мало, что не может существенно снизить качество концентрата, а извлечение «богатых» сростков а = 0,8-0,1 магнитными методами не является проблемой. Следовательно, основной задачей при разработке технологии получения высококачественных нерудных концентратов в условиях неполного раскрытия минералов-примесей является повышение эффективности сепарации сростков полезных минералов и минералов-примесей, что в свою очередь накладывает довольно жесткие требования на разделительную способность технологической линии.
Рис. 2. Схема синтеза технологической линии на основании численного экспериментирования
В этой связи представляется достаточно эффективным и экономичным способом достижения поставленной цели использование методов математического моделирования и численного экспериментирования для прогнозирования выходных технологических показателей и подбора на основании численного экспериментирования рациональных вариантов технологических схем.
Принципиальная схема решения этой задачи имеет вид, показанный на рис. 2.
Основная трудность, возникающая при попытке реализации подобного подхода, заключается в слишком большом числе факторов, которыми следует варьировать (режимные и конструктивные параметры сепарации, варианты соединения аппаратов) и сложными связями между функциями, описывающими свойства сырья на входе в преобразующую систему, и функциями преобразования этих свойств (работа разделительных аппаратов и схем).
В связи с этим предлагается несколько упростить поставленную задачу, разделив ее на две подзадачи, в одной из которых
будут рассматриваться только вопросы формального преобразования свойств сырья без учета конкретных особенностей аппаратов и схем (рис. 3, а), а во второй -вопросы реализации возможности такого преобразования на аппаратном уровне (рис. 3, б).
В качестве основной характеристики разделительных свойств разделительного блока технологической схемы будем рассматривать его сепарационную характеристику, т.е. кривую вероятности извлечения в магнитный продукт фракции с заданным значением разделительного признака, (в данном случае удельной магнитной восприимчивости или содержания магнитной фазы в сростке).
Предлагаемый подход к решению задачи синтеза технологии обогащения слабомагнитных материалов в условиях неполного раскрытия рудной фазы заключается в оперировании абстрактной сепара-ционной характеристикой разделительного блока, которая после формирования ее требуемого вида материализуется либо в сепараторе с определенными техническими характеристиками либо в блоке сепа-
а)
Информация на входе в систему
Свойства исходного сырья:
гранулометрический
состав;
химический состав;
минеральный состав;
связь разделительного признака с целевым
СРАВНЕНИЕ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ТРЕБОВАНИЯМИ
Преобразование свойств исходного сырья в разделительном блоке
Г_. = Í /(а)Р(а)</а
О
= 0(a)jf(a)P(a)ada
f(a) - функция распределения свойств Р(а) - сепарационная характеристика блока
Информация на выходе
Т ехнологические характеристики
выход концентрата;
качество
концентрата;
извлечение минералов -примесей
б)
^Сравнение с требуемым видом сепарациоиной характеристики
Информация на входе в систему
гранулометрический состав сырья
Разделительный
блок
конструктивные особенности сепараторов; режимы сепарации; схемы соединения аппаратов
Информация на выходе
Сепарационная
характеристика
разделительного
блока
Рис. 3. Выделение подзадач в задаче синтеза технологии обогащения слабомагнитных материалов:
а) определение вида сепарационной характеристики разделительного блока; б) формирование разделительного блока с заданной сепарационной характеристикой
раторов с определенными технологическими связями.
Процесс формирования требуемого вида сепарационной характеристики этого блока со свойствами сырья может осуществляться двумя путями:
1) аппаратным, т.е. на уровне конструкции сепаратора и режима его работы;
2) схемным, т.е. на уровне соединений аппаратов и организации перечисток продуктов разделения на сепараторах с извес-
тными сепарационными характеристиками.
Использование данной модели позволило выработать рекомендации для реконструкции технологической линии магнитного обогащения полевошпатовых пород Тахтаевского гранитного карьера и обеспечить стабильное получение полевошпатового концентрата, удовлетворяющего требованиям промышленности.
Предложенная модель может использоваться как составная часть более общих
алгоритмов синтеза любой технологиче- ской схемы.
1. Ахметшина И.В., Мостыка Ю.С., Шутов В.Ю. Оценка ожидаемых показателей полевошпатового сырья в условиях неполного раскрытия // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. - 2003. - Вип №. 18(59) - С.136-143.
2. Младецкий И.К., Ахметшина И.В. Согласование разделительного и подготовительного процессов в обогащении полезных ископаемых. //Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. -2002. - Вип.14. - С.34-39
3. Младецкий И.К., Мостыка Ю.С. Аналитическое определение показателей
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
раскрытия руд. - Днепропетровск, 1999. -106 с.
4. Младецкий И.К., Пилов П.И. Согласование характеристик подготовки и разделения в обогащении сырья // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. - 2003. - Вип №. 18(59) -С.20-34.
5. Ревнивцев В.П. Обогащение полевых шпатов и кварца . - М.6 Недра, 1970, -128с.
6. Тихонов О.Н. Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. - М.: Недра, 1984. - 203 с.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------
Ахметшина И.В., Младецкий И.К., Мостыка Ю.С. - Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина.
------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
московский государственный горный университет
ФЕДОРОВ Сергей Михайлович Повышение эффективности вибрационной мельницы для помола минерального сырья 05.05.06 к.т.н.
ХАЖЕИНОВ Константин Владимирович Разработка технологии повышения долговечности химически укрепленных защитных грунтовых конструкций подземных сооружений 25.00.20 25.00.22 к.т.н.
