Особенности технологии обогащения титаномагнетитовых рул Масальского месторожления (Республика Казахстан)

Газалеева Г.И.; Сопина Н.А.; Мушкетов А.А.

A.A. Мушкетов, A.A. Мушкетов, 2015

УДК 622.7

Г.И. Газалеева, H.A. Сопина, A.A. Мушкетов, A.A. Мушкетов

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ OEOrAWEH^ ТИТЛНОМЛГНЕТИТОВЫХ РУД МAСAЛЬСKOГO МЕСТОРОЖДЕНИЯ (РЕСПУБЛИКЛ KAЗAХСТAH)

Описан выбор технологии обогащения и обоснованию методов дробления для титаномагнетитовой руды Масальского месторождения, Республика Казахстан. При изучении вещественного состава исходной руды было выявлено, что 8,6 % от содержания железа общего связано с роговой обманкой. Результаты исследований показали возможность выделения отвальных хвостов из исходной руды крупностью -50+0 мм. Выход хвостов в данной крупности составил 30,0 %, содержание железа магнетитового — 2,4 %. Получены уравнения: выхода хвостов СМС от максимальной крупности исходной руды и удельного расхода электроэнергии при дроблении исходной руды от получаемой конечной крупности дробления при использовании различных способов дробления. Совместное решение уравнений определило оптимальный способ дробления - разрушение методом «кусок о броню».

Ключевые слова: титаномагнетиты, Масальское месторождение, сухая магнитная сепарация, хвосты обогащения, дробление «в слое», дробление методом «кусок о броню».

Месторождения титаномагнетитовых руд расположены на Урале, в Сибири, Казахстане, Узбекистане. На Урале известна Качканарская группа месторождений, в состав которой входят Гусевогорское, собственно Качканарское и Волковское. В группу месторождений Южного Урала входят Медведевское, Копанское и Суроямское. В Амурской области расположено Куранахское месторождение. Титаномагнетито-вые руды являются комплексными. Наиболее характерными элементами-примесями титаномагнетитовых руд являются ванадий и платина, а в титаномагнетит-ильменитовых рудах - кобальт. Ванадий связан с титаномагнетитом, кобальт - с сульфидными минералами.

Основными рудными минералами являются титаномагне-тит, магнетит, ильменит, реже встречается гематит. Нерудные минералы представлены амфиболом, пироксеном, оливином, плагиоклазом, шпинелью.

Основным методом для получения титаномагнетитовых концентратов является стадиальная магнитная сепарация, которая осуществляется в магнитных сепараторах слабого поля. При исследовании новых месторождений титаномагнетитовых руд обычно за эталон принимается руда Гусевогорского месторождения и показатели обогащения, получаемые при ее переработке на Качканарском ГОКе.

В обогащаемых рудах важное значение имеет минеральная форма нахождения железа. В концентрат извлекается титаномаг-нетит и магнетит, определяемые как железо магнетитовое, и его извлечение определяется процентным содержанием в исходной руде. Нерудные и слабомагнитные минералы уходят в хвосты.

Объектом исследования являлась проба титаномагнетито-вой руды Масальского месторождения (Республика Казахстан) со средним содержанием железа общего 16,1 %, железа магне-титового 7,5 %, диоксида титана 2,09 % [1]. Целью исследований была разработка технологии обогащения титаномагнетитовой

Таблица 1

Химический и фазовый составы руды

Показатели Месторождения

Масальское Гусевогорское

Химический состав

Содержание, %

Железа 16,1 16,0

Диоксида титана 2,09 1,5

Пентаоксида ванадия 0,13 0,13

Вредные примеси (сера, фосфор) 0,37; 0,62 0,03; 0,02

Фазовый состав

Железо 16,1 100,00 16,0 100,0

связанное с титаномагнетитом 7,5 46,58 12,0 75,0

связанное с гематитом 0,2 1,24 -

связанное с ильменитом 0,2 1,24 0,26 1,6

связанное с нерудными 8,2 50,94 3,74 23,4

руды Масальского месторождения для получения железного концентрата, пригодного для окомкования. При изучении вещественного состава и минералогических свойств исходной руды было выявлено, что 8,6 % от содержания железа общего связано с роговой обманкой, извлечение железа из которой ни методами обогащения, ни гидрометаллургическим способом на современном этапе невозможно. В таблице приведено сравнение химического и фазового состава руд Масальского и Гусевогорского месторождений.

На рис. 1, 2 представлены зерна титаномагнетита среди нерудных минералов и прожилки ильменита в зерне титаномагнетита.

Данные таблицы и рисунков показывают, что 51 % от всего железа, находящегося в руде, приходится на нерудные минералы, которые представляют общий массив с вкраплениями в нем зерен титаномагнетита и магнетита. Ильменит при этом

Рис. 1. Зерна титаномагнетита среди нерудных минералов: I - зерна титиномагнетита; II - зерно амфибола I - ильменит; II - магнетит; III - нерудный минерал

Рис. 2. Прожилки ильменита в зерне нерудных минералов титаномагнетита: I - зерна титиномагнетита; II - зерно амфибола I - ильменит; II -магнетит; III - нерудный минерал

находится в виде сверхтонких прожилок в магнетите и титано-магнетите и требует ультратонкого измельчения для его выделения. Эти выводы подтверждены в процессе определения степени раскрытия рудных и нерудных минералов на оптическом микроскопе Axio Imager (Carl Zeiss, Германия), табл. 3. Среди рудных минералов преимущественно обнаружен титаномагнетит. Раскрытие рудных минералов начинается в крупности -0,56+0,20 мм. В этой крупности до 54 % рудных минералов находятся в свободном состоянии, при этом содержание свободных зерен нерудных минералов составляет 94 %. В кр. -0,071 мм до 100 % рудных и нерудных минералов находятся в свободном состоянии.

Исходя из выявленных особенностей вещественного состава руды, дальнейшие исследования были направлены на изучение возможности вывода максимального количества отвальных хвостов методом сухой магнитной сепарации (СМС), что позволит значительно упростить технологическую схему и снизить эксплуатационные и капитальные затраты.

Сухая магнитная сепарация исходной руды проводилась на сепараторе ПБС-90/25 с напряженностью магнитного поля 1500 Э, при различной скорости вращения барабана; сепараторе ПБС-60/20 с напряженностью магнитного поля 2500 Э на исходной руде, раздробленной до различной крупности [2].

Таблица 1

Содержание свободных зерен н сростков рудных н нерудных минералов в исходной руде

Классы крупно- Содержание, %

сти, мм Рудные минералы Нерудные минералы

Свободные Сростки Свободные Сростки с руд-

зерна с нерудными минералами зерна ными минералами

+3,0 - 100 10 90

-3,000+2,500 - 100 10 90

-2,500+1,600 - 100 10 90

-1,600+1,000 - 100 10 90

-1,000+0,560 <1 100 15 85

-0,560+0,200 54 46 94 6

0,200+0,100 98 2 98 2

-0,100+0,071 99 1 100 <1

-0,071+0,044 100 <1 100 <1

-0,044+0,000 100 - 100 -

Исследования выполнены с учетом возможностей обогатительного оборудования. Крупность руды -50+0 мм характеризует крупность стадии среднего дробления; -20+0 мм - крупность стадии мелкого дробления в открытом цикле; -12+0 мм -крупность стадии мелкого дробления в замкнутом цикле. Результаты исследования представлены в табл. 3.

Результаты исследований показали возможность выделения отвальных хвостов из исходной руды крупностью -50+0 мм. Выход хвостов в данной крупности составил 30,0 %, содержание железа общего 11,7 %, содержание железа магнетитового 2,4 %. Потери магнетитового железа с хвостами связаны с наличием тонкой вкрапленности магнетита в нерудных минералах, поэтому для снижения содержания железа магнетитового в хвостах при промышленной переработке необходимо сепарацию проводить при напряженности магнитного поля на уровне 3000 Э.

При снижении крупности питания сухой магнитной сепарации до -20+0 и -10+0 мм существенного увеличения выхода хвостов не наблюдается, в крупности -12+0 мм выход хвостов составил 35,9 %.

Технологические исследования по сухой магнитной сепарации исходной руды в крупности -6+0 и -3+0 мм показали, что снижение крупности до -6+0 мм приводит к увеличению выхода хвостов до 45,8 %, но в промышленных условиях получение данной крупности и проведение сухой магнитной сепарации этого материала приведет к значительному увеличению количества дробильно-обогатительного оборудования (дробилок, грохотов, магнитных сепараторов за счет снижения производительности [3]).

Хвосты сухой магнитной сепарации в крупности -10+0 и -6+0 мм представлены нерудными минералами с незначительным количеством тонко вкрапленного магнетита. Зависимость выхода хвостов CMC от максимальной крупности исходной руды представлена на рис. 3.

Полученная зависимость показывает, что при снижении максимальной крупности с 50 до 14 мм существенного увеличения выхода хвостов не наблюдается. Начиная с крупности 12 (10) мм происходит резкое увеличение выхода хвостов. Полученная зависимость представляет собой степенную функцию выхода хвостов CMC от максимальной крупности питания.

03 25 -I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Крупность питания, мм Рис. 3. Зависимость выхода хвостов CMC от максимальной крупности материала

Уравнение зависимости приведено на рис. 3. Корреляционное отношение между теоретической и экспериментальной кривыми составляет 0,95, связь высокая. На рис. 4 приведены экспериментальные зависимости удельного расхода электроэнергии при дроблении исходной руды от получаемой конечной крупности дробления при использовании различных способов дробления в конусных дробилках: методом «кусок о броню» и методом дробления «в слое». Конечная крупность дробления при этом одновременно является и крупностью питания CMC.

j- 4

о -I-----

О 10 20 30 40 50

Крупность,мм

Рис. 4. Зависимости удельного расхода электроэнергии от конечной крупности дробления при использовании различньх способов дробления в конусных дробилках

Таблица 3

Результаты лабораторных исследований по сухой магнитной сепарации исходной руды Масальского месторождения

Продукты обогащения Выход, % Массовая доля, % Извлечение, %

Рвобш/Ре 1 щ тю2 у2о5 Ре тю2 у2о5

Крупность 50-0 мм

Магнитный продукт 70,0 18,0 2,14 0,145 78,20 71,58 78,31

Немагнитный продукт 30,0 11,7/2,4 1,98 0,094 21,80 28,42 21,69