CC BY
78
© Ю.О. Федоров, В.В. Никифоров, М.В. Потапенко, А.П. Литвиненко, А.Л. Сысолятин, 2009
Ю. О. Федоров, В.В. Никифоров, М.В. Потапенко,
А.П. Литвиненко, А.Л. Сысолятин
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ (РРС) КАРБОНАТНОЙ МАРГАНЦЕВОЙ РУДЫ УСИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
На основании выполненных испытаний уточнена технологическая схема РРС карбонатной марганцевой руды Усинского месторождения и выполнен детальный расчет необходимого числа рентгенорадиометрических сепараторов СРФ4-100 к регламенту проекта «Строительство Усинского ГОКа». Ключевые слова: рентгенорадиометрическая сепарация, карбонатная марганцевая руда.
Усинское месторождение марганцевых руд расположено в 60 км к северо-востоку от города Междуреченск Кемеровской области Российской Федерации в средней части горного хребта Кузнецкого Алатау, в бассейне реки Уса и ее притоков - рек Белая Уса и Тумуяс. Ближайший населенный пункт - поселок Чек-су, расположенный в 35 км от месторождения.
По утвержденным ГКЗ запасам балансовых марганцевых руд категории В + С1 + С2 - 127 млн т, Усинское месторождение является самым крупным в России. На нем сосредоточены 65% балансовых запасов марганцевого сырья РФ.
На месторождении известны два типа марганцевых руд -окисленные и карбонатные, причем преобладает карбонатное сырье, составляющее более 95% общих запасов.
В составе первичных (карбонатных) руд преобладают карбонаты: родохрозит (МпС03), железо-марганцовистый доломит (анкерит и кутногорит), манганокальцит (Са, Мп)СО3, марганцовистый кальцит, сидерит. В меньших количествах присутствуют кварц, хлорит, стильпномелан, фосфаты, сульфиды, углеродистые включения; реже - родонит, бустамит, полевые шпаты, глинистые минералы.
Окисленные руды почти целиком составят из оксидов Мп, относящихся к группе пиролюзита-псимелана, с примесью гидрокси-
дов железа, а также кварцита, хлорита, мусковита, апатита и реликтами первичных карбонатов - родохрозита и сидерита.
По выполненным в 2001-2003 гг. ВИМСом исследованиям из усинской карбонатной руды на РРС может быть выделено более 30% (или около 50% от исходного на РРС) сухих отвальных хвостов с массовой долей Мп ниже его принятого бортового содержания (< 10%). При этом на второй стадии РРС подтверждена возможность получения товарных марганцевых концентратов с качеством более 30 и 20% Мп, соответствующих требованиям ТУ на аналогичную продукцию Никопольского бассейна Украины, Чиа-турского (Грузия) и Жайремского (Казахстан) горнообогатительных комбинатов.
Основной технологической операцией для карбонатных руд после двухстадиального дробления до 100мм и грохочения по классам -100+50 и -50+20мм, составляющих по выходу более 60% от исходного, является рентгенорадиометрическая сепарация.
По результатам активных исследований и испытаний технологии РРС для сухого обогащения марганцевого сырья (ООО «Ра-дос», ВИМС, МНВЦ «Центр» (г. Москва), АОЗТ ГРК «Плутон», АО «Технологии металлургии») подтверждено, что она может стать основной (базовой) операцией по его эффективному обогащению. В последние 10-летия ООО «Радос» провело успешные опытно-промышленные испытания руд российских месторождений марганцевого сырья: Порожинского, Громовского, Туровского, Селезень, Мазульского, Дурновского, а также железомарганцевых руд месторождения Ушкатын-Ш Жайремского ГОКа в Казахстане.
ЗАО «ЧЕК-СУ.ВК», созданное для освоения Усинского месторождения, является владельцем лицензии КЕМ 13182 ТЭ от 06.06.2005 г. сроком на 20 лет. В соответствии с условиями лицензионного соглашения на право пользования недрами ЗАО «ЧЕК-СУ.ВК» в июле 2007 г. отобрало пробы окисленной (0,8 тонн) и карбонатной (2,9 тонн) руд на Усинском месторождении. Пробы были направлены для проведения исследований по обогатимости, в том числе: окисная - на опытное производство в институт ОАО «Уралмеханобр» (г. Екатеринбург), карбонатная - для испытаний на технологическом стенде РРС ООО «Радос» в г. Красноярске.
При согласовании программы проведения исследований технологии РРС для пробы карбонатной руды специалисты ЗАО «ЧЕК-СУ.ВК» предложили повысить глубину обогащения куско-
вых фракций с 20 до 10мм на основании проведенных ООО «Ра-дос» испытаний марганцевого сырья в этой крупности. Директор ООО «Радос» Федоров Ю.О. согласился с этим и в свою очередь предложил несколько изменить шкалу классификации усинского сырья перед РРС по сравнению с ранее апробированной ВИМСом: -100+40 мм и -40+10 мм.
В процессе проведения исследований в связи с тем, что проба карбонатной марганцевой руды, представленная для испытаний ООО «Радос», оказалась более бедной по содержанию Мп, чем среднее в запасах Усинского месторождения, в первоначально согласованную схему РРС были внесены следующие изменения:
1. На первой стадии РРС выделять не хвосты отвальные, а концентраты с содержанием Мп близким к показателям по ТУ и предусмотренным в схемах ДОФ по обоснованию строительства (ОИ) Усинского ГОКа - 36 и 25% Мп.
2. На второй стадии РРС из хвостов первой стадии выделять промпродукт с содержанием Мп близким к 25% и хвосты РРС отвальные.
Технологическая схема испытаний пробы рядовой карбонатной марганцевой руды Усинского месторождения на технологическом стенде ООО «Радос» в г. Красноярске представлена на рис. 1.
Исследования проводились в августе-сентябре 2007 г. с участием специалистов ЗАО «ЧЕК-СУ.ВК» Никифорова В.В. и Сысо-лятина А.Л.
Исходная технологическая проба крупностью до 300 мм (класса +300 мм около 5%) весом около 2,9 тонны (до отмывки) была продроблена в щековой дробилке до 100 мм. В связи с наличием в руде незначительного количества (<5%) глинистых фракций, фрагментов почвы и других примазок, пробу подвергли отмывке от них. После этого пробу просеяли по классам крупности -100+40; -40+10 и -10 мм, а в классе -100+40 мм определили относительный выход плитняковой фракции крупностью до 150 мм.
Гранулометрический состав технологических проб для РРС и не-сепарационного класса крупностью -10 мм приведен в табл. 1.
Рис. 1. Технологическая схема испытаний рядовой руды
Наименование пробы Классы крупности, мм Выход класса +100 мм в классе +40 мм
100+40 -40+10 -10
Рядовая руда, выход % 77,6 10,6 11,8 28,6%
Несепарационный для РРС материал, крупностью -10 мм весом 330 кг с содержанием Мп -20,06% был направлен для дальнейших исследований в институт ОАО «Уралмеханобр» (г. Екатеринбург).
По относительному выходу крупнокускового +40мм класса исследуемая проба марганцевой карбонатной руды является благоприятной для покусковой сепарации методом РРС.
Выполненные специалистами ООО «Радос» предварительные исследований контрастности по признакам разделения в РРС, связанным с содержанием Мп показали возможность эффективного ведения процесса. В шести фракциях разделения опытных образцов пробы минимальное содержание Мп в хвостах РРС составило около 2,7%, максимальное - в концентрате РРС - 31,44% при показателях его выхода около 48%, а извлечения - около 80%.
Вместе с тем показатели разделения данной пробы руды выявили отсутствие в ней богатых фракций с содержанием Мп - 40% и более, что уточнило поставленную для РРС технологическую задачу: выделение концентратов и промпродуктов на уровне соответственно 30-35 и 20-25% Мп.
Опытно-промышленные испытания классов пробы -100+40 и -40+10 мм проводились раздельно на рентгенорадиометрическом сепараторе СФР-2-150, являющимся полным аналогом промышленных сепараторов, выпускаемым ООО «Радос» по ТУ 3132-01505820239-2001, и предназначенным для сортировки руд в крупности от 10 до 200 мм.
В настоящее время ООО «Радос» производит 3-4 основных модификации сепараторов для РРС сортируемых материалов в крупности от 10 до 300 мм.
Полученные после РРС продукты разделения взвешивались с участием специалистов ЗАО «ЧЕК-СУ.ВК», после чего из них отбирались представительные пробы для производства химанализов.
Результаты испытаний и технологические показатели РРС пробы карбонатной руды приведены в табл. 2.
Согласно технологической схеме испытаний (рис. 1) в табл. 2 приведены следующие продукты РРС по классам крупности:
- концентраты после 1-ой стадии сепарации;
- промпродукты - концентраты И-ой стадии РРС;
- хвосты - хвосты отвальные после II стадии РРС;
- просыпь РРС - это фактически класс -10 мм, выделяемый перед РРС на прутковом грохоте.
Наличие просыпей крупностью -10 мм в кусковых классах питания РРС в незначительных объемах по выходам (от 2,9 до 8,7%) объясняется их остатками при грохочении исходной пробы по классу 10 мм и за счет вновь образованной мелочи в процессах РРС и перегрузок. Массовые доли Мп и других компонентов конечных продуктов РРС (концентратов I стадии, промпродуктов и хвостов II стадии) определялись в Западно-Сибирском испытательном центре в г. Новокузнецке.
По результатам проведенных опытно-промышленных испытаний пробы карбонатной марганцевой руды Усинского месторождения в г. Красноярске специалистами ЗАО «ЧЕК-СУ.ВК» и ООО «Радос» выполнена оценка сравнительной технологической эффективности РРС по классам крупности.
Класс крупности -20+10 мм в связи с известной на практике неэкономичностью его отдельной РРС подвергался переработке совместно с классом -40+20 мм. Затем из продуктов РРС крупностью -40+10 мм (концентратов I стадии, промпродуктов II стадии и хвостов II стадии) грохочением были выделены классы -40+20 и -20+10 мм и выполнен их химанализ.
Для оценки сравнительной технологической эффективности РРС по классам крупности +40; -40+10; -40+20 и -20+10 мм приняты сопоставимые по условиям относительные показатели выходов и извлечений Мп в продукты РРС. Технологические показатели по концентратам I стадии и промпродуктам II стадии приняты по сумме этих двух продуктов, намеченных для выплавки ферросплавов на основе марганца. Технологические показатели эффективности РРС приведены в таблице.
Анализ сравнительной технологической эффективности РРС по классам крупности карбонатной руды Усинского месторождения показывает:
1. Крупнокусковые фракции руды (+40 мм) имеют наименьшее содержание Мп в исходном, а их РРС обеспечивает более высокие показатели по выходу товарных продуктов,
328
Таблица 2
Результаты испытаний и технологические показатели РРС пробы рядовой руды *
Класс, мм (относит. выход, у, %) Наименование продуктов Масса, кг Выход, % Распределение основных компонентов, % (содержания) Извлечение Мп, % Шифр пробы (хим. анализ)
Мп МпО Мп02 Feобщ. Fe2Oз 8ІО2 Р2О5 803
-100+40 Концентрат 482 22,9 31,44 17,82 27,86 3,84 5,49 11,33 0,52 0,25 56,5 5170
(У ~ 77,6) Промпродукт 216 10,2 22,57 12,7 20,12 4,48 6,41 16,93 0,52 0,75 18,1 5591
Хвосты 1409 66,9 4,85 4,69 1,90 1,39 1,99 13,48 0,22 0,25 25,4 5592
Исходный 2107 100,0 12,75 8,51 9,70 2,27 3,24 13,34 0,32 0,30 100,0
Просыпь РРС 62 — 19,75 2,27 28,44 4,57 6,54 32,04 0,65 0,75 — 5593
Итого: (баланс) 2169 — 12,95 8,33 10,23 2,33 3,33 13,87 0,33 0,31 —
-40+10 Концентрат 54 19,7 35,66 11,86 41,85 4,05 5,79 14,77 0,58 0,25 41,2 5169
(У ~ Промпродукт 21 7,7 29,58 9,29 35,37 4,46 6,38 17,30 0,66 0,25 13,3 5596
10,6) Хвосты 197 72,5 10,76 6,49 9,06 2,24 3,20 22,37 0,33 0,75 45,5 5599
Исходный 272 100,0 17,14 7,77 17,58 2,77 3,96 20,47 0,40 0,61 100,0
1 -40+20 Концентрат 42 20,2 31,37 10,06 37,26 4,85 6,94 14,17 0,61 0,75 45,6 5594
ю (У ~ Промпродукт 16 7,7 28,33 12,63 29,31 4,07 5,82 16,92 0,59 0,50 15,7 5597
о 7,4) Хвосты 150 72,1 7,47 5,38 5,22 1,96 2,80 21,77 0,24 0,38 38,7 5600
+ о Исходный 208 100,0 13,90 6,88 13,55 2,71 3,87 19,86 0,34 0,46 100,0
1 о -20+10 Концентрат 12 18,8 36,12 11,34 43,21 4,78 6,84 13,84 0,65 0,88 32,8 5595
ей £ (У ~ Промпродукт 5 7,8 33,73 10,04 40,58 4,50 6,44 15,92 0,65 0,38 12,7 5598
2,3) Хвосты 47 73,4 15,36 7,16 15,51 2,80 4,00 23,39 0,38 0,50 54,5 5601
Исходный 64 100,0 20,70 8,17 22,67 3,30 4,72 21,01 0,45 0,56 100,0
329
-10+0 (У ~ 0,09) Просыпь РРС 26 17,78 5,39 21,53 4,02 5,75 29,47 0,61 0,25 5602
Итого: -40+10 (баланс) 298 16,39 7,38 16,86 2,86 4,09 20,72 0,39 0,53 —
-10+0 (у ~ 11,8) Несортируемая часть (после грохочения) 330 20,06 7,55 22,46 4,78 6,84 23,88 0,65 0,63 5388
-100+0 (у = 100) Исходная проба (баланс) 2797 100,0 14,16 8,14 12,38 2,68 3,82 15,78 0,37 0,37 100,0
• - Масса класса +100 мм в технологической пробе рядовой руды (до дробления этого класса) составила 800кг (28,6% от
всей пробы)
Таблица 3
Класс
Технологические показатели РРС по классам крупности
крупности, Исходная на РРС Концентрат + промпродукт Хвосты
У а £ Уотн Р £отн р/ а Уотн 0 £отн 0/а
+40 100,0 12,75 100,0 33,10 28,72 74,55 2,252 66,90 4,85 25,45 0,38
-40+10 100,0 16,49 100,0 27,50 31,60 52,70 1,916 72,50 10,76 47,30 0,652
-40+20 100,0 13,89 100,0 27,84 30,52 61,18 2,197 72,16 7,47 38,82 0,538
-20+10 100,0 20,65 100,0 26,38 35,42 45,25 1,715 73,62 15,36 54,75 0,743
извлечению в них Мп, степени его концентрации (обогащения) и наименьшие потери в хвосты, чем остальные классы крупности.
2. Класс -40+20 мм незначительно превосходит класс +40мм по качеству исходного, имеет близкую к нему степень обогащения, но более низкий выход и извлечение Мп в товарные продукты и более высокое содержание Мп в хвостах РРС.
3. Класс -20+10 мм наиболее богатый по содержанию Мп в исходном (выше, чем в классе +40 мм в 1,62 раза) характеризуется наименьшим выходом и извлечением Мп в товарные продукты, более низкой степенью концентрации Мп и очень значительными потерями его в хвосты РРС (е=54,75% при 0 = 15,36% Мп).
Вместе с этим необходимо отметить, что при РРС класса -20+10мм карбонатной руды достигается значительно более высокая степень обогащения Мп - 1,715, чем при традиционном процессе отсадки подобных классов крупности, в том числе:
- по регламенту ВИМСа 2003 г. при 2-х стадиальной отсадке класса -20+0,5мм с перечисткой хвостов 1-й стадии - 1,137;
- по исходным данным к обоснованию инвестиций ОАО «Урал-механобр» 2007 г. при отсадке класса -20+10 мм - 1,275.
Технологическая эффективность РРС по сравнению с отсадкой карбонатного марганцевого сырья в крупности +10 мм в части степени концентрации Мп и повышения его качества в товарных концентратах очевидна.
Экономическую целесообразность применения РРС для классов -20 мм марганцевых руд необходимо рассчитывать с учетом производительности и стоимости сепараторов, а также с учетом суммарных технологических и технико-экономических показателей переработки сырья на стадиях его обогатительного и металлургического (ферросплавного) переделов.
С учетом недостаточной технологической эффективности РРС класса -20+10 мм и низкой производительности сепарации в этой крупности, ООО «Радос» предлагает в Исходных данных для проекта строительства Усинского ГОКа проводить РРС в крупности -100+50 и -50+20 мм в две стадии с выделением на 1-й стадии отвальных хвостов, на П-й - концентрата и промпродукта. Такая схема РРС предусмотрена в «ТЭО кондиций» и «Обосновании инвестиций в строительство Усинского ГОКа».
На основании выполненных испытаний ООО «Радос» уточнил технологическую схему (рис. 2) и выполнил детальный расчет
Товарнв* рул (+20мм)
Рис. 2. Технологическая схема РРС карбонатной марганцевой руды Усинского месторождения (предполагаемая)
необходимого числа рентгенорадиометрических сепараторов СРФ4-100 к регламенту проекта «Строительство Усинского ГОКа» для переработки 1,1 млн т карбонатной марганцевой руды в год.
Проведенные в августе-сентябре 2007 г. ООО «Радос» исследования по обогащению пробы карбонатной марганцевой руды Усин-ского месторождения на опытно-промышленном сепараторе СРФ2-150, являющимся полным аналогом промышленных сепараторов (ТУ 3132-015-05820239-2001) показали:
1. Возможность эффективного обогащения карбонатных руд в крупности от 20 до 100 мм с высокими технологическими показателями и получением товарных концентратов РРС с содержанием Мп более 25 и 30%.
2. Целесообразность использования выполненных в отчете ООО «Радос» исходных данных по расчету необходимого числа сепараторов в проекте строительства Усинского ГОКа.
Полученные на технологическом стенде ООО «Радос» в г. Красноярске карбонатные марганцевые концентраты рентгенорадиометрической сепарации с содержаниями Мп от 22,57 до 35,66%, общим весом около 0,7 тонны направлены в институт ЦНИИчермет имени И.П. Бардина для их металлургической оценки в производстве ферросплавов на основе марганца.
Fedorov Y. O., Nikiforov V. V., Potapenko M. V., Litvinenko A.P., Sisolyatin A.L.
EVALUATION OF EFFECTIVENESS OF X-RAY RADIOMETRIC SEPARATION (XRS) OF CARBONATE BLACK-IRON ORE OF USINSKOE DEPOSIT
The technological scheme of XRS of carbonate black-iron ore of Usinskoe deposit is corrected on the base of carried out tests. A detailed calculation of required number of X-ray radiometric separation SRF4-100 for regulations of project “Construction of Usinskoe mining and concentration complex” is completed.
Key words: X-ray radiometric separation, carbonate black-iron ore.
— Коротко об авторах ---------------------
Федоров Ю.О. - ООО «Радос», г. Красноярск, Никифоров В.В., Потапенко М.В., Литвиненко А.П., Сысолятин А.Л. - ЗАО «ЧЕК-СУ.ВК», г. Москва.
