CC BY
21Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 188-191 Transactions of the Ко1а Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 188-191
Научная статья
УДК 622.7:553.493.34(571.51)
doi:10.37614/2949-1215.2023.14.1.033
ОЦЕНКА КОМПЛЕКСА ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ БЕДНЫХ ОТВАЛОВ ПЕРЕРАБОТКИ СПОДУМЕНСОДЕРЖАЩИХ РУД
Дмитрий Владимирович Наумов1, Александр Васильевич Курков2, Светлана Ивановна Ануфриева3, Игорь Владимирович Чепрасов4, Николай Тихонович Ворогушин5
12,3, 4Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья имени Н. М. Федоровского, Москва, Россия
5«Управляющая компания "Сибирские минералы"», Москва, Россия
1naumov@vims-geo.ru
2kurkov@vims-geo.ru
3anufrieva@vims-geo.ru
4cheprasov@vims-geo.ru
5vorogushin@gmail.com
Аннотация
Приведены результаты вещественного состава исходной пробы отвалов Завитинского месторождения и технологических исследований физическими методами обогащения: сухое гравитационное обогащение (технология «Сепаир»); крупнокусковое, тяжелосредное обогащение; сухая магнитная сепарация; гравитационные методы обогащения. Показана перспективность тяжелосреднего обогащения для получения сподуменового 6 %-го (LÍ2O) концентрата. Приведен укрупненный расчет себестоимости переработки 1 млн т отвалов. Ключевые слова:
литий, сподумен, физические методы, тяжелосредное обогащение Для цитирования:
Оценка комплекса физических методов обогащения бедных отвалов переработки сподуменсодержащих руд / Д. В. Наумов [и др.] // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 188-191. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.1.033
Original article
ASSESSMENT OF PHYSICAL METHODS OF ENRICHMENT OF POOR SPODUMENE-CONTAINING ORE TAILINGS
Dmitry V. Naumov1, Alexander V. Kurkov2, Svetlana I. Anufrieva3, Igor V. Cheprasov4, Nikolai T. Vorogushin5
12 3 4N. M. Fedorovsky All-Russian Scientific Research Institute of Mineral Resources, Moscow, Russia
5Siberian Minerals Management Company LLC, Moscow, Russia
1naumov@vims-geo.ru
2kurkov@vims-geo.ru
3anufrieva@vims-geo.ru
4cheprasov@vims-geo.ru
5vorogushin@gmail.com
Abstract
The results of the material composition of the initial sample of Zavitinskoye deposit tailings and technological research by physical methods of enrichment are presented: dry gravity enrichment (Sepair technology); coarse lump, heavy medium enrichment; dry magnetic separation; gravity enrichment methods. The prospects of heavy-medium enrichment for obtaining spodumene 6% (IJ2O) concentrate are shown. An enlarged calculation of the cost of processing 1 million tons of tailings is given. Keywords:
lithium, spodumene, physical methods, heavy-medium enrichment For citation:
Assessment of physical methods of enrichment of poor spodumene-containing ore tailings / D. V. Naumov [et al.] // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 188-191. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.1.033
© Наумов Д. В., Курков А. В., Ануфриева С. И., Чепрасов И. В., Ворогушин Н. Т., 2023 188
Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 188-191. Transactions of the Ко1а Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 188-191.
Введение
В современной промышленности литий является одним из важнейших элементов. Одна из главных областей его использования — производство химических источников тока. Литиевые батареи и аккумуляторы имеют одни из самых высоких энергетических показателей и применяются в большинстве портативных электронных приборов. В СССР специальные геолого-разведочные работы на литий были начаты в 1929 г., в результате на Завитинском месторождении в Забайкалье были утверждены запасы, которые, как отмечалось в 1931 г., могли покрыть многолетнюю мировую потребность лития.
В 1942 г. на Завитинском месторождении началась добыча и переработка литиево-бериллиевой руды. Переработка добываемых открытым способом руд осуществлялась на обогатительной фабрике комбината производительностью в 1,1 млн т руды в год. На ее мощностях достигнуто комплексное извлечение полезных компонентов и, помимо основного литиевого, извлекались бериллиевый, танталовый, ниобиевый, оловянный и кварц-полевошпатовый концентраты. Своих лучших экономических показателей Забайкальский ГОК достиг к концу 1970-х — началу 1980-х гг. В 1991 г. было добыто 7,99 тыс. т диоксида лития. На Завитинском месторождении отработано 52 % числящихся балансовых запасов его комплексных руд, однако сложившиеся сложные горно-геологические и гидрологические условия сделали невозможным дальнейшую отработку запасов. Завитинское месторождение было законсервировано в 1997 г. На протяжении сорока лет с 1951 г. формировались отвалы забалансовой руды, которые насчитывают 19 млн т (содержание Li2O ~ 0,3 %). На начальных этапах формирования массива было отмечено, что руда на складе разрушается при воздействии атмосферных осадков и колебаний температуры. Процессами выветривания остаются незатронутыми только кварц и слюда. Мелкий сыпучий материал отвала превращается в глину. Вынесенный из сподумена литий не концентрируется в других минералах, а мигрирует с водами.
В ходе изучения технологических свойств пробы литийсодержащих рудных отвалов Восточно-Завитинского участка общей массой 3 т были проведены следующие работы: 1) изучение вещественного состава; 2) исследования по сухому гравитационному обогащению (технология «Сепаир») [1]; 3) исследования по крупнокусковому обогащению (рентгеноабсорбционный, рентгенорадиометрический, рентгенолюминесцентный, фотометрический методы) [2]; 4) исследования по тяжелосредному обогащению; 5) оценка возможности применения сухой магнитной сепарации; 6) изучение возможности применения гравитационных методов обогащения (винтовая сепарация, высокочастотная отсадка, концентрационный стол, гидроциклонирование); 7) оценка возможности использования декрипитации крупнозернистых сподуменсодержащих продуктов.
При изучении вещественного состава (В. Е. Жукова — ведущий специалист минералогического отдела ФГБУ «ВИМС») установлено, что литийсодержащие рудные отвалы Восточно-Завитинского участка недр представляют собой измененные в различной степени пегматиты и сподуменсодержащие аплиты. В дробленых пробах присутствует значительное количество не содержащих сподумен аплитов и измененных вмещающих пород. Содержание сподумена составляет 2,5 % (таблицы 1, 2). Литий образует собственную минеральную форму — сподумен, в качестве примеси он может присутствовать в слюдах, полевых шпатах, гранате, реже — в турмалине. Вредными компонентами-примесями в сподуменовом концентрате являются SiO2, AhO3, K2O, N2O, FeO, MgO, CaO, F, P2O5, MnO. В отвалах содержится сподумен различной степени изменения — от практически не измененных кристаллов, сохраняющих кристаллографические формы огранки и характерный цвет, до полностью превращенных в агрегат глинистых минералов. Преобладающим является сподумен со средней степенью изменения и сподумен, практически полностью замещенный глинистыми минералами.
Исследования по обогащению методами радиометрической сепарации: рентгенорадиометрическая сепарация (РРС); рентгенолюминесцентная сепарация (РЛС); фотометрическая сепарация (ФМС); рентгеноабсорбционная сепарация (XRT) [2]. При изучении фракционного состава кусковой выборки определены: показатель контрастности по содержанию оксида лития — 1,24 (руда относится к категории высококонтрастных); потенциально возможные технологические показатели разделения выборки — содержание Li2O в концентрате 1,57 % при выходе 9,86 % и извлечении 67,36 %, содержание Li2O в хвостах 0,08 % при выходе 90,14 % и потерях Li2O 32,64 %. В целом анализ кусковой выборки указывает
© Наумов Д. В., Курков А. В., Ануфриева С. И., Чепрасов И. В., Ворогушин Н. Т., 2023
Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 188-191. Transactions of the Ко1а Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 188-191.
на перспективность обогащения методами крупнокусковой сепарации. Метод XRT на полученной пробе работает неэффективно из-за тонкой вкрапленности сподумена, неразличимой детектором сепаратора. По методу РРС в силу незначительного концентрирования оксида лития показатель признака разделения и его эффективность оказались низкими — 0,55 и 0,44 соответственно. Метод РЛС также недостаточно эффективен ввиду низкого показателя признака разделения. Метод ФМС работает недостаточно эффективно из-за близости цветовых разностей сподумена и вмещающих пород.
Таблица 1
Химический состав исходной руды
Компонент Содержание, % Компонент Содержание, %
Li2O 0,14 K2O 2,95
BeO 0,048 CaO 0,68
Nb2O5 0,0077 TiO2 0,12
Ta2O5 0,0027 СГ2О3 0,057
Fe2O3 общ 1,80 MnO 0,15
Na2O 2,90 Fe2O3 1,58
MgO 0,29 CuO 0,011
AI2O3 13,40 ZnO 0,013
SiO2 68,90 Rb2O 0,063
P2O5 0,18 SrO 0,016
SO3 0,36 BaO 0,054
Таблица 2
Минеральный состав исходной руды
Минерал Содержание, %
Плагиоклаз 43
Кварц 32
Калиевый полевой шпат 12
Слюды (биотит, мусковит, иллит) 9
Сподумен 2,5
Хлорит 1
Прочие: турмалин, глинистые минералы, гранат, апатит, пирит 0,5
Сумма 100
Исследования по технологии пневматической сепарации «Сепаир» [1] и по обогащению с применением высокочастотной отсадки показали неудовлетворительное качество концентрата (содержание Li2O — 0,19-0,21 % при содержании в исходной пробе 0,15 %) и высокое содержание лития (0,12-0,14 %) в хвостовых продуктах.
В ходе проведения технологических исследований обогащения физическими методами с использованием сухой магнитной сепарации, концентрационного стола, винтовых сепаратора и шлюза, отсадочной машины, гидроциклона установлено, что ни один из рассматриваемых методов обогащения не позволяет получить хвосты с низким содержанием оксида лития (0,10-0,14 %), а также получить концентрат, пригодный для дальнейшей переработки гидрометаллургическими методами (содержание оксида лития более 1 %). В то же время магнитная сепарация и обогащение на концентрационном столе могут быть использованы в качестве доводочных операций сподуменового концентрата, полученного методом тяжелосредной сепарации, для получения тантал-ниобиевых продуктов.
В результате проведенного комплекса технологических исследований определено, что наиболее эффективным физическим методом обогащения литийсодержащих отвалов Восточно-Завитинского участка недр является тяжелосредная сепарация. Из тяжелой фракции (плотность которой выше 2,8 г/см3 и содержание оксида лития более 3 %) возможно получить высококачественный сподуменовый концентрат с содержанием оксида лития более 6 % с применением магнитной сепарации и декрипитации. Содержание оксида лития в легкой фракции (плотность которой ниже 2,7 г/см3) более чем в два раза ниже, чем содержание в исходной пробе 0,085 и 0,163 % соответственно. Однако доводка промежуточной фракции плотностью
© Наумов Д. В., Курков А. В., Ануфриева С. И., Чепрасов И. В., Ворогушин Н. Т., 2023 190
Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 188-191. Transactions of the Ко1а Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 188-191.
2,7 < p < 2,8 г/см3, а также отсева тяжелосредной сепарации гравитационными и магнитными методами не позволила получить хвосты с низким содержанием оксида лития (0,11-0,14 %) и концентрат, пригодный для дальнейшей переработки гидрометаллургическими методами.
Произведенный укрупненный расчет себестоимости переработки 1 млн т литийсодержащих рудных отвалов Восточно-Завитинского участка недр по принципиальной схеме обогащения показал, что годовые затраты составят 300,2 млн руб. в год, или 36 530 руб. на 1 т объединенного сподуменового концентрата с содержанием оксида лития 5 %.
Список источников
1. Степаненко А. И. Установка пневматической сепарации: Патент на полезную модель № 0078703, 02.06.2008; опубл: 10.12.2008.
2. Мокроусов В. А. Лилеев В. А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М.: Недра, 1979. References
1. Stepanenko A. I. Ustanovkapnevmaticheskoj separacii [Installation of pneumatic separation] : Useful model patent No. 0078703, 02.06.2008; publ. 10.12.2008. (In Russ).
2. Mokrousov V A., Lileev V A. Radiometricheskoe obogashchenie neradioaktivnyh rud [Radiometric Concentration of Non-Radioactive Ores]. Moscow, Nedra, 1979. (In Russ.).
Информация об авторах
Д. В. Наумов — ведущий специалист;
А. В. Курков — главный научный сотрудник — советник генерального директора по технологии, доктор технических наук, профессор;
C. И. Ануфриева — заведующий отделом, кандидат химических наук; И. В. Чепрасов — заместитель заведующего отделом;
H. Т. Ворогушин — главный геолог.
Information about the authors
D. V. Naumov — Lead specialist;
A. V. Kurkov — Chief Researcher—Advisor to Director General on Technology, Doctor of Technical Sciences, Professor; S. I. Anufrieva — Head of Department, Candidate of Sciences in Chemistry;
I. V. Cheprasov — Deputy Head of Department; N. T. Vorogushin — Chief geologist.
Статья поступила в редакцию 01.02.2023; одобрена после рецензирования 13.02.2023; принята к публикации 14.02.2023. The article was submitted 01.02.2023; approved after reviewing 13.02.2023; accepted for publication 14.02.2023.
© Наумов Д. В., Курков А. В., Ануфриева С. И., Чепрасов И. В., Ворогушин Н. Т., 2023
