CC BY
77
© В.М. Авдохин, Ле Ван Тхань, 2002
УДК 622.7
В.М. Авдохин, Ле Ван Тхань
ПЕРСПЕКТИВЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕВОШПАТОВОГО СЫРЬЯ ВЬЕТНАМА
I остоянно возрастающие I масштабы и темпы разви-
• тия народного хозяйства Вьетнама предопределяют рост потребности ряда отраслей промышленности в полевошпатовом сырье, являющемся природным источником кремнезема, глинозема и окислов щелочных металлов.
Каждая разновидность полевых шпатов имеет свой круг промышленного применения:
• калиевые полевые шпаты (ортоклаз, микроклин, санидин) используют в электрокерамиче-ской, электродной, абразивной и фарфоро-фаянсовой промышленности. Калиевый модуль (отношение К2О^2О) является основным параметром, характеризующим полевошпатовые концентраты. Для фарфоро-фаянсо-вой промышленности этот модуль установлен 2:1. Но для ряда производств, в частности изготовления высоковольтного фарфора, необходимы шпаты, максимально близкие к чистым калиевым (с модулем не менее 4:1, что соответствует 80 % ортоклазовой составляющей) [1];
• калий-натриевое сырье с калиевым модулем не менее 0,9
Таблица 1
используют для строительной керамики;
• натриевое сырье с ненормированным калиевым модулем используют для стекольной промышленности, производства эмалей и изделий типа стекловидного фарфора;
• кальциевые полевые шпаты, представленные плагиоклазами более высоких номеров, имеют ограниченное практическое применение и их присутствие в полевошпатовых концентратах нежелательно.
По крупности полевошпатовую и кварц-полевошпатовую продукцию подразделяют на тонкую молочную с размером частиц менее 0,063 мм, молочную с размером частиц менее 1,25 мм и кусковую с размером частиц 20-200 мм [2].
К полевошпатовому сырью относятся интрузивные, эффузивные, осадочные неизмененные и измененные кислые, а также частично средние и основные алюмо-силикатные породы полевошпатового сиениты- кварц-
полевошпатового (пегма-титы, граниты, пески и т. д.), серицит-(полевошпат)-кварцевого (сланцы, вторичные кварциты), каолинит-
полевошпат-кварцевого (пески, щелочные каолины, вторичные кварциты), нефелин- полевошпатового (нефелиновые сиениты, щелочные пегматиты) состава, которые могут быть использованы без обогащения или в качестве технологического сырья той или иной отрасли промышленности [1].
В баланс основных запасов полевошпатового сырья СРВ включены 12 месторождений с общими запасами 59 млн т. Характеристики запасов полевошпатового сырья главных месторождений северного Вьетнама приведены в табл. 1 [3].
Руды месторождений Фай-ха Йенбаи, Шонман Лаокай, Ванбан Лаокай имеют чистые минералы и не требуют глубокого обогащения. В настоящее время месторождения разрабатываются, и руды после ручной разборки направляются в промышленность.
Месторождения Дойдао и Мо-гот находятся в области Виньфу на юго-западе Вьетнама в 120 км к северо-западу от столицы Ханоя и являются одними из главных месторождений полевых шпатов во Вьетнаме. Подтвержденные запасы кварцевого полевого шпата и каолинов составляют более 28 млн т. Руды данных месторождений имеют сложный минеральный состав, содержат слюду от 5 до 7 %, кварц от 20 до 30 %, гранат, турмалин, дистен и др. (табл. 2) и требуют более сложной технологической схемы для переработки. Поэтому задачей настоящего ис-
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАПАСОВ ПОЛЕВОШПАТОВОГО СЫРЬЯ ВЬЕТНАМА
Месторо- ждение Минеральный состав Химический состав, % Запасы, тыс. т
Фай-ха Йенбаи Микроклин, слюды, кварц, гранат, дистен SiO2 > 73; Fe2Oз < 0.8; K2O + Na2O > 8; AІ2 O 3>14 1350
Шонман Лаокай Калиевый шпат, плагиоклаз, мусковит, биотит, кварц, турмалин, эпидот SiO2:73; Fe20з:0.57 - 0,85; ^13,6; Na20:0,9; AІ2 O з>14 730,02
Ванбан Лаокай Гранит, слюды, кварц, биотит, калиевый шпат, плагиоклаз SiO2:73; Fe20з:0.34 - 0,55; ^ + +Na2O:8,09-9,81; AІ2 O 3 = 15,32-18,36 по категории С1+С2 =213,66
Могот Тхан-шон Ортоклаз, микроклин, мусковит, биотит, турмалин, альбит Si02:68-70; Fe2Oз:до1,7; ^:2,5-3; Na2O: 4,5-6,1; AІ2 O 3:16, СaO: 0.5-1 23000
Доидао Тхачь- хоан Альбит, ортоклаз, мусковит, цин-нвальдит, маргарит, гранат, дистен SiO2:72-74,6; Fe2Oз:до1; ^0,9-1,53; CaО: 1,1-1,5;Na2O:5,65-6,55; AІ2 O з=13,3-16,4 5000
Таблица 2
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ИСХОДНОЙ РУДЫ
Минералы Содержание, % Удельная магнитная восприимчивость х10-7 Удельное сопротивление, Ом-м
Альбит 42 - -
Анортоклаз 26 - -
Кварц 22 1-3 1012-1017
Слюды 5,3 1-12 1010
Кальциевые мине- 1,5 - -
ралы
Г ранат 0,6 35-160 -
Другие минералы 2,6 - -
Итого 100
следования являлась разработка эффективной малооперационной технологии их обогащения.
Для решения этой задачи в первую очередь необходимо наиболее полное изучение вещественного состава минеральных руд и технологических свойств минералов, что является определяющим при выборе процессов обогащения и составления технологической схемы.
Исходным сырьем для исследования характеристик минерального и химического состава руд служили пробы полевых шпатов месторождения Дойдао Тхач-хоан (Виньфу, Вьетнам). Схема подготовки проб для анализа приведена на рис. 1.
В качестве основных методов оценки вещественного состава полевых шпатов применяются химические методы исследова-
ния и современный рентгенофазовый анализ, обеспечивающий диагностику всех раскристалли-зованных минеральных фаз, присутствующих в пробе и количественную оценку их содержания. Качественный фазовой анализ пробы проводится для определения минеральных фаз, минеральной ассоциации в руде или технологическом продукте.
Рентгенофазовый анализ пробы полевых шпатов месторождения Дойдао проводился на установке SIEMENS D5000 X-Ray Lab.
Результаты рентгенофазового анализа показали, что полевошпатовые руды месторождения Дой-дао включают следующие основные минералы:
• Альбит: NaAlSi3O8 (коор-
динаты полос поглощения 14,9; 22,1; 23; 23,5; 24,2 и т.д.).
• Анортоклаз: (№,К)^3А1) Ов
• Кварц: SiO2 (координаты полос поглощения 21,3; 22,8; 36,8; 39,5; 55; 60 и т. д.).
• Мусковит -2М1: КА12^зА1)Ою(ОНЛ2.
• Мусковит -3Т:
(№, КХА1,Мд^е)2^з.1А10.9)Ою(ОН)2
(координаты полос поглощения 5; 17,8; 26.9; 35,6; 45,3 и т.д.).
• Циннвальдит -1М:
К(А1 Fe и)(А^э)О10(ОН^.
• Маргарит -2М1: СаА12(А^2)Ою(ОН)2.
• Калиевые и магниевые алю-мосили каты: К(А1, Мд)2.04^3.34АЬ.6)
Большинство минеральных примесей в руде характеризуется положительным значением удельной магнитной восприимчивости, что предопределяет возможность применения магнитной сепарации для их выделения. Рентгенофазовый анализ пробы продукта магнитной сепарации показал, что в магнитную фракцию переходят мусковит-3Т; мусковит- 2М1; калиевые и магниевые алюмосиликаты.
Для выделения свободного кварца можно применить электрическую сепарацию, поскольку имеется различие в величине удельного сопротивления.
Присутствие в руде четырех разновидностей слюды осложняет флотационный процесс при их выделении. Характеристики фло-тируемости биотита и мусковита различны по диапазону значений рН, времени флотации и времени контакта с собирателем [4, 5].
Технология обогащения
Фракционный состав пробы исходной полевошпатовой руды месторождения Дойдао приведен в табл. 3. Результаты анализа фракционного состава показывают, что функции распределения четырех основных компонентов имеют различный характер, руда характеризуется высоким содержанием полевого шпата (68 %) и минеральных примесей, низкой контрастностью и может быть отнесена к категории труднообога-тимых.
Рис. 1. Схема подготовки проб для выполнения минералогического и химического анализов.
Таблица 3
ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ ИСХОДНОЙ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДОЙДАО
Классы, мм Выход, % Распределение компонентов, %
SiO2 К2О+ ^2О Al2O3 Fe2O3
Р є Р є Р є Р є
+2,00 2,o 46,6 1,2 5,8 1,6 28,9 4,o 4,9 17,o7
-2,0+1,0 21,8 74,1 21,8 7,1 21,3 12,4 19,1 o,45 17,96
-1,0+0,50 23,7 77,8 24,9 6,7 21,9 12,6 21,1 o,42 18,23
-0,50+0,25 18,2 73,6 18,1 7,3 18,4 15,4 19,9 o,41 13,66
-0,25+0,10 16,3 73,9 16,3 7,7 17,2 14,6 16,9 o,52 15,52
-0,10+0,071 io,3 73,3 1 o,2 7,9 11,2 14,9 1o,9 o,54 1o,22
-0,071 7,7 72,4 7,5 8,o 8,5 15,o 8,2 o,52 7,34
Итого ioo 74,1 1 oo,o 7,3 1oo 14,1 1oo,o o,55 1oo,oo
Таблица 4
БАЛАНС ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОДУКТАМ ОБОГАЩЕНИЯ ПО РАЗНЫМ ВАРИАНТАМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Продукт Выход, % Содержание SiO2,% Извлечение Содержание Fe2O3, % Извлечение Содержание, K20+Na20, % Извлечение
I - вариант
Слюда 2,1 46,6 1,3 4,62 17,7 5,9 1,7
Кварц 18,4 95,8 23,7 o,21 7,1 2,2 5,5
Полевошпатовый 71, 74,6 71,5 o,19 24,5 9,1 88,3
Отходы 8,5 3o,7 3,5 3,27 5o,7 3,8 4,5
Исходная руда 1 oo,oo 74,1 1 oo,oo o,55 1oo,o 7,3 1oo,o
II- вариант
Слюда 2,1 46,57 1,33 4,62 17,7 5,9 1,7
Кварц 25,3 94,56 32,25 o,2o 9,2 2,1 7,2
Полевошпатовый 63,3 73,24 62,58 o,17 19,9 9,9 85,7
Отходы 9,3 3o,77 3,85 3,17 53,5 4,2 5,4
Исходная руда 1 oo,oo 74,13 1 oo,oo o,55 1oo,o 7,3 1oo,o
Отличительной особенностью руды является то, что слюда сосредоточена в классе крупнее +2,5 мм. Поэтому методом грохочения можно выделить этот продукт и получить крупнофракционный слюдяной концентрат хорошего качества. Крупные фракции мусковита высоко ценятся на международном рынке.
На основании исследований минерального, химического, гранулометрического составов и обо-гатимости полевых шпатов месторождения Тхач-хоан разработаны два варианта технологической схемы их обогащения (рис. 2, 3).
Технологическая схема включает операции дробления в щеко-вых и конусных дробилках до 25 (30)-0 мм. Дробленый материал су-
шится во вращающейся барабанной печи до влажности 1 %. Мелкое дробление предполагается в двухвалковых дробилках. Затем следует операция грохочения для выделения крупной фракции слюдяного концентрата.
Различие между двумя вариантами технологии заключается в применении сухого или мокрого метода обогащения, на конечных стадиях.
По первому варианту (рис. 2) применения сухого метода дробленый материал измельчается до 1,25(3) мм в валковых дробилках или стержневой мельнице. Материал крупностью -1,25(3) мм обеспыливается в центробежных воздушных классификаторах с выводом в пылевой продукт частиц с
размерами менее 20-40 мкм и поступает на магнитную сепарацию.
Операция магнитной сепарации предполагается в три стадии. Первая стадия предназначена для извлечения сильномагнитных минералов (магнетит и др.) и аппаратного железа в слабомагнитном поле напряженностью Н = 80-100 кА/м.
Во второй стадии предусматривается отделение ильменита, биотита, маргарита, циннвальди-та, роговых обманок, гематита и частично мусковитов при напряженности магнитного поля Н = 1000-1100 кА/м.
Контрольная операция предназначена для выделения слабомагнитных минералов: эпидота; сфе-на; мусковита; турмалина, а также
Рис. 3. Технологическая схема обогащения полевых шпатов по первому варианту
Рис. 4. Технологическая схема обогащения полевых шпатов по второму варианту
ожелезненных полевых шпатов при максимальной напряженности магнитного поля Н до 1300 кА/м.
Выделение частично свободного кварца осуществляется методом коронирующей электрической сепарации в двух циклах. Первая операция является основной электрической сепарацией, а вторая -контрольная.
По второму варианту (рис. 3) технологическая схема включает мокрый метод флотации полевых шпатов из продукта контрольной магнитной сепарации с получением полевошпатового и кварцевого концентратов. Расход реагентов при флотации составили: АНП - 400 г/т; НF - 450 г/т; с регулированием рН среды 2,5-3 добавкой НС1; время флотации 12 мин.
В результате лабораторных испытаний технологии комплекс-
ного обогащения кварцевополевошпатового сырья месторождения Дойдао были получены три концентрата - слюдяной, кварцевый и полевошпатовый.
Балансы основных элементов по продуктам обогащения по вариантам приведены в табл. 4.
По первому варианту схемы получен полевошпатовый концентрат с содержанием двуокиси натрия и калия 9,1 % при извлечении 88,3 %.
По второму варианту схемы получен полевошпатовый концентрат с содержанием суммы двух-окиси натрия и калия 9,9 %, при извлечении 80,6 %. Потери со шламами составляют 6,4 %.
Анализ полученных результатов позволяет считать, что испытанная технология является высокоэффективной. Одно из основных ее достоинств заключается в вы-
сокой степени комплексности использования минерального сырья.
В зависимости от характеристик полезных компонентов в кварцево-полевошпатовом сырье месторождения Дойдао и состояния промышленности можно принять любой из двух вариантов для внедрения на новой обогатительной фабрике.
В настоящее время с учетом ряда технологических, экономических и экологических факторов наиболее рациональной технологической схемой обогащения сырья месторождения Дойдао, можно считать первый вариант сухого обогащения, включающий в качестве основных обогатительных процессов грохочение, магнитную сепарацию и электрическую сепарацию. При этом содержание суммы двухокиси калия и натрия в
полевошпатовом концентрате достигает 9,1 %, содержание Fe2Oз -0,19%; содержание SiO2 - 74,56 %.
Выводы
Полевые шпаты играют важную роль в развитии народного хозяйства Вьетнама, при этом Виньфу бассейн может обеспечить полевошпатовым сырьем различные отрасли промышленности на несколько десятков лет вперед.
Изучение современных требований потребляющей промышленности показывает, что полевошпатовое сырье месторождения Дойдао может использоваться для строительной керамики, стекольной промышленности, производства эмалей и изделий типа стекловидного фарфора и др.
Технология обогащения полевых шпатов месторождения
Дойдао должна решить следующие задачи: удаление мине-
ральных примесей и отделение кварца от полевых шпатов. Рекомендуется применение сухой технологии обогащения с использованием грохочения для выделения крупной фракции слюды, магнитной и электрической сепарации для получения кварцевого и полевошпатового концентрата I сорта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ревнивцев В.И. Обогащение полевых шпатов и кварца, -М.: Недра, 1970.
2. Остапенко П.Е. Технологическая оценка минерального сырья, нерудное сырье. - Л.: Наука, 1995.
3. Ле Ван Тхань, Нгуен Ван Хань, Нгуен Дык Ки. Исследование оценки качества и экономической сырьевой базы полевых шпатов в СРВ, Ханой, 1999.
4. Малинович Г.И. Разработка эффективных схем обогащения слюдяных руд с целью извлечения мелкоразмерных фракций: Дис. канд. техн. наук. - Иркутск, 1981.
5. Какорин А.И. Исследование процесса коллективной и селективной флотации минералов группы слюд катионным собирателем. Дис. Канд. техн. наук. - Л., 1968.
6. Загайнов В.Г. Исследование и разработка оптимальных режимов флотации мусковита и полевых шпатов. Дис. Канд. техн. наук. - М., 1980.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------------------------
Авдохин Виктор Михайлович - профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой «Обогащение полезных ископаемых», Московский государственный горный университет.
Ле Ван Тхань, - аспирант, Московский государственный горный университет.
