CC BY
41
переработка й р а^Мбхщбкіш <бггх6|дов
;1||іШІШі$йШШІ
^0 ЯКІМ ріі; ■—-
Повышение эффективности обогащения слабомагнитного сырья на основе применения сепаратов со сверхпроводящими магнитными системами
П. Е. ОСТАПЕНКО ИЖПЕТРОВ О.П.МАЛЮК СЖАНГЕЛОВА В, Д. СИДОРЕНКО И. А ГЕРАСИМЕНКО Е.А. ТИТЛЯНОВ
довременная технология магнитного обогащения минерального сырья является экологически наиболее чистой и поэтому в настоящее время — наиболее перспективной. Однако в технологических схемах обогащения магнитная сепарация применяется преимущественно в процессе переработки сильномагнитных и реже слабомагнитных руд черных металлов. Подавляющее большинство руд цветных, редких, рассеянных металлов, огромные отвалы слабомогнитных руд черных металлов, огромные отвалы слабомагнитных полезных ископаемых с магнитной восприимчивостью минералов на 3-4 порядка меньше восприимчивости компонентов сильномагнитных руд вообще не обогащается магнитными способами, а высокоградиентные сепараторы с индукцией 1,2-1,7 Тл используются в практике их переработки очень редко.
В то же время эффективность и практическая применяемость высокоградиентной магнитной сепарации для переработки различных видов минерального сырья (руды черных, цветных, редких и рассеянных металлов, нерудное и техногенное сырье) резко снижаются при магнитной восприим-чивоставыделяемых минералов менее (10-30) 10~ м *кг“ и при обогащении материала крупностью 10-20 мкм.
Даже при обогащении окисленных железных руд крупностью -10 мкм при индукции 2.0Тл извлечение Ре в магнитную фракцию при различной скорости фильтрации через ферромагнитную матрицу составляет 58,4-64,7% (табл.1).
Таблица 1
ПОКАЗАТЕЛИ ОБОГАЩЕНИЯ ОГИСЛЕННОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ КЛАССА МИНУС 10 МКМ
Скоро- сть фильт- рации, м/с Продукт Выход, % Массовая доля Ре, % Извлечение Ре, % Эффек- тив- ность обога- щения, %
магнитный немагнит исходный 55,3 100.0 43,6 64,7 35,3 100,0 20.0 ;
0,15 магнитный немагнит- ный исходный 54.0 46.0 100.0 43,7 29.6 37,3 63,2 36,8 100,0 19,7
0.17 магнитный немагнит- ный ИСХОДНЫЙ 51,1 100.0 .44,0 30.3 37.3 60.3 39,7 100.0 19,6
0.19 магнитный немагнит- ный исходный 50.0 50.0 100.0 44.1 30.5 37,3 59,1 40,9 100,0 19.5
0.21 ill магнитный немагнит- ный исходный 49,3 50,7 100,0 44.2 30,6 37.3 58,4 41,6 100,0 19.5
При обогащении более слабомагнитных компанентов (например, минералов редкометалльных руд) извлечение оказывается значительно меньше. На рис. I при-дставлены показатели магнитной сепарации лопаритов Ловозерского ГОКа различ-
ных классов крупность (магнитная восприимчивость 10“® м3-кг'1). Из результатов проведенных исследований следует, что извлечение классов крупность лопарита -15+10 мкм и -10 мкм при уровне индукции в существующих промышленных магнитных сепараторах (1,7-1,9 Тл) находится на уровне соответственно 30% и 12%.
ДОПУСТИМЫЙ УР0*£Нк
Магнитке* кяцумция к мючсй юне . Тл
Рис. 1, Зависимослть различных классов крупности лопа-рита в магнитных продукт от индукции в рабочей зоне сверхпроводящего соленоида.
Питание-узкоклассифицированный лопарит.
В рабочей зоне этих сепараторов величина градиента магнитного поля ограничена насыченной намагниченностью ферро-заполнетеля и предельным радиусом кривизны поверхности его элементов. Внешнее поле также ограничено насыщенной намагниченностью материала или потребляемой мощностью обычной электромагнитной системы. Расход электроэнергии осоставляет обычно 0,5-2,3 кВт.ч/т питания, причем значительное улучшение этих показателей при обычной магинтной системе пока бесперспективно.
Повышение эффективности извлечения и разделения слабомагнитных тонких минералов можен быть достигнуто лишь за счет увеличения магнитного поля в рабочей зоне сепарации, а это в настоящее время возможно лишь но основе использова-
ния сверхпроводящих магнитных системах.
Результаты исследований, проведенных авторами, показывают, что направления реального использования сверх проводниковых магнитных сепараторов при обогащении слабомагнитного сырья различного типа могут быть следующие:
• глубокая очистка от магнитных (главным образом железосодержа-цих примесей) каолинов, кварцпо-левошпатового сырья, стеклопе-сков и т.д.;
• переработка тонкоизмельченных руд и продуктов обогащения редких, рассеянных и др. металлов с целью выделения в магнитную фракцию ценных компонентов для их последующей доводки;
• селективное разделение слабома-гинтынх и немагнитных минералов в полях высокой индукции с получением готовых концентратов или продуктов с высоким содержанием металлов.
На разработанном в г.Кривой Рог сверхпроводниковом сепараторе СПМА 88/510 для сухого и мокрого режимова разделения при широком диапазоне крупности частиц от 25-0 до 1-0 мм, проведен цикл исследований по обогащению каолинов Просяносвкого месторождения. В табл.2 показаны обобщающие результаты очистки каолинов от железосодержацих примесей с использованием сверхпроводящих магнитных полей, позволяющие судить об ее значительной эффективности.
Таблица 2 РЕЗУЛЬТАТЫ ОЧИСТКИ КАОЛИНОВ
Ис- ход- ных пр-т Магнитный пр-т Немагнитный пр-т Ин- дук- ция, Тл
Массовая доля Fe, % Выход % Массовая доля Ре. % Извлечение Fe, % Выход % Массовая доля Fe. % Извлечение Fe. %
0.74 90.5 95.28 0,07 9;5
0,74 5,2 13,0 91,35 94.8 0,085 8,65 4,5
0,74 5.6 •,12,5: 94 Д 94,8 0,04 :5;4
мической промышленности, а также при производстве мелованной бумаги, где допустимое содержание доли железа составляет не более 0,09%. Следует при этом отметить, что несмотря на кажущуюся сложность сверхпроводящих магнитных систем себестоимость обогащения на сверхпроводниковых сепараторах ниже в 3,5 раза пор сравнению с обычными элегт-ромагнитными сепараторами.
Применение сверпроводимости сепараторов является в настоящее время также единственным методом глубокой очистки кварцполевошпатового сырья от окислов железа. Результаты исследований, приведенные в табл.З показывают, что наиболее полное удаление железа происходит при значении индукции 6,5 Тл, остаточная массовая доля железа при этом составляет 0,157%.
Таблица 3
РЕЗУЛЬТАТЫ ОЧИСТКИ КВАРЦПОЛЕВОШПАТОВОГО СЫРЬЯ
Наиме- нование продукта Условия проведения сепа-ра-ции/спо-соб Индукция, Тл Выход, % Массовая доля, Ре % Извлечение, Ре %
Полевой шпатМаг* нитный Немаг- нитный Сепарация Внутри тепло- верстия. (сухая сепарация) 6,5 ■ 100.0 5.6 ■; 94,4 0,865 8,72 0,4 100,0
Полевой шпатМаг- нитный Немаг- нитный Мокрая сепарация в матрице 3.0 100,0 12,4 87,6 0,87 5,24 0,213 100,0 73,3 25,7
Полевой шпатМаг-:нитный Немагнитный . Мокрая сепарация в мат-рице 100,0 12,4 87,6 0,79 4,92 0,21 100,0 76,8 23,6
Полевой шпатМаг- нитный Немаг- нитный Мокрая сепарация в матрице 6.5 100,0 16,0 84,0 0,81 4.29 0.157 100,0 83,9 16,1
При повышении индукции магнитного поля с 3 до 6,5 Тл по данным рентгенографического анализа наблюдается увеличе-
ние содержания в немагнитной фракции кварца с 85 % до 93 %, полное (или практически полное) удаление железосодержащих минералов (эпидота, ильменита, кум-минггонита).
Практика обогащения показывает, что большинство минералов руд редких и рассеянных металлов характеризуются тонкой взаимной вкрапленностью, что требует применения флотации измельченных продуктов, С целью повышения эффективности обогащения таких руд и улучшения экологических характеристик процессов переработки, в ВИМСе разработана технология магнитного обогащения руд редких металлов на основе применения высокоградиентной магнитной сенпарации в «голове» процесса.
Для ряда перспективных сырьевых объектов России (в частности, руд уникального Катугинского месторождения) разработанная технология позволяла повысить извлечение редких металлов (ниобий, тантал, редкоземельные элементы) в товарную продукцию на 7-12%.Тем не менее, для ряда руд редких металлов, характеризующихся более слабомагнитными свойствами ценных компонентов (например, карбона-титы месторождения Белая Зима) извлечение металлов при использовании высокоградиентной сепарации на обычных магнитных системах (до 1,5 Тл) находится на уровне 30-40%. Применение же для этого сырья сверхпроводящих магнитных систем (табл.4) увеличивает извлечение ниобия более чем в 2 раза. Эти исследования проводились на установе ИМЕТ, при индукции магнитного поля до 6,1 Тл.
Аналогичные результаты получены при сепарации шламов Белозиминского месторождения при различеных значениях индукции магнитного поля — при увеличении ее с 1,2 Тл до 6,1 Тл происходит полвыше-ние извлечения №205 с 24,9 до 78,7% (табл.5).
При этом несмотря на увеличение выхода магнитной фракции, поступающего на дальнейшую доводку (наиболее эффективным методом здесь является гидрометаллургия) , резкое повышение извлечения редких металлов и связанное с этим увеличе-
Таблица 4
РЕЗУЛЬТАТЫ СЕПАРАЦИИ ПРОБЫ ИСХОДНОЙ РУДЫ -0,14+0,02 ММ БЕЛОЗИМИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Исполь- зуемый аппарат Индукция магнитного поля, Тл Магнитный продукт Содержание N6205 в не-магн. прод. Эф-фек-тив-ность обогащения, %
Выход % Со- дер- жание №205 % Извле- чение №205 %
Сверх* 1Ш1 штш 10,»: : 79,о:. шт 33.1
прбйОд- никовый сепара- тор
Высоко-градиентный анализатор 1.2 18,8 0,45 32,6 0,22 13,8
Таблица 5
РЕЗУЛЬТАТЫ СЕПАРАЦИИ ШЛАМОВ БЕЛОЗИМИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА СОЛЕНОИДЕ СО СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ОБМОТКОЙ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ
Наименование Выход, % 1ЧЬ205 Индукция, Тл
продуктов содержание, % извлечение, %
Магнитная фр. . 20,45 6,85
Немагнитная 79,55 5,32
ФР-
Исходный пр-т 100,0 і.-:.;: : то
Магнитная фр. 27,6 12,0 62,9 3,76
Немагнитная 72,4 2,7 37,1
фр.
Исходный пр-т 100,0 5,27 100,0
Магнитная фр. 41,0 13,14 : 80,6
Немагнитная фр. 59,0 19,4
Исходный пр-т 100.0 6,68 100,0
Магнитная фр. 33,3 12,45 78,7 6.1
Пром. продукт 5,4 2,66 2,7
Немагнитная
фр. 61,3 1,6 18,6
Исходный пр-т 100,0 5,27 100,0
Исследованиями МГГУ и ИМЕТ показана эффективность использования сверх-проводниковых сепараторов для извлечения слабомогнитных частиц из шламов также для ряда других объектов — редко-металльные руды Ловозерского ГОКа, вольфрамсодержацие руды Джидинского ГОКа, марганцевые руды Покровского месторождения.
Учитывая высокую эффективность применения сепараторов со сверхпроводящими системами, ВИМС совместно с институтом Механобрчермет и другими орга-
низациями разработал и изготовил магнитный сепаратор со сверхпроводящей магнитной системой (до 7-8 Тл) для обогащения различных видов тонкоизмельченных руд и продуктов их обогащения.
По данным авторов наиболее перспективной областьбю применения сверхпро-водниковых сепараторов будет селективное разделение очень слабомагнитных минералов между собой, а также от диамагнитных в полях высокой индукции.
При переработке ильменит-рутил-цирконовой рассыпи Лукояновского месторождения показана возможность разделения рутил-цирконового комплекса ( оба минерала обладают близкими парамагнитными свойствами): при значении нидукции 5,5-6 Тл в немагнитной фрокции получен кондиционный цирконовый концентрат с содержанием 64-69 % Хт02 и извлечением 79-80% Ът021 в магнитной фракции — ру-тиловый концентрат (содержание 37-41 % ТЮ2, извлечение 48-57% ТЮг) (рис.2).
Рис.2. Распределение ценных компонентов в магнитном поле
Проведены также исследования по разделению кварца и полевых шпатов в полях высокой индукции продуктов. На конкретных продуктах Лукояновской россыпи получить такие продукты только методами магнитной сепарации не удалось, однако комбинация ее с предварительной обработкой раствором кислоты позволило при индукции 4-4,5 Тл получить в магнитной фрокции полевошпатовый продукт с содержанием 90-95%, в немагнитной — кварцевый с содержанием 95-98%.
Высокие технологические показатели сверхпроводящая сепарация обеспечивает при обогащении неметаллического сырья. Так в Турции для обогащения магнезитов эффективно работает сверхпроводнико-
вый магнитный сепаратор с производительностью 100 т в час и индукцией магнитного поля до 3,2 Тл, изготовленный в Германии.
ВЫВОД
На основе изложенного можно заключить, что первые поисковые исследования по применению магнитных сепараторов со сверхпроводящими магнитными системами для различных видов минерального сырья являются новым этапом в техническом развитии обогащения полизных ископаемых. Сверхпроводящая магнитная сепарация располагает большими возможностями и может кардинально изменить технологию обогащения и топографию технологических схем, обеспечивая при этом экологически безвредную переработку минерального сырья.
КОШТУ., иЗЪА%£АЬ(ЩВОМ МОСКОВСКОГО
ТОС^Агсщввотото тот*иото у<иив£т>си%е%А
Учебная литература для вузов горного профиля
А.А.Форсюк С.А.Гончаров С.А,Гончаров и др.
С. Г. Баженова Ю. Н. Кузнецов и др.
Ю.Н. Кузнецов и др.
Л.Х.Гитис
С.В. Ржевская и др.
Охрана труда. - 323 с,
У
Перемещение и складирование горной массы. - 285 с.
V
Ресурсосберегающие процессы разрушения горных пород на карьерах. - 234 с.
V
Практическая статистика. - 458 с.
У
Технология мпогофронтальной отработки запасов угля выемочных блоков. - 168 с.
V
Подземная разработка пластовых месторождений (практикум). - 217 с.
Краткий словарь информационных терминов и сокращений. -134 с.
V
Материаловедение: Практикум. - 282 с.
Заявки принимается Издательством МГГУ (117935\ Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, б). Рассылка почтовыми бандеролями в течение 10 дней с момента поступления средств на счет.
