CC BY
39
УДК 622.363.412
Мязин Виктор Петрович Victor Myazin
Храмов Анатолий Николаевич Anatoliy Khramov
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАВИКОШПАТОВОГО СЫРЬЯ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБОГАЩЕНИЯ
IRCREASING EFFICIENCY OF FLUORSPAR RAW MATERIALS’ PROCESSING TEHNOLOGY BY PERFECTION OF PRELIMNARY ENRICHMENT
Приведены результаты исследования по оптимизации крупности дробления при подготовке флю-оритовой руды для предварительного обогащения путем проведения серии опытов по дроблению исследуемой руды с различной степенью и изучения зависимости показателя порционной контрастности от степени дробления с учетом объединения в одну фракцию мелких классов крупности минералов ценного компонента и вмещающих пород
Елючевые слова: оптимизация, крупность дробления, флюоритовая руда, предварительное обогащение, показатель порционной контрастности, мелкая фракция
The results of research on optimization the lump breaking during fluorite ore preparation for preliminary enrichment produced by undertaking to series experience on breaking of under investigation ore with different degree and study of factor dependencies at contrasts portion from degree of breaking considering for unification in one fraction small classes on lump size of the minerals of valuable component of the enclosing rocks are presented
Key words: o ptimization, lump breaking, fluorite ore, preliminary enrichment, index of contrasts portion, smallfraction
Плавиковый шпат (флюорит) относится к экономически и стратегически важному минеральному сырью. Он используется в металлургической, химической, оборонной, стекольной промышленности, оптике, производстве цемента, белил, эмалей. Соединения фтора (неорганические фториды, фторсиликаты, фтористый водород, фторпроизводные углеводородов и пр.) применяются в производстве дезинсекционных средств, кислотоупорных бетонов, высокооктанового бензина, смазочных материалов, пластмасс, фреонов, а также в атомной энергетике.
Мировые ресурсы плавикового шпата (фтористого кальция) составляют около 250 млн т, в том числе разведанные — 178,5 млн т. Их основная часть сосредоточена в ЮАР, Мексике, КНР, США и России. По запасам плавикошпатовых руд Россия занимает второе место (после ЮАР), по содержанию фтористого кальция они уступают зарубежным. Так, в Китае, Мексике развиты крупные и средние месторождения руд со средним содержанием фтористого кальция в рудах соответственно 70 и 45 %. Более 40 % фтористого кальция содержат плавикошпатовые руды Франции, Брази-
лии, Марокко [1].
На территории Забайкальского края известно 40 месторождений, сотни проявлений и пунктов минерализации этого полезного ископаемого. Запасы детально разведанных 18 месторождений составляют более 27 млн т руды, или 10 млн т фтористого кальция (38% общероссийских). Кроме разведанных, по 8 месторождениям оценены запасы категории С2 которые составляют 9,5 млн т руды (2,7 млн т фтористого кальция), в том числе крупное Гозагорское месторождение с запасами категории С1 + С2 — 21,4 млн т руды со средним содержанием фтористого кальция 32,5 % [1, 2].
Потребности промышленности России XX столетия в плавиковом шпате удовлетворялись в среднем на 70 %, а в кусковом на 25...28 %. Поэтому Россия импортировала плавикошпатовые концентраты из Монголии, Китая, Португалии, США и Великобритании [1]. Ввоз концентратов продолжается и сейчас, в то время как отечественные предприятия в последние годы практически простаивают.
В нашей стране, в отличие от зарубежных, почти не производятся высококачественные концентраты с содержанием флюорита свыше 97 %, а выпуск концентратов марок ФФ-95А, Б не превышает 17 % от общего количества. Большую часть выпускаемой отечественной продукции составляют рядовые концентраты марок ФФ-90 и ФФ-92.
Невысокое качество отечественных концентратов объясняется сложным вещественным составом руд разрабатываемых месторождений, устаревшими схемами рудоподготовки и обогащения, низкой избирательностью применяемых реагентов, морально и физически устаревшим обогатительным оборудованием.
Совершенствование технологии обогащения флюориговых руд необходимо по следующим основным направлениям [3]:
— применения методов предварительной концентрации руд с использованием процессов обогащения в тяжелых средах, отсадки и радиометрического обогащения с учетом совершенствования схем рудопод-
готовки, обеспечивающих наиболее экономически выгодное соотношение крупности продуктов дробления и измельчения;
— применение в процессе обогащения новых, более эффективных режимов обогащения (в том числе за счет внедрения новых селективных реагентов и низкотемпературных режимов флотации), способов интенсификации технологических процессов (за счет применения различных видов энергетических воздействий в операциях пульпоподготовки и флотации) и нового, более эффективного флотационного оборудования;
— разработки и внедрения комбинированных схем, включающих сочетание методов обогащения с гидрометаллургией, стадиальных схем, производственных циклов по выпуску окомкованной и высокосортной продукции;
— изыскание возможности использования низкосортных концентратов и про-мпродуктов в черной металлургии, цементной промышленности и др.
Вовлечение в эксплуатацию месторождений бедных, забалансовых и труд-нообогатимых руд требует развития новой стратегии обогащения на основе предварительной концентрации полезных компонентов в исходной руде [4], что в свою очередь предполагает совершенствование способа выбора оптимальной крупности дробления при подготовке руды для обогащения.
Важнейшим природным свойством минерального сырья, определяющим возможность применения предварительного обогащения, является неравномерный характер оруденения, обусловленный многими геологическими факторами. Степень неравномерности оруденения прямо связана с показателем контрастности руды [5,6]. Показатель контрастности, характеризующий степень различия по содержанию ценного компонента отдельных кусков (фракций и т.п.), предлагается использовать при определении оптимальной степени дробления в следующем порядке:
— отобрать от массы исходного сырья представительную пробу, разделить её на 5-6 равнозначных рабочих проб и провес-
ти их дробление с различной степенью на полупромышленной пли лабораторной дробилке;
— сократить дробленые продукты, рассеять по классам крупности и фракционировать каждый класс по содержанию ценного компонента;
— определить метод обогащения и нижний предел диапазона крупности исходного питания применительно к обогатительному аппарату;
— рассчитать и проанализировать зависимости показателя контрастности от степени дробления проб в целом и с учетом объединения в одну фракцию мелких классов крупности минералов ценного компонента и вмещающих пород (формула 1):
п
Е КД' -а)г\ + \вмеп -а\Умеп
Мп =-!----------------------------------, (1)
п 100-а
где Мп — показатель порционной контрастности;
а — содержание ценного компонента в пробе, %;
р. — содержание ценного компонента в фракциях, %;
у. — выход фракции от общей массы изу-чаемойпробы, %;
п — число фракций, составляющих пробу;
вмел — содержание ценного компонента в объединенной мелкой фракции, %;
у — выход объединенной мелкой фракции от общей массы изучаемой пробы, %;
— построить функцию зависимости показателя контрастности с учетом мелких классов одной фракцией от степени дробления, по экстремуму которой определить графическим или математическим путем значение оптимальной степени дробления (или крупность дробления) исследуемого сырья при подготовке к обогащению для выбранного обогатительного аппарата.
Раскрываемость минерального сырья изучена на дробленых в полупромышленных условиях пробах флюоритовой руды месторождения Бор-Ундур со средним содержанием фтористого кальция 31,3 %. Фракционирование производилось по методике [7]. Нижняя граница диапазона крупности лимитировалась нормативными требованиями ГОСТ-29220-91, предъявляемыми к плавикошпатовой кусковой продукции (класса — 5 мм не более 10%).
Результаты полупромышленных исследований (табл. 1), обработанные по методикам [7, 8], характеризуют собой только степень дробимости и раскрываемости флюоритового сырья. Оптимальный диапазон крупности дробления определить невозможно, т.к. закономерности функций выходов различных классов и извлечения флюорита в сростковую фракцию от степени дробления имеют пропорциональные зависимости.
Таблица 1
Показатели дробимости и раскрываемости флюоритовой руды месторождения Бор-Ундур при различной степени дробления
№ п/п Наименование показателей Значения показателей
Проба № 1 (1 = 4,0), d =75мм НОМ Проба № 2 (1 = 10,0), d =30мм НОМ Проба № 3 (1 = 13,6), d =22мм НОМ Проба № 4 (1 = 18,75), d =16мм НОМ
1 Выход класса -25+5 мм, % 40.61 77.72 99.26 -
2 Выход класса -20+5 мм, % 31,93 47,58 85,85 97,33
3 Выход класса -16+5 мм, % 24,48 32,50 65,25 78,50
4 Извлечение СаР2 всростковую фракцию, % 58,11 49,80 42,68 37,09
5 Показатель контрастности в целом всей пробы 0,887 0,980 1,002 1,007
6 Показатель контрастности пробы без класса -5 мм 0,893 0,994 1,018 0,959
Окончание табл. 1
№ п/п Наименование показателей Значения показателей
Проба № 1 (і = 4,0), d =75мм НОМ Проба № 2 (і = 10,0), d =30мм НОМ Проба № 3 (і = 13,6), d =22мм НОМ Проба № 4 (і = 18,75), d =16мм НОМ
7 Показатель контрастности пробы с классом -5 мм одной порцией 0,852 0,942 0,963 0,645
Примечание, і — степень дробления исходной руды номинальной крупностью 300 мм; d — номинальная крупность дробления.
Подобная зависимость прослеживается также функцией показателя контрастности в целом всей пробы (п. 5, табл. 1) от степени дробления (см. рисунок — кривая 1), что логично в связи с очевидной закономерностью — чем больше степень дробления, тем выше степень раскрытия ценного компонента и соответственно показатель контрастности.
При математической обработке по формуле 1 результатов фракционирования
с учетом мелких классов (— 5 + 0 мм) минералов ценного компонента и вмещающих пород дробленых продуктов одной фракцией, численное значение показателя контрастности с увеличением выхода этой фракции снижается (№7, табл. 1) и на графике появляется экстремум, который позволяет определить значение оптимальной степени дробления (рисунок — кривая 2). Для данного сырья оптимальная степень дробления составляет 13,3.
Степень дробления исходной руды
Зависимость показателя контрастности от степенидробления руды:
(1)—в целом всей пробы; (2)— пробы с учетом мелких классов (—5 + 0 мм) минералов ценного компонента и вмещающих пород одной фракцией
Снижение показателя контрастности при высокой степени дробления (более 13,3) объясняется переизмельчением зерен флюорита и перехода их в мелкие классы дробленого продукта.
Кроме того, в дальнейшем производится дробление в тех же условиях с выявленной степенью дробления очередной рабочей пробы исследуемой руды, фракционирование и построение кривых контрастности, которые позволяют определить прогнозные технологические показатели и экономическую эффективность гравитационного обогащения плавикошпатового сырья.
Для подтверждения достоверности полученных результатов на обогатительной фабрике исследована работа пневматической отсадочной машины МО-Ю5 на руде различной крупности [9]. По результатам сравнительных промышленных испытаний, частично представленных в табл. 2, установлено, что наиболее высокие технологические показатели обогащения дробленых флюориговых руд методом отсадки достигаются при классе крупности исходного питания —20+5 мм, что соответствует значению степени дробления, выявленной по приведенной методике.
Таблица 2
Технологические показатели работы отсадочной машины МО-Ю5 на питании различной крупности флюоритовой руды месторождения Бор-Ундур
Крупность питания, мм Производительность, т/ч Содержание CaF2 в питании,% Выход концентрата, % Содержание CaF, в концентрате, % Извлечение CaF2 в концентрат, %
-16+5 29,8 30,77 4,1 72,48 9,9
-20+5 23,8 33,75 5,9 75,42 13,7
-25+5 23,7 36,77 4,9 65,02 8,0
Таким образом, по итогам проведенных полупромышленных и промышленных исследований установлено, что предлагаемый способ выбора оптимальной степени дробления флюоритовой руды является объективным методическим инструментом для оптимизации процессов разделения на стадии предварительного обогащения.
Кроме того, решение поставленной задачи даст возможность по кривым контрастности, построенным на результатах исследований в области максимальной степени раскрытия ценного компонента, определять
теоретические прогнозные показатели обогащения минерального сырья и оценивать проектную или действующую технологии переработки исследуемого минерального сырья.
В этой связи применение данного подхода при решении проблем технологического характера на предприятиях Забайкальского края позволит в какой-то мере вовлечь в переработку и в целом повысить эффективность технологии обогащения низкосортного плавикошпатового сырья.
Литература
1. Вещественный состав и обогащение руд и россыпей Восточного Забайкалья: справ, пособие / Под ред. В.П. Мязина, Л.Ф. Наркелюиа. — Чита: Поиск, 2001. — С. 266-312.
2. Фатьянов A.B., Никитина Л.Г., Глотова Е.В. Технология обогащения полезных ископаемых: учеб. пособие. — Чита: ЧитГУ, 2002. — С. 297-301.
3. Абрамов A.A. Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. В 2-хт. Т. 2. — М.: МГГУ, 2004.
4. Ревнивцев В.П. Подготовка минерального сырья к обогащению и переработке. — М.: Недра, 1987.
5. Мокроусов В.А. Контрастность руд, ее определение и использование при оценке обогати-мости // Минеральное сырье. — Вып. 1. — I960.
6. Лагов Б.С., Башлыкова Т.В., Лагов Б.С. и др. Комбинированная технология обогащения хромитовых руд на основе сочетания радиометрических и гравитационных методов //Горный журнал. — 2002. — №9, — С. 39-46.
7. Митрофанов С.И. Исследование полезных ископаемых на обогатимость. — М.: Недра, 1974.
8. Белькова О.Н., Леонов С.Б. Исследование полезных ископаемых на обогатимость: метод, указание. — Иркутск: ИГТУ, 1996. — 43 с.
9. Храмов А.Н. Использование показателя контрастности для оценки обогатимости флюори-товых руд Монголии // Горный журнал. — 2002. — №9, — С. 36-39.
Коротко об авторах
Briefly aboutthe authors
Мязин В.П., д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой обогащения и переработки вторичного сырья, Заслуженный деятель науки РФ, Читинский государственныйуниверситет (ЧитГУ) mvazinvpchita@mail.ru
V. Myazin, Doctor of Engineering Science, Professor, Holder of the Chair of Mineral Dressing and Secondary Raw Materials, Chita State University
Научные интересы: экология горного производства при добыче и переработке минерального сырья
Scientificinterest: ecology of mining duringproduction and processing of mineral raw materials
Храмов A.H., канд. техн. наук, доцент кафедры A. Khramov, Assistant professor of the pulpit separa-
обогащения и переработки вторичного сырья, докторант, Читинский государственный университет (ЧитГУ)
Служ. тел.: (3022) 35-32-02
tion the mineral resources person working for doctor’s degree in the Mining institute, Chita State University
Научные интересы: инновационные и экологически безопасные технологии переработки минерального сырья, в частности, плавикошпатовых руд
Scientific interests: innovative and ecologically safe technologies of mineral raw processing, fluor spar ores in particular
