Предварительное обогащение полиметаллических руд рентгенорадиометрическим методом. Состояние и перспективы Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© И.Г. Балакина, В.Н. Звонарев, И.В. Воеволин, 2003

УЛК 622.7

И.Г. Балакина, В.Н. Звонарев, И.В. Воеволин

ПРЕЛВАРИТЕЛЬНОЕ ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУЛ РЕНТГЕНОРАЛИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОЛОМ. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Рентгенорадиометрический метод обогащения полезных ископаемых относится к одному из наиболее универсальных в автоматической рудо-сепарации. Он основан на использовании способности химических элементов под действием рентгеновского или мягкого гамма-излучения испускать вторичное излучение, энергия которого характерна для каждого из элементов (характеристическое рентгеновское излучение).

Анализ многочисленных исследований (ВИМС, ВНИИХТ, Механобр, Иргиредмет и др.) показал, что полиметаллические руды имеют технологические свойства, благоприятные для эффективного процесса их обогащения рентгенорадиометрическим (РРМ) методом. В частности, выход сепарируемых _______

классов (-200 +25 мм) для руд отдельных месторождений составляет 40-60 %.

По характеристике контрастности руды, в основном, относятся к средне-и сильноконтрастным (показатель контрастности М находится на уровне 1,01,6 отн. ед.). Для большинства типов руд отмечается достаточно тесная корреляция между содержаниями свинца и цинка. Теоретический выход хвостов с отвальным содержанием полиметаллов колеблется от 40 до 90 % от сортируемого класса.

Несмотря на весьма благоприятные природные свойства, реализация процесса разделения руд на сепараторах - непростая задача. Трудности заклю-

чаются, в основном, в обеспечении достаточно высокой селективности процесса сепарации. В частности, это связано с тем, что энергия вторичного излучения полезных компонентов является относительно низкой (8-13 кэВ). К тому же это излучение приходится регистрировать на фоне мешающих излучений от элементов, содержащихся в руде, и имеющих близкие атомные номера. К ним относятся железо, мышьяк и некоторые другие элементы. В связи с этим, для успешной сепарации руд требуется соблюдение жестких условий проведения процесса (стабильность траектории кусков руды, компенсация влияния мешающих элементов, эффекта «подсветки» от соседних кусков и т.д.). Эти условия должны обеспечиваться соответствующей конструкцией

сепараторов и электронной аппаратуры.

По литературным данным [1, 2, 3, 4], в зависимости от вышеперечисленных факторов (природные свойства руд, условия сепарации) уровень технологических показателей сепарации руд отдельных месторождений РРМ методом может значительно различаться (табл. 1).

В последнее время во ВНИ-ИХТе проводились работы по изучению обогатимости и проверке практической возможности сепарации полиметаллических руд Джимидонского месторождения. На исследования поступили технологические пробы богатых (проба №1) и рядовых (проба №2) руд.

Содержание основных ценных компонентов по паспорту составляет: в пробе №1 - цинк -6,05 %, свинец - 1,19 %, медь -0,54 %, в пробе №2 - 2,2; 0,98 и 0,2 % соответственно.

Главным ценным компонентом руд Джимидонского месторождения является цинк, представленный в основном коричневой разновидностью сфалерита, значительно реже встречается мар-матит. Вторым по ценности компонентом является свинец, представленный галенитом.

Изучение гранулометрической характеристики проб (табл.

Фракционный состав руд изучался на специальной установке, позволяющей в движении снимать энергетические спектры кусков исследуемой руды. Спектры снимались в диапазоне энергий от 0 до 25 кэв и после замера всех отобранных кусков обрабатывались по следующим разделительным призна -

кам (РП) (рис. 1):

• суммарное характеристическое излучение полиметаллов (ИЕме);

• спектральная разность: суммарное характеристическое излучение полиметаллов минус характеристическое излучение железа (ИЕМе-ИРе);

• характеристическое излучение цинка (N70);

• спектральная

разность: характе-

ристическое излучение цинка минус характеристическое

2) показало, что выход сортируе- высоким показателем и весьма излучение железа

мых классов (+25 мм) составил благоприятно для покусковой ав- (^п-^е).

65-67 %, что является достаточно томатической сепарации.

Таблица 2

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РУЛЫ ЛЖИМИЛОНСКОГО МЕСТОРОЖЛЕНИЯ

Класс крупности, мм Выход, % Содержание, % Коэфф. обогащения по ЕМе Теоретический выкод хвостов (%) с содержанием гп, %

гп РЬ Си ЕМе 0,2 0,4 0,6

Богатая руда (проба №1)

-170+75 -75+50 -50+25 13.2 30.2 23,1 5,96 7,44 6,86 1,07 3,94 3,14 0,65 1,02 0,96 7,67 12,40 10,96 0,81 1,30 1,15 4.0 28.0 51,0 10,0 37.0 56.0 21,0 43.0 58.0

-170+25 66,5 7,00 3,09 0,93 11,02 1,16 31,0 38,0 44,0

-25+0 33,5 5,03 1,17 0,48 6,68 0,70 - - -

Исх. руда 100,0 6,30 2,45 0,78 9,53 1,00 - - -

Рядовая руда (проба №2)

-170+75 10,8 2,87 0,90 0,24 4,01 0,88 35,0 58,0 71,0

-75+50 26,8 2,61 0,46 0,17 3,24 0,71 28,0 50,0 69,0

-50+25 27,8 3,64 1,11 0,29 5,04 1,10 68,0 79,0 82,0

-170+25 65,4 3,06 0,81 0,23 4,09 0,90 46,0 63,2 74,4

-25+0 34,6 3,99 1,18 0,23 5,40 1,19 - - -

Исх. руда 100,0 3,40 0,94 0,23 4,57 1,00 - - -

Таблица 1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕПАРАЦИИ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУЛ С ПРИМЕНЕНИЕМ РРМ МЕТОЛА

Месторождение, характеристика руды Продукты сепарации Выкод, % Содержание компонентов, % Извлечение, %

По данным В.И. Ревнивцева и др.

Свинцово- цинковая Концентрат Хвосты Исх. руда 73,8 26,2 100,0 РЬ 7п РЬ 7п

89 7 Г^ОЮ о~ о~ о~ 6,16 0,31 4,79 96,1 3,9 100,0 98,2 1,8 100,0

Сепаратор НПО «Сибцветметавтоматика»

Гайское, медно-цинковая, -50+25 мм Концентрат Хвосты Исх. руда 65.5 34.5 100,0 Си 7п Си 7п

3,61 0,19 2,43 1,98 0,08 1,32 97,3 2,7 100,0 98,3 1,7 100,0

Сепаратор ООО «Радос»

Уч-кулач, свинцовоцинковая, -50 +25 мм Концентрат Хвосты Исх. руда 8 2 ,0 ю ^ § РЬ 7п РЬ 7п

5 8 6 ЮОФ ^ о~ о~ 0,90 0,17 0,58 96.5 3.5 100,0 86,8 13,2 100,0

Дальполиметалл, свинцовоцинковая, -200 +50 мм Концентрат Хвосты Исх. руда 20,0 80,0 100,0 8,6 0,1 1,8 10,0 0,4 2,3 95,6 4,4 100,0 87.0 13.0 100.0

Гайское, медно-цинковая забалансовая, -50 +25 мм Концентрат Хвосты Исх. руда 25.5 74.5 100,0 Си 7п Си 7п

0,98 0,18 0,38 2 8 9 о~ о~ о~ 64.5 35.5 100,0 68,4 31,6 100,0

Левихинское, медно-цинковая, -50 +25 мм Концентрат Хвосты Исх. руда 76,8 23,2 100,0 1,98 0,12 1,55 1,62 0,21 1,29 98,2 1,8 100,0 96,2 3,8 100,0

Таблица 3

РЕЗУЛЬТАТЫ СЕПАРАЦИИ РУЛЫ КРУПНОСТЬЮ -50+25 ММ

Продукт, % Выкод, Содержание, % Извлечение, % Эффект. выщел.

% гп РЬ Си Ше гп РЬ Си Ше хвостов, %

Проба №1

Концентрат Хвосты Исх. прод. 48.5 51.5 100,0 14,29 0,51 7,19 8,93 0,15 4,40 1,73 0,06 0,87 24,89 0,72 12,46 96,4 3,6 100,0 98,4 1,6 100,0 96,4 3,6 100,0 96,9 3,1 100,0 88

Проба №2

Концентрат 34,2 10,41 3,05 0,78 14,24 93,9 94,8 83,4 93,5

Хвосты 65,8 0,31 0,09 0,08 0,52 6,1 5,2 16,6 6,5 84

Исх. прод. 100,0 3,79 1,10 0,32 5,21 100,0 100,0 100,0 100,0

Реальные показатели обогащения РРМ методом во многом определяются эффективностью РП, по регистрации которых фактически осуществляется процесс сепарации. Критериями эффективности РП является, прежде всего, показатель контрастности руды по признаку (МРП) и соответствующий этому РП теоретический выход хвостов. По этим показателям наилучшими являются РП - спектральная разность МпМе-Мре (МРП = 1,01) и спектральная разность Игп-Ире (МРП = 1,31), которые и были выбраны для проведения дальнейших исследований по сепарации руды.

После обработки и анализа результатов изучения фракционного состава группировка кусков руды во фракции, разделка и отбор проб на химический анализ осуществлялись по РП = МпМе-Мре.

Конечные результаты определения технологических свойств

руды представлены в табл. 2 и на рис. 2.

Как видно из табл. 2, теоретический выход хвостов с определенным содержанием цинка в значительной степени зависит от крупности руды и от содержания цинка в сортируемом классе. Так, теоретический выход хвостов для класса -170+75 мм на 10-45 % (в зависимости от содержания в них цинка) ниже, чем для класса -50+25 мм.

Из усредненной (по двум пробам) зависимости теоретического выхода хвостов от содержания цинка в сортируемом классе (рис. 2) видно, что с увеличением содержания цинка в сортируемом классе выход хвостов с определенным содержанием цинка в них снижается.

На основании выполненных исследований по изучению технологических свойств можно сделать вывод, что в целом руда

Джимидонского месторождения представляет благоприятный объект для предварительного обогащения РРМ методом. Технологическая схема должна включать операцию дробления до -100 мм. Результаты обогащения в значительной степени будут зависеть от содержания цинка в сортируемом классе.

Проверка практической возможности сепарации руд с оценкой ее эффективности проводилась на рудосепарационном модуле РСМ-10. Модуль является современной установкой, в которой совмещаются процессы подготовки руды к сепарации (грохочение, промывка и др.) и собственно сепарации. Соответственно основными элементами конструкции модуля являются грохот-конвейер и универсальный сепаратор типа УАС-50.

На первом этапе работ по сепарации на классе -50+25 мм были проведены испытания по оценке эффективности двух выбранных ранее признаков разделения: МпМе-Мре и И^-Ире.

Пробные сепарации показали, что лучшие показатели получаются при использовании спектральной разности МпМе-МРе. Обусловлено это тем, что спектральная разность М2п-МРе не учитывает содержание свинца в кусках, а также тем, что абсолютная величина РП = М2п-МРе в области граничного содержания в 1,5 раза ниже, чем у РП = ИпМе-ИРе, что приводит к большей статистической ошибке измерений.

Рис. 2. Усредненная зависимость теоретического выхода хвостов от содержания цинка в сортируемом классе

Показатели сепарации приведены в табл. 3. В результате сепарации богатой руды (проба □1) получено 51,5 % хвостов с отвальным содержанием цинка и свинца при высокой эффективности сепарации (88 %). При сепарации рядовой руды (проба □2) выделено 65,8 % хвостов с эффективностью 84 %. Концентраты по содержанию полиметаллов в 2-3 раза обогащены по сравнению с исходной рудой.

Для практической реализации рентгенорадиометрического метода обогащения полиметаллических руд рекомендуется исполь-

зовать высокоэффективное оборудование и аппаратуру, разработанную ВНИИХТ'ом и ООО «Консит».

Рудосепарационный модуль РСМ-10 предназначен для проведения укрупненных испытаний в исследовательских организациях и на предприятиях (производительность - 10 т/ч по исходной руде). Для промышленного использования разработано три модификации рудосепарацион-ного оборудования: модули РСМ-40 (30-50 т/ч), РСМ-100 (80-120 т/ч) и РСМ-200 (160-240 т/ч).

Модуль РСМ-40 спроектирован в подвижном (сборноразборном) варианте и предназначен для использования на малых месторождениях (объем добычи руды 100-200 тыс. т в год). РСМ-100 и РСМ-200 предназначены для использования на средних и крупных месторождениях с объемом добычи руды более 400500 тыс. т/год.

Таким образом, имеющийся опыт показывает, что РРМ сепарация может успешно использоваться как предварительный метод обогащения полиметаллических руд.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ревнивцев В.Н, Рыбакова Т.Г., Леман Е.П. Рентгенорадиометрическое обогащение комплексных руд цветных и редких металлов. - М.: Недра, 1990.

2. Цыппн Е.Ф., Тюшева Н.М, Комлев С.Г. и др. Рентгенорадиометрическая сепарация медно-цинковых руд// Цветные металлы. - 1992. №12.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -----------------------

Балакина И.Г., Звонарев В.Н, Воеводин И.В. - ГУП

3. Федоров Ю.О., Коренев О.В., Цой В.Н. Возможности радиометрического обогащения и опробования полезных ископаемых// Цветные металлы. - 1995. - №8.

4. Способ сортировки минерального сырья и золотосодержащих руд: Пат. ВД 2164830 С2, МПК7 В 07 С 5/346 /Федоров Ю.О., Кацер И.У., Короткевич В.А. и др.; Опубл. 10.04.2001.

химической технологии.

© Г.А. Солоаов, А.Н. Заостровский, А.В. Папин, Т.А. Папина, 2003

УЛК 662.7.00.5

Г.А. Солоаов, А.Н. Заостровский,

А.В. Папин, Т.А. Папина

УСТАНОВКА ЛЛЯ ПОЛГОТОВКИ ШЛАМОВ С ЦЕЛЬЮ ИХ УТИЛИЗАЦИИ В ВИЛЕ ВОЛОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ

Проблема утилизации шла-мов углеобогатительных фабрик является по-прежнему актуальной и привлекает внимание многих исследователей.

Охрана ресурсов окружающей среды требует решения задач по разработке перспективных способов утилизации шламов углеобогатительных фабрик. По мне-

нию экологов, они наносят невосполнимый вред природным ресурсам регионов.

Представляется экологически перспективным сжигание угольных шламов в виде водоугольных суспензий.

С экономической точки зрения сжигание тонкодисперсных угольных шламов в виде водоугольных суспензий позволяет

полнее использовать потенциальные ресурсы угольных шахт.

Современное суспензионное топливо представляет собой смесь измельченного угля (6070% массовые доли) и воды, получаемую в результате мокрого измельчения в присутствии химических добавок. Использование такого топлива весьма перспективно с экологической точки зрения и не снижает основного свойства угля - быть полноценным источником энергии. Этот вид топлива имеет большую полноту сгорания, что является значительным преимуществом по сравнению со слоевым и пылевидным сжиганием. В результате снижается количество вредных выбросов в атмосферу. При сжигании суспензионного топлива вместо пылевидного угля выбросы оксидов серы, оксидов азота и канцерогенных веществ значи-