Разработка технологии обогащения гранат-содержащего сырья Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

© А.К. Белышев, Н.Ф. Мясников, О.Н. Ковердяев, А.Н.Тарасов,

2002

УДК 622.7

А.К. Белышев, Н.Ф. Мясников,

О.Н. Ковердяев, А.Н.Тарасов

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ГРАНАТ-СОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

П

о заданию Карельской акционерной компании выполнена работа по изучению вещественного состава и обога-тимости гранат-мусковитовых сланцев одного из месторождений. Задача состояла в определении возможности выделения гранатового концентрата и оценка его пригодности в качестве сырья для абразивной промышленности

Минеральный состав пробы (в порядке убывания) состоит из кварца, граната, мусковита, биотита, кианита и полевого шпата. Сланцы сложены в основном мелкочещуйчатой мусковито-вой массой, с вкраплениями в ней зерен и агрегатов граната, округлой, уплощенной и раздавленных форм размерами от 3 до 15 мм. Кроме того, в сланцах наблюдается в виде единичных зерен или небольших скоплений кварц, биотит, кианит и полевой шпат. Гранат - преимущественно аль-мандинового состава. Многие зерна и агрегаты покрыты сетью микротрещин, по которым наблюдается развитие чешуек мусковита и биотита, а также наличие микровключений с кварцем и кианитом.

По физическим свойствам всей минеральной смеси, представляется возможность использовать для ее разделения разницу в величинах плотности (гранат с ст = 3,91 г/см3), близкие значения к которой имеет только кианит (ст =3,6 г/см3), а также различие в магнитных свойствах. К слабомагнитным разностям относится гранат, X = (60-400) 10-6 см3/г и биотит (36116) 10-6 см3/г, в то время как все остальные минералы - немагнитны [1]. Это предопределяет перспективы применения к сырью магнитогравитационной технологии обогащения.

На первых этапах исследования выполнены опыты самоизмельчения руды (в мельнице DхL = 700х250 мм,

объемом 80 л), в которых отрабатывались условия помола, изучался грансостав продуктов с рудоразборкой классов крупности. Текстурные особенности, крупные размеры зерен и агрегатов граната, заметные различия в прочностных свойствах граната и вмещающих пород позволили использовать способы селективного разрушения и рекомендовать метод самоизмельчения в начале технологической схемы. Разработана схема (рисунок) рудоподготовки, которая позволяет:

- выделять в сливе спирального классификатора, крупностью -0,8 мм отвальный (по содержанию граната) продукт, выход которого более 30 %;

- в операции грохочения разгрузки мельницы получать класс -15+5 мм

с выходом 57,6 %, содержанием граната с в р ^ 23 %;

- крупнокусковый материал (класс +15 мм) возвращать в мельницу мокрого самоизмельчения;

- объединенный гранатсодержащий полупродукт направлять на дальнейшее обогащение.

Исследования гравитационных методов обогащения полупродукта методами отсадки и тяжелых (ферросили-циевых) суспензий показали, что получать отвальные хвосты в этой крупности не удается. Значительная часть (более 57 %) гранатовых зерен остается в легкой фракции в виде сростков.

Дальнейшие экс-

перименты заключались в отработке кинетики и режимов стержневого измельчения, условий разделения в магнитных полях высокой напряженности (индукционно-роликовый и шариковый полиградиентный сепараторы), выборе режимных параметров обогащения магнитной фракции на концентрационных столах. Измельчение проводилось до крупности

- 1,0(0,8) мм для условий раскрытия зерен граната из агрегатов и освобождения от внутриагрегатных сростков со слюдой и кианитом.

Для разделения в магнитных сепараторах рекомендована напряженность магнитного поля Н= 6200 э, когда оба минерала - гранат и биотит -сравнительно полно извлекаются в магнитную фракцию. Попытки варьирования величиной напряженности с целью разделения граната и биотита успеха не имели. Второй прием - перечистка магнитной фракции повышает качество концентрата (по содержанию граната) до 53-59 %.

Перед обогащением на концентрационных столах магнитные фракции подвергнуты гидравлической классификации на шестиспиготном классификаторе конструкции института НИ-

ИКМА. Опыты проведены под руководством А. К. Захарова. В табл.1 приводятся в качестве примера результаты классификации мелкозернистого маг-

Таблица I

АНАЛИЗ ДАННЫХ ОПЫТОВ ГИДРОКЛАССИФИКАЦИИ КОНЦЕНТРАТОВ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ МУСКОВИТО - ГРАНАТОВОГО СЛАНЦА______________________________

Показатели! Номера продуктов по спиготам классификатора

! I ! 2 3 ! 4 5 6 ! 7 'Всего

Выход, % 20,6 18,0 18,0 11,9 16,2 15,2 0,1 100,0

Содержание (рудоразборка):

гранат 66,4 50,16 46,0 34,0 31,01 ~ - 40,02

кварц 13,78 32,53 37,8 43,5 38,76 - - 32,3

биотит 10,77 8,49 8,82 12,67 10,64 - 11,8

мусковит 8,3 8,17 6,15 9,29 10,59 - - 8,39

дистен 0,71 0,65 1,23 0,54 - - -

Всего; 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 - - -

Плотность, •

<Г, г/сьГ 3,59 3,52 3,36 3,28 3,23 3,14 3,37

Таблица 2

РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ ВОЗДУШНОЙ КЛАССИФИКАЦИИ ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИОННОГО СТОЛА (МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ ЦИКЛ)

Питание ! Показатели ! Номера продуктов по камерам операции! !-.................— -..—.......

2 ! 3 ! 4 Тунос

! ! !

і і і

Всего [Прирост ! содерзва-!ния гра-!ната, ^

\ ар \ %

Ковцен- Выход, %

т Содержание стола І даіЕІГ*

Пром- Выход, %

столаКТ Содержание отола граната, %

77,9 9,6 5,6 3,3 3,6 100,0 -

92,33 - - - - 86,08 +6,25

70,8 12,5 7,8 7,6 1,3 100,0

86,65 — — — — 52,2 +34,4

нитного концентрата.

Самыми богатыми являются продукты, полученные в первых двух спи-готах, в которые извлекается ~ 57 % гранатовых зерен. Содержание биотита по продуктам гидроклассификации - более равномерное. Продукты 6 и 7 (осадок и слив последнего спигота) могут считаться отвальными и из схемы сбрасываться в хвосты.

Таким образом, гидравлическая классификация подготавливает материал, разделяя на несколько узких классов равнопадающих зерен, которые в дальнейшем направляются на обогащение на концентрационных столах.

Для этих целей использован лабораторный концентрационный стол Механобра с площадью деки 0,4 м2. Поисковые опыты состояли в визуальном выборе угла наклона, производительности, количества смывной воды и определении границ выделения трех продуктов разделения. Опыты показали, что несмотря на тщательную подготовку материала гидравлической крупности четкого разделения в веере стола получить не всегда удается. Крупночещуйчатый биотит образует тонкую прядь в хвостовой части, а его мелкие зерна движутся в широкой полосе промпродук-та, выход которого велик. Это характерно для всех продуктов полученной гидравлической крупности.

Поэтому все операции обогащения рекомендовано проводить в две стадии (вторая - перечистка промпро-дуктов). Концентраты разных крупностей имеют содержание граната 72,184,8 % при средневзвешенном значении 80 %. Кроме граната загрязняющие примеси представлены биотитом, кварцем и небольшой долей кианита и мусковита. Этот концентрат после обезвоживания и сушки требует доводки.

Для подобного сырья - гранатовых концентратов Щуерецкого месторождения - предлагалась [2] доводка методом электрической сепарации. Методика предусматривала обеспыливание и рассев на классы -1,6+0,42, -0,42+0,105 мм. Каждый класс раздельно обогащался на коронном камерном электросепараторе. Для получения качественного гранатового концентрата (> 90 % граната) требуется 3-4 перечистки при напряжении на электродах 30-45 кВ. Неклассифи-

цированный материал - 1,6+0 мм после трех перечисток содержал 88,75 % граната и 11,25 % биотита. Общий выход хвостов составлял ~ 40 %, потери граната с хвостами более 30 %.

В наших исследованиях для доводки концентратов использован воздушный классификатор собственной конструкции, выполненный аналогично [3]. В качестве примера в табл.2 приводятся данные разделения гранатовых продуктов схемы обогащения в четырехкамерном воздушном классификаторе.

Разделение в воздушном потоке происходит не только за счет разницы в величине плотности зерен, но и их формы. Так, чешуйчатые зерна биотита и мусковита выносятся с потоком в последние камеры, за счет чего в осадке камеры № I существенно повышается содержание граната. Регулирование показателей разделения

может достигаться скоростью воздушного потока.

В отечественной практике технические условия на качество гранатовых концентратов отсутствуют, в практике США, по литературным данным гранатовые концентраты должны иметь содержание не ниже 90 %. Этим условиям полученные результаты отвечают.

Полученные партии концентрата зернистостей 16 и 20 прошли экспертную оценку в ОАО УралВНИ-АШ, и установлено, что образцы шлифовальной шкурки соответствуют требованиям ГОСТа 5009-82 и 13344-79. Они рекомендованы для производства шлифовальной шкурки, применяемой для ручной и машинной обработки неметаллических материалов (дерева, кожи, пластмасс и т.п.) и мягких металлов (меди, алюминия и т.п.).

-------------------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород, под ред. Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского. - М.: Недра, 1975.

2. Некрашевич Г Д. Электросепарация граната//Изв. ВУЗов, -Горный журнал, 1963, № 6, - С. 189-194.

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

Белышев Авеналий Константинович - кандидат технических наук, ст. научный сотрудник, Белмеханобрчермет. Мясников Николай Федорович - кандидат технических наук, зав. лаб., Белмеханобрчермет.

Ковердяев Олег Николаевич - Белмеханобрчермет.

Тарасов Алексей Николаевич - инженер, Белмеханобрчермет.

3. Способ обогащения полезных ископаемых и устройство для его осуществления. Dynerovicz (ПНР). Реф. 7Д75П, Обогащение полезных ископаемых, РЖ, 1979, № 7.