CC BY
60
-------------------------------------- © Е.С. Чепрасова, Ю.С. Мостыка,
А.Ю. Мостыка, С.И. Кукин,
Е.В. Кириллов, В.Б. Варченко,
2005
УДК 622.74
Е. С. Чепрасова, Ю. С. Мостыка, А.Ю. Мостыка, С.И. Кукин, Е.В. Кириллов, В.Б. Варченко
ТЕХНОЛОГИЯ ОБОГАЩЕНИЯ КВАРЦИТОВ ОРЕХОВО-ПАВЛОГРАДСКОЙ ПОЛОСЫ
Семинар № 19
ш я о сравнению с технологией пере-
-Ц. работки таких видов сырья, как руды цветных и черных металлов, уголь, обогащение нерудных материалов, в частности кварцитов, в значительной степени отстает, поскольку имеются еще в наличии месторождения, сырье которых не требует обогащения, и технологический процесс заключается лишь в дроблении и сортировке горной массы.
В отличие от технологии, принятой для руд и углей, при обогащении кварцита к основным методам переработки следует отнести грохочение, гидравлическую классификацию, про-мывку. При этом либо выделяются вредные примеси из материала, либо материал делится на товарные фракции с возможно минимальным взаимным засорением. В некоторых случаях методы дробления и измельчения также могут быть отнесены к основным операциям обогащения.
Кварциты относятся к метаморфическим породам, образовавшимся в земной коре из магматических и осадочных горных пород вследствие их глубокого изменения и преобразования под влиянием высокой температуры, давления, горячих растворов и газовых компонентов. Микроскопически кварцит характеризуется неравномернозернистой (до крупнокристаллической) структурой и сложен крупными (до нескольких миллиметров) зернами кварца неправильной, в основном изометрической формы. По шкале М.М. Протодьяконова кварциты
имеют коэффициент прочности 15-20. Кварциты широко используются в металлургическом производстве.
Ранее все ферросплавные и огнеупорные заводы получали кварциты ферросплавной и динасовой фракции из Овручского месторождения Житомирской области Украины, расположенного на значительном расстоянии от потребителей, которыми являются металлургические комбинаты юга и центра Украины, при этом транспортно-
заготовительные расходы значительно повышают стоимость сырья.
Месторождение кварцитов Орехово-Павлоградской полосы, расположенное на территории Васильковского района Днепропетровской области является альтернативным источником получения продуктов переработки кварцитов. К его преимуществам в первую очередь относится более удобное географическое положение, территориальная близость к потребителям сырья.
Проведение детальной разведки, изучения сырья, оценка его качества и разработка соответствующих технологий позволило переориентировать Васильковский карьер, ранее производящий строительный щебень, на производство кварцита динасовой и ферросплавной фракций для использования в металлургии. В 1990-1991 гг. проведены поисково-оценочные и поисковые работы на кварцит для производства ферросплавов и динаса с положительными результата-
ми. В 2000 г. выполнена предварительная и детальная разведка месторождения (на глубину 200 м) и начата опытная эксплуатация с получением фракций 4090 мм для ферросплавной промышленности и 10-40 мм для динасового производства.
В геологическом строении месторождения кварцитов Орехово-Павло-градской полосы принимают участие глубоко метаморфизованные образования нижней части центрально-приазовской серии архея. Падение пород крутое. Разрез расчленяется на следующие подразделения (снизу вверх):
• подрудная пачка;
• рудная пачка;
• надрудная пачка.
Подрудная пачка, в свою очередь, состоит из глубокометаморфизованных пород, которые включают в себя мигматиты, мигматизированные гнейсы, кристаллические сланцы, полиминеральные кварциты. Рудная пачка состоит из кварцитовых пород: пироксен - биотито-вые, мономинеральные кварциты с гранатом. Надрудная пачка состоит из био-титовых, гранат - биотитовых гнейсов, кристаллических сланцев, мигматитов и, в меньшей мере, полиминеральных кварцитов.
По составу и текстурным особенностям вмещающие породы разнообразны и весьма неоднородны. Кристаллические сланцы - разнозернистые породы массивной или полосчатой текстуры сложены кварцем (0-50 %), плагиоклазом (до 15 %), микроклином (до 10 %), гранатом (5-40 %), пироксеном (5-75 %), рудными минералами (2-10 %). В их химическом составе преобладают кремнезем (среднее содержание 63,2 %), глинозем (8,7 %), триоксид железа (21,1 %).
Макроскопически кварцит светлосерый до серого, массивной текстуры, нередко трещиноватый с равномерной вкрапленностью граната величиной до 23 мм. Поры неправильной формы вели-
чиной до 2x3 мм. Минеральный состав более или менее постоянный: кварц (9398 %), гранат (от ед. зерен до 5 %, преимущественно 1-3 %), рудные и акцессорные - пирит, пирротин, магнетит, гетит и другие гидрооксиды железа, пироксен, слюда, графит, полевой шпат и др. (от ед. зерен до 1 %). Поры и каверны среди кварца имеют неправильную форму, определяемую формой и размером окружающих зерен кварца. Нередко в порах присутствуют скелетной формы образования гидрооксидов железа.
Приведенные данные свидетельствуют, что обогащение такого вида сырья имеет свои технологические особенности.
Кварциты Васильковского месторождения добываются открытым способом и перерабатываются на двух дробильносортировочных установках ПДСУ. Конечным продуктом переработки являются кварциты крупностью 90 - 40 мм, 40 -10 мм и -10 мм.
Изучение вещественного состава кварцитов показало, что фракция 90-40 мм пригодна для производства ферросплавов, фракция 10-40 - для производства динаса.
Фракция -10 мм без использования складировалась в отвал. Была исследована возможность использования этой фракции для производства СКМ-97.
Согласно ТУ 14-8-92-74, СКМ - 97 должна составлять 8Ю2 > 97; А1203 < 1,6 и Ре203 < 0,6. Максимальная крупность 3,2 мм, количество класса -0,5 мм - 4055 % и класса -0,09 мм - 20 %.
Изучение пробы кварцитов фракции
- 10 мм показало, что она характеризуется сложным гранулометрическим составом, частицы кварцитов сильно загрязнены глинистыми примесями, каолинами и окислами железа. Гранулометрический состав класса - 10 мм приведен на рис. 1.
Поэтому для очистки кварцита использована отмывка, которая произво-
Класс крупности, мм Массовая доля 8Ю2, % Массовая доля А1203, % Массовая доля КЄ20з,%
+ 3,2 93,9 1,86 1,86
+ 1,25 92,14 2,05 2,11
+ 0,8 91,92 2,08 2,14
дилась при интенсивной дезинтеграции материала. Химический состав фракций, представляющих интерес для промышленного использования, по данным проводимых анализов, приведен в табл. 1.
Как вся фракция - 10 мм, так и ее составляющие, ввиду несоответствия техническим требованиям к товарной продукции (низкая массовая доля 8Ю2, высокие массовые доли Л120з и Ге203, неблагоприятный гранулометрический состав, загрязнение частицами глины) не могут быть использованы без обогащения.
Тем не менее после соответствующей обработки из фракции -10 мм представляется возможным получение смеси кварцитовой для огнеупорных бетонов СКМ-97, пользующейся спросом на внутреннем рынке. С этой целью разработан и запущен в эксплуатацию опытно-промышленный комплекс по производству СКМ-97.
Существующая опытно-промышлен-
ная схема обогащения кварцитов для получения СКМ-97, включающая промывку и рассев сырья на плоском грохоте, сушку в сушильном барабане, измельчение высушенного материала в шаровой мельнице, рассев на фракции, предварительная очистка на барабанном сепараторе со слабым полем, очистку в валковом сепараторе с сильным полем, не обеспечивает получение продукта необходимого качества. С целью получения высококачественного СКМ-97 с содержанием Бе203 0,6-0,3 % были проведены исследования по изучению обогатимости и доводке чернового концентрата. Методика исследования включала: определение содержания глинистых примесей, определение гранулометрического состава, магнитное фракционирование, определение содержания Ре20з.
Каждый класс крупности характеризуется определенным составом и свойствами, которые преобразуются в процессе переработки. Гранулометрический состав мо-лотого кварцита (черновой концентрат) приведен на рис. 2.
Анализ выделенных классов крупности показал, что содержание Ге203 в каждом классе крупности различно. Применение дополнительной магнитной сепарации позво-
Рис. 1. Гранулометритческий состав фракции -10 мм кварцита Васильковского месторождения
Рис. 2. Гранулометритческий состав измельченного кварцита фракции -10 мм Васильковского месторождения
10 5 З 1 0.9 0.8 0.5 0.32 0.16 0.1 0,04
Класс крупности, мм
З 1 0,8 0,5 0,32 ОД6 0,1 0,07 0,06 0,04
Класс крупности, мм
концентрат
Отходы
Рис. 3 . Принципиальная технологическая схема доводки СКМ
лит снизить содержание Ге203 в готовом продукте до 0,3-0,6 %. В табл. 2 приведено распределение Ге203 по классам крупности.
При введении дополнительной стадии магнитной сепарации массовая доля Бе203 значительно сократилась и составила: в классе + 0,5 - 0,26 %; в классе -0,315+0,16
- 0,16 %, что позволило получать СКМ-97 с содержанием Бе203 соответствующем ТУ и ГОСТ - 0,4-0,6 %.
На рис. 3 приведена схема доводки готового продукта до качества соответствующего требованиям ТУ 14-8-92-74.
Выводы
Разработана технология доводки молотых кварцитов с целью получения СКМ-97. Установлено, что причинами неудовлетворительного качества является содержание глины в исходном продукте и недостаточно эффективное удаление железосодержащих минералов. Все зернистые фракции отсева загрязнены глинистыми частицами, прилипшими
Класс крупности, мм Массовая доля Fe2O3, %
+ 1 0,39
- 1 + 0,8 0,41
- 0,8 + 0,5 0,3
- 0,5 + 0,3,15 0,61
- 0,315 + 0,16 0,94
- 0,16 + 0,1 0,89
- 0,1 + 0,04 0,7
- 0,04 2,57
на поверхности зерен. Глинистые фракции попадая в готовый продукт повы-
шают содержание нежелательных примесей. Исходя из этого рекомендуется введение интенсивной дезинтеграции материала перед отмывкой. В процессе дальнейшей переработки (измельчение в шаровой мельнице, сушка в сушильном барабане) происходит дополнительная оттирка и образование пыли, вновь образовавшуюся пыль рекомендуется удалять с помощью интенсивной аспирации. Введение дополнительной стадии магнитной сепарации позволит получить содержание железа соответствующее ТУ.
1. Берзенин Б.З., Воронова С.Г., Новикова В.Л. О стратиграфии докембрия Приазовского блока Украинского щита // Геол. Жури. - 1991. - № 4. -С. 69-74.
2. Жуков Г.В., Казаков Л.Р. Орехово-Павлоградская провинция// Критерии прогнозирования месторождений Украинского щита и его обрамления. - Киев: Наук. думка, 1975. - С. 2930.
3. Киктенко В.Ф. Геологическое строение и типы железистых кварцитов центральной части Орехово-Павлоградской структурно-фациальной
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
зоны // Геохимия и рудообразование. - 1976. -Вып.5. - С. 40-47.
4. Некряч А.И. Комплексное геолого-
геофизическое изучение докембрийского складчатого пояса на примере Орехово-Павлоградской зоны Украинского щита// Геологическая съемка сложнодислоцированных комплексов / В. Д. Вознесенский, Н. В. Горлов, А.В. Доливо-
Добровольский и др. - Л.: Недра, 1980. - С. 159168.
5. Artemenko G. V., Demedyuk V. V., Bartnitski E. N., et. al. 3400 Ma - Minimal Age of Tonalites of Vasilkovka Terraine of Orekhov-Pavlograd Zone //Минерал. журн. - 2001.- 23, N 5/6. - P. 25-30.
— Коротко об авторок -----------------------------------------------------------------
Чепрасова Е.С., Мостыка Ю.С., Мостыка А.Ю. - Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина,
Кукин С.И., Кириллов Е.В., Варченко В.Б. - ООО «Кварцит-ДМ», Днепропетровск, Украина.
© Л.А. Ленев, В.Б. Кусков,
