CC BY
41
НАР 8 :
КЛАД НА СИМПОЗИУМЕ 'НЕДЕЛЯ: Г
МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 2000 года
С.В. Терещенко,
В.В. Марчевская, 2000
УДК 625.722.725
С.В. Терещенко, В.В. Марчевская
ВОВЛЕЧЕНИЕ В ПЕРЕРАБОТКУ НЕКОНДИЦИОННЫХ РУД И ОТХОДОВ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
РАДИОМЕТРИЧЕСКОМ ПРЕЛКОНІІЕНТРДІІИИ
В
результате интенсивной отработки месторождений и переработки полезных ископаемых в предыдущие годы на поверхности земли накоплены огромные ресурсы отходов горного производства, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду в регионах горноперерабатывающих предприятий.
В этих отходах, представляющих собой техногенные месторождения, сконцентрированы немалые запасы ценных полезных компонентов. В настоящее время использование таких техногенных месторождений в целом незначительно.
Поэтому в современных условиях возрастает роль методов разделения минерального сырья, способствующих созданию ресурсосберегающих, экологически сбалансированных технологий переработки полезных ископаемых в условиях вовлечения в эксплуатацию месторождений бедных руд со сложными горно-геологическими условиями.
К таким методам относятся методы радиометрического разделения минерального сырья, основанные на использовании различий в радиометрических характеристиках разделяемых компонентов.
С использованием этих методов разделения удается создать рациональные технологии переработки минерального сырья, особенно в случаях, когда применение других методов обогащения недостаточно эффективно или неприемлемо по экономическим или экологическим показателям.
Так, например, на одном из вольфрамовых месторождений промышленными и кондиционными считаются руды с массовой долей WO3 более 0,1 %, а в хвостах флотационного обогащения его массовая доля не превышает 0,04 %. На долю кондиционных руд приходится лишь 13,5 % от добываемой горной массы и 34,6 % металла, а 86,5 % горной массы уходит в отвал некондиционных руд, унося с собой 65,4 % металла, содержащегося в эксплуатационном блоке. Анализ показывает, что отвалы некондиционных руд на 25 % представлены кондиционными рудами, в которых сосредоточено 81,4 % полезного компонента со средней массовой долей металла 0,186 %. Установлено, что из смеси горной массы, представленной вскрышными породами и некондиционными шеелитовыми рудами с содержанием WO3 от 0,022 до 0,06 %, с применением радиометрической сепарации можно выделить от 5 до 20 % руды с кондиционным, на уровне 0,1-0,12 %, содержанием WO3, что соответствует плановому питанию обогатительной фабрики (табл. 1).
Аналогичная картина наблюдается и для других месторождений минерального сырья.
Снижение содержания ценного компонента Р2О5 в апатитовых рудах Хибин привело к тому, что для некоторых действующих месторождений оно превышает всего в 2-3 раза концентрацию Р2О5 в отвалах некондиционных руд прошлых лет добычи.
Исследована возможность радиометрического обогащения бедных апатит-нефелино-вых руд Хибинского
массива, представленных некондиционными рудами прошлых лет добычи.
При оценке фракционного состава и теоретических показателей разделения частной пробы некондиционных руд класса -50+20 мм показано, что апатитовые руды достаточно контрастны по содержанию ценного компонента Р2О5, показатель контрастности составляет 0,74 отн. ед. Из некондиционных руд с содержанием пятиоки-си фосфора, равным 5,5 %, можно выделить порядка 25 % обогащенной руды, содержащей 13 % Р2О5.
По результатам ранее проведенных исследований радиометрических характеристик апатит-нефелиновых руд известно, что апатит интенсивно люминесцирует под воздействием
ультрафиолетового или рентгеновского излучения, а другие минералы, обладающие интенсивной люминесценцией под воздействием рентгеновского излучения, в Хибинском массиве отсутствуют. Поэтому исследования по радиометрической обогатимости
некондиционных руд были выполнены с использованием рентгенолюминесцентного метода, обладающего
высокой эффективностью признака разделения для Хибинских апатитовых руд.
Результаты рентгенолюминесцентного обогащения частной пробы некондиционных апатит-
нефелиновых руд прошлых лет добычи представлены в табл. 2.
Вскрышные породы Костомукш-ского железорудного месторождения представлены геллефлинтами, породой кварц-полевошпатового состава с незначительными количеством биотита, серицита и мусковита, а также рудного материала - магнетита и гематита. В толще геллефлинта содержатся прослои сланцев и железистых кварцитов мощностью до 5 м, которые составляют 20-25 % от объема вскрышных пород.
По результатам производственных испытаний чистый геллефлинт пригоден для производства целого ряда материалов: грунтовых эмалей, стеклотары, кислотоупорных порошков, а обогащенный (обезже-лезненный) геллефлинт может взамен полевого шпата и пегматита служить дешевым сырьем для производства фарфоровой посуды, санитарно-строи-тельных изделий, керамических связок в абразивных инструментах, кислотоупорных плиток и кирпича.
Исследована возможность использования радиометрических методов разделения минерального сырья для предварительной очистки вскрышных пород от сопутствующих сланцев и железистых кварцитов.
На частной пробе класса крупности -50+20 мм изучен фракционный состав вскрышных пород и оценены теоретические показатели разделения по содержанию железа.
Установлено, что вскрышные породы контрастны по содержанию железа, показатель контрастности составляет 1,2 отн. ед. Из вскрышных пород, содержащих в среднем 3,3 % железа, можно выделить до 23 % материала с содержанием железа порядка 12 %. При этом содержание железа в предварительно очищенном геллефлинте (концентрате разделения) уменьшается в 4,5 раза относительно его содержания в исходной пробе.
Для выбора оптимального метода радиометрического разделения и его практической реализации проведены лабораторные исследования по разделению пробы на рентгенорадиометрическом с ППД-детектором, рентгенолюминесцентном, фотометрическом и радиоволновом стендах.
Результаты разделения частной пробы на радиометрических стендах приведены в табл. 3.
По результатам исследований наиболее эффективными методами разделения вскрышных пород Косто-мукшского железорудного месторождения являются рентгенорадиометрический и рентгенолюминесцентный. Учитывая сложность реализации рентгенорадиометрического метода с ППД-спектрометрией в промышленных условиях, более оптимальным следует признать рентгенолюминесцентный метод, для которого разработаны промышленные образцы сепараторов.
В отвалах отработанного на данный момент времени Аллареченского месторождения богатых медноникелевых руд присутствуют сплошные медно-никелевые руды, которые обнаруживаются даже визуально. Сырье этого техногенного месторождения также может быть вовлечено в переработку с использованием одного из методов радиометрического разделения минерального сырья.
Огромны техногенные ресурсы, сосредоточенные в отвалах шлаков металлургического производства, содержащие
тысячи тонн меди, никеля, цинка, олова, марганца и других ценных полезных компонентов.
Оценена возможность извлечения ценных компонентов (меди, никеля, кобальта) с использованием радиометрической сепарации на примере трех типов шлаков, отобранных в цехах комбината «Североникель»: отвальных шлаков электропечей, конвертерных и шлаков печей обеднения.
Неоднородность состава шлаков по содержанию в них цветных металлов обусловлена нарушениями технологического режима плавки и нестабильностью состава шихты.
Анализ теоретически возможных показателей разделения конвертерных шлаков и шлаков печей обеднения по содержанию в кусках никеля и меди показывает, что вариации содержаний цветных металлов в шлаках значительны, благодаря чему рассматриваемые типы шлаков можно разделить на три продукта: концентрат, направляемый на переработку; хвосты, направляемые в отвал или на утилизацию в качестве строительного материала; промежуточный продукт (пром-продукт), который возможно пустить в переработку по более сложной технологии.
Реализовать разделение шлаков возможно с помощью рентгенорадиометрической или радиорезонансной сепарации. Результаты радиорезо-нансного (индукционного) разделения трех типов шлаков представлены в табл. 4, из которой следует, что с помощью радиорезонансного метода достигается разделение шлаков на продукты, различающиеся по содержанию металлов в 3-6 раз. Следовательно, радиометрическая сепарация позволяет вовлечь в производство сырье техногенных месторождений шлаков металлургической переработки медно-никелевых руд и значительно уменьшить их негативное влияние на окружающую среду.
Выполнены укрупненные лабораторные исследования радиометрической обогатимости марганецсодержащих шлаков крупностью -70+10 мм Никопольского завода ферросплавов.
Оценка гранулометрического состава представленной заводом пробы показала, что выход сепарируемых классов (+10 мм) составляет 91,5 %, среднее содержание марганца в шлаке равно 13,5 %, избирательного обога-
щения какого-либо класса по содержанию марганца не происходит.
При оценке теоретически возможных показателей разделения проб марганецсодержащих шлаков установлено, что из класса -30+20 мм можно выделить при различных порогах разделения по содержанию марганца металлизированный продукт с содержанием марганца 40 %-60 % и выходом Таблица 5
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАДИОРЕЗОНАНС1
Наименование Выход,
продуктов
Кла
Концентрат 6,5
Хвосты 93,5
Исходная проба класса 100
Кла
1
Концентрат 10,6
Хвосты 89,4
По
Концентрат 7,3
Хвосты 92,7
Исходная проба класса 100
Кла
1
Концентрат 8,0
Хвосты 92,0
По
Концентрат 5,2
Хвосты 94,8
11,6 % - 5 %. Из класса -40+30 мм выделяется металлизированный продукт с содержанием 42,5 %-66 % при выходе 8 %-3,6 %. В крупном классе -70+40 мм металлизированная часть с высоким содержанием марганца отсутствует, т.е. сепарация данного класса малоэффективна. Таким образом, наиболее продуктивным в плане выделения металлизированного продукта является класс -40+10 мм.
Оценка радиометрической обо-гатимости марганецсодержащих шлаков выполнена рентгенорадиометрическим и радиорезонансным индукционным методами. В связи с тем, что результаты радиорезонанс-ного разделения шлаков в классе крупности -40+30 мм не уступают результатам рентгенорадиометрического, а первый метод предпочтительнее в плане его практической
реализации, дальнейшие исследования были продолжены только с использованием радиорезонансного метода. Эффективность радиорезонанс-ного признака разделения марганецсодержащего техногенного сырья составляет 0,95 отн. ед.
Технологические показатели ра-диорезонансного разделения марганецсодержащих шлаков в классах
крупности -40+30 мм, -30+20 мм и -20+10 мм приведены в табл. 5.
Результаты проведенных исследований могут служить основой создания технологии радиометрического обогащения марганецсодержащих шлаков с целью выделения из них металлизированного продукта.
Таким образом, создание на основе радиометрической предкон-центрации технологий отработки
техногенных месторождений, представленных отвалами вскрышных пород, забалансовых руд прошлых лет отработки, отходов металлургического производства, будет являться не только важным резервом ресурсосбережения и охраны недр, но позволит также значительно улучшить экологическую обстановку в регионах горноперерабатывающих предприятий.
Терещенко С.В., Марчевская В.В. - Горный институт Кольского научного центра РАН.
