Технология сухого обогащения пегматитов и пегматоидных гранитов для получения кварц-полевошпатовых и слюдяных концентратов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.13, кандидат технических наук Кутенев, Александр Анатольевич

• Кутенев, Александр Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кутенев, Александр Анатольевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Современное состояние производства полевошпатовых и кварц-полевошпатовых материалов

1.1. Современное состояние производства кварц-полевошпатовых смесей. Актуальность темы исследования

1.2. Методы обогащения кварц-полевошпатовых пород

1.3. Предварительная оценка Адуйского гранитного массива как месторождения кварц-полевошпатового сырья

1.3.1. Общая характеристика месторождения

1.3.2. Предварительное исследование на обогатимость

1.4. Цель и задачи исследования

2. Оценка возможности сухого обогащения по традиционной технологии

2.1. Практика сухого обогащения пегматитовых руд

2.2. Общие положения селективной дезинтеграции руды

2.3. Оценка возможности селективной дезинтеграции руды Адуйского месторождения по традиционной технологии дробления

2.4. Магнитная сепарация без предварительной подготовки продуктов дробления

Выводы по главе 2

3. Определение рациональных условий сухого обогащения руды

3.1. Требования, предъявляемые к продуктам сухого обогащения

3.2. Дезинтеграция руды в центробежно-ударной дробилке

3.2.1. Общая характеристика центробежно-ударного дробления

3.2.2. Характеристика пробы

3.3. Классификация дробленой руды

3.4. Дезинтеграция и классификация на грохоте типа Кгоозкег

3.4.1. Особенности классификации на вибрационном грохоте типа КгооБкег

3.4.2. Классификация руды на грохоте

3.5. Магнитная сепарация

3.6. Компоновка продуктов технологического исследования. Баланс продуктов сухого обогащения

3.7. Сушка исходной руды

Выводы по главе 3

4. Технико-экономическая оценка эффективности сухого

обогащения пегматитовой руды

4.1. Технические показатели обогащения

4.2. Схема цепи аппаратов

4.3. Обоснование мощности и количества оборудования

4.4. Экономические показатели обогащения

4.4.1. Состав экономических расчетов

4.4.2. Расчет затрат на переработку руды в товарную продукцию

4.4.3. Расчет затрат на добычу и доставку руды

4.4.4. Экономическая эффективность получения концентратов

Выводы по главе 4

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология сухого обогащения пегматитов и пегматоидных гранитов для получения кварц-полевошпатовых и слюдяных концентратов»

ВВЕДЕНИЕ

Полевошпатовое сырье широко используется в стекольной, керамической, фарфорофаянсовой, электротехнической отраслях промышленности, при производстве абразивов, красок, мастик, в качестве наполнителей буровых растворов. Рост объемов строительства и ремонтно-строительных работ предопределяет увеличение потребности в таких видах продукции, как керамическая плитка, керамогранит, керамокирпич, стекло различного назначения. Возникла настоятельная необходимость в увеличении сырьевой базы для обеспечения как существующих производств полевошпатовой продукции, так и введённых новых мощностей и новых видов продукции. Мощности крупнейшего и фактически монопольного производителя (Вишнево-горского обогатительного комбината) имеют предельную загруженность и флотационное (мокрое) обогащение с извлечением полевошпатового концентрата не более 50 %. В последние годы обозначилась тенденция роста импорта кварц-полевошпатовой продукции (до 30-40 %) , даже в виде не-обогащённых, чистых пегматитов. Флотационное (мокрое) обогащение кварц-полевошпатовых руд имеет ряд существенных недостатков, таких как низкое извлечение полезного продукта, высокая себестоимость, необходимость строительства и содержания хвостохранилищ, использование кислот и других реагентов, что крайне негативно влияет на экологию. В настоящее время рядом организаций разрабатываются технологии сухого обогащения полевошпатовых, кварц-полевошпатовых руд, но пока на уровне лабораторных, полупромышленных испытаний. И хотя имелись и в последние годы разработаны и утверждены новые ГОСТы на различную кварц-полевошпатовую продукцию (КПШК, КПШС и т.п.), только недавно была разработана и опробована технология сухого обогащения, превышающая по всем показателям существующее мокрое обогащение. В связи тем, что 30 % полевошпатовой продукции импортируется в Россию, возникла настоятель-

ная необходимость в увеличении сырьевой базы и обеспечении производства полевошпатовой, кварц-полевошпатовой продукцией. Определение и обоснование оптимальных параметров сухого обогащения кварц-полевошпатовой руды является актуальной задачей исследования. Открытое 26.02.2008 г. месторождение «Участок № 5» кварц-полевошпатового сырья (Приложение: «Свидетельство об установлении факта открытия месторождения полезного ископаемого» №1/08 от 11.05.2008 г.) соответствует условиям сухого обогащения и позволит обеспечить работу обогатительной фабрики более чем на 30 лет (оцененные и утвержденные в ГКЗ запасы полезного ископаемого 6,214 млн. т).

Объект исследования - технологические схемы обогащения неметалл-орудных материалов.

Предмет исследования - технология сухого обогащения пегматитовых

РУД-

Идея работы - использование современного оборудования дробления, гравитационно-воздушной классификации, высокочастотного грохочения и очистки путем магнитной сепарации.

Цель исследования - определение и обоснование параметров технологии сухого обогащения пегматитов и пегматоидных гранитов Адуйского поля.

Обоснование параметров обогащения руды является основой технологического регламента и наряду с заданием на проектирование является обязательным, основополагающим документом для разработки проектной документации обогатительной фабрики [16].

При разработке технологических регламентов учитываются данные последних достижений науки и техники в области технологии производства и оборудования, проверенные опытом действующих предприятий, а также результаты законченных научно-исследовательских, опытно-конструкторских и опытно-промышленных работ по технологическим процессам и оборудова-

нию, закладываемым в рабочий проект. Технологический регламент - это законченная научно-исследовательская работа.

Основные задачи исследования.

1. Анализ современного состояния производства полевошпатовых и кварц-полевошпатовых материалов. Оценка возможности сухого обогащения по традиционной технологии.

2. Определение рациональных условий сухого обогащения руды. Разработка технологической схемы и схемы цепи аппаратов.

3. Технико-экономическое обоснование эффективности сухого обогащения пегматитовой руды.

Методы исследований. Обогащение и анализ технологии сухого обогащения, производство опытных работ в лабораторных условиях с определением рациональных параметров по дроблению, классификации и напряженности магнитного поля, химический и минералогический анализ продуктов обогащения, испытания полученной продукции в промышленных условиях, анализ результатов испытаний.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛЕВОШПАТОВЫХ И КВАРЦ- ПОЛЕВОШПАТОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ

1.1. Современное состояние производства кварц-полевошпатовых смесей. Актуальность темы исследования

В промышленности неметаллорудных материалов широко используется полевошпатовое и кварцевое сырье. Оно применяется в стекольной, керамической, фарфорофаянсовой, электротехнической отраслях промышленности, при производстве красок, мастик, шпаклевок, в качестве наполнителя буровых растворов и другом.

Полевой шпат и кварц постоянно входят в состав шихты для варки стекломассы в количестве около 30 %. Для изготовления сверхпрозрачного стекла лучше использовать калиевые полевые шпаты.

В шихте, для производства белого стекла, электрокерамики и художественного фарфора, используются кварцевые концентраты и чистые пегматиты или полевошпатовые концентраты с содержанием окислов железа менее 0,20 %, обеспечивающие получение высококачественного сырья; при производстве зелёного стекла, грубой керамики могут использоваться полевошпатовые концентраты с содержанием окислов железа 0,30-0,50 %.

Наиболее строгие требования предъявляются к полевошпатовому сырью для производства электроизоляторов, фарфора.

При производстве эмалей полевошпатовые концентраты применяются для увеличения их вязкости, прочности и химической стойкости.

К полевошпатовому сырыо, используемому абразивной промышленностью, единых требований нет. Применение полевошпатовых концентратов для связок в производстве шлифовальных кругов технологичнее, чем кварц-полевошпатовых концентратов, но при сохранении всех параметров шлифо-

вальных кругов улучшаются эксплуатационные свойства абразивных инструментов и на порядок снижается себестоимость кругов.

Производители керамогранита постоянно варьируют рецептурой исходного сырья, в зависимости от химического состава поставленных полевошпатового, кварцевого концентратов, глин и песков.

В настоящее время в России зарегистрировано 8 предприятий, занимающихся добычей и переработкой полевошпатового сырья.

Их базой являются 16 разрабатываемых месторождений (табл. 1.1). Суммарная добыча кварц-полевошпатового сырья (руды) на этих месторождениях в 2010 году составила около 1210 тыс. т, в т. ч. из пегматитов -142 тыс. т, из пегматоидных гранитов - порядка 248 тыс. т, из миаскитов -790 тыс. т, из вторичных кварцитов - около 30 тыс. т. Но выход полевошпатовых концентратов из руды (не считая ручной сортировки пегматитов), в зависимости от руды и технологии обогащения, составляет не более 50 %. Поэтому в России в 2010 году произведено товарных полевошпатовых, кварц-полевошпатовых концентратов около 667 тыс. т.

Добыча полевошпатового сырья осуществляется в Мурманской области, Республике Карелия, Свердловской, Челябинской, Иркутской областях и в Приморском крае. Добыча по регионам крайне неравномерна и сосредоточена в основном на Урале, где традиционно разрабатываются миаскиты, и в Карелии, лидирующей по добыче пегматитов.

Объем выпуска готового товарного продукта - полевошпатовых, кварц-полевошпатовых концентратов в последние годы (до кризиса конца 2008 года) увеличивался весьма высокими темпами. Так, объем полевого шпата из пегматитов, миаскитов увеличился более чем в два раза. Значительно увеличились и объемы потребления полевого шпата. В 2010 году было использовано 970,4 тыс. т полевошпатовых и кварц-полевошпатовых концентратов, но только 63 % российского производства, против 428,3 тыс. т и 72 % соответственно в 2001 году. Наиболее высокие темпы потребления полевошпато-

вых, кварц-полевошпатовых материалов были достигнуты в 2007 году. На рис. 1.1 приводится структура потребления полевого шпата.

Прочие 1%

Строительная керамика

28% ---

Стекольная пром-ть 46%

Фарфоро-фаянсовая

пром-ть 25%

Рис. 1.1. Ориентировочная структура потребления полевого шпата в РФ

по оценке за 2010 год

Текущая потребность стекольной промышленности оценивается на уровне 450 тыс. тонн полевошпатовых концентратов в год. Еще порядка 240 тыс. тонн полевого шпата в год используют фарфорофаянсовые заводы. Предприятиями - производителями керамической плитки и керамогранита в настоящее время используется до 273 тыс. тойн в год. Производство электроизоляторов, абразивных связок, эмальпосуды - 7,4 тыс. т.

Из потребленных в 2010 году 970,4 тыс. тонн полевошпатовых и кварц-полевошпатовых концентратов только 667 тыс. тонн были произведены в России и 303,4 тыс. тонн - импортированы из других стран (в основном из Турции, Китая, Италии, Польши, Белоруссии, Казахстана).

Средняя контрактная цена экспорта полевошпатовой продукции сопоставима с ценами внутреннего рынка. В частности, ОАО «Вишневогорский ГОК» (66 % экспорта) экспортировал свою продукцию в 2007 году в среднем по 68,8 долл./т, а в 2010 году - по 79,5 долл./т. ОАО «Малышевское рудоуправление» - по 70,5 долл./т и 85,5 долл./т соответственно, а на внутренний рынок по цене от 1850 руб./т. до 2100 руб./т.

Таблица 1.1

Основные разрабатываемые месторождения полевошпатового сырья, производители, объемы добычи в 2010 году

Регион, месторождение Породы для производства. Недропользователь Добыча руды из недр в 2010 г., тыс. тонн

Россия всего 1210

Пегматиты 142

Пегматоидные граниты 248

Миаскиты 790

Вторичные кварциты 30

Мурманская область

Куру-Ваара ОАО «Чалмозеро» 65

Риколатава ОАО «Мусковит» 27

Северная Карелия

Уракко-озеро ЗАО «Чупинский ГОК» 163

Климовский участок

Хетоламбина

Блинковые Варакки

Озеро Долгое

Южная Карелия

Хетоламбина 86

Свердловская область

Адуйский гранитный массив ОАО «Малышевское рудоуправление» 52 (переработка отвалов)

Хвостохранилище Малы-шевского рудоуправления ООО «Полевской деревообрабатывающий комбинат» 10 (опытные работы)

Челябинская область

Вишневогорское ОАО «Вишневогорский ГОК» 790

Иркутская область

Мамско-Чуйское ОАО «Мамслюда» 12

Приморский край

Гусевское ОАО «Гусевский рудник» 15

и

Средняя контрактная цена импорта значительно выше. В 2007 году она составила 132,13 долл./т, а в 2010 году - по 140,35 долл./т (Цены на полевошпатовую продукцию в России в среднем фактически сравнялись с ценами на нее в США. Средняя цена полевого шпата в США в 2010 году составила 75,00 долл./т (Франко-предприятие).

Таким образом, в условиях роста потребления кварц-полевошпатовой продукции сохраняется актуальность совершенствования технологии добычи и обогащения кварц-полевошпатового сырья.

1.2. Методы обогащения кварц-полевошпатовых пород

Требования, предъявляемые промышленностью к качеству полевошпатового и кварцевого сырья (табл. 1.2), предопределяют специфический характер его обогащения по сравнению с рудами цветных, черных и редких металлов. Прежде всего общее направление процесса прямо противоположно, так как основные породообразующие минералы (полевой шпат и кварц) выделяются в концентрат, в то время как при обогащении руд других металлов они и отбрасываются в хвосты. В этом случае под обогащением понимается совокупность операций механической обработки твердого полезного ископаемого, с целью получения из него одного или нескольких продуктов с увеличенным содержанием полезных компонентов или с уменьшенным содержанием вредных примесей.

В общем случае в процессе обогащения кварц-полевошпатовых пород следует решать такие основные задачи, как:

- дробление и измельчение породы с целью раскрытия сростков минералов, а также для доведения исходного материала до верхнего оптимально-нормированного предела крупности;

- классификация по крупности для получения заданного гранулометрического состава материала;

- удаление вредных минеральных примесей;

Таблица 1.2

Требования к химическому составу полевошпатового сырья для различных отраслей промышленности [1]

Содержание, % Электроизоляторная промышленность Изготовление художественного, хозяйственного фарфора и фаянсовой глазури Абразивная про-мышлен лен-ность Электродная про-мышлен лен-ность Стекольная промышленность

полевой шпат пегматит полевой шпат пегматит полевой шпат полевой шпат полевой шпат пегматит

ШВМ Ш1М, Ш1К Ш2М, Ш2К ПВМ П1М, П1К П2М, П2К ШВМ Ш1М, П1К Ш2М, П2К ПВМ П1М, П1К П2М, П2К ШАМ-1 ШАМ-2 ШЭМ шэк ПСХ 1 ПСХ 2 ПСХЗ КПС 1 КПС 2 КПСЗ

Ге203+ТЮ2, не более 0,15 0,2 0,3 0,15 0,2 0,3 0,15 0,2 0,3 0,15 0,2 0,3 0,2 0,3 1,0 1,0 0,2 0,3 не норм. 0,2 0,4 не норм.

CaO+MgO, не более 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0 2,0 2,0 1,0 1,0 1,5 1,5 не нормируется

К20тМа2(), не менее 13 12 11 8 8 8 13 12 11 8 8 8 12 11 12 12 10 10 10 7 7 7

А120з, не менее не нормируется - - 16 16 16 13 13 13

БЮ2 общего, не более не нормируется 70 70 65 65 65 75 75 75

5702 свободного, не более 8 8 10 30 30 30 - 8 10 - 30 30 8 10 не нормируется

Весовое отношение К20: Ыа20, не менее 4 л ■Э 2 4 3 2 2 2 2 2 2 2 3 2 3 3 не нормируется

Условные обозначения, принятые при обозначении сортов: Ш - шпат, П - пегматит, В - высший сорт, 1 - I сорт, 2 - II сорт, 3 - III сорт, М - молотый, К - кусковой, А - абразивный, Э - электродный, С - стекольный, КП - кварц-полевошпатовое сырье, X - хозяйственное.

- выделение дополнительной продукции;

- отделение полевых шпатов от кварца;

- разделение полевых шпатов на калиевые и натриевые;

- обезвоживание и сушка концентратов до заданной влажности.

Дробление, как правило, применяется в 2 или 3 стадии до крупности

10-20 мм. Первая стадия обычно производится в щековых дробилках, вторая и третья - в конусных дробилках или в щековых со сложным механизмом качания. Дальнейшее измельчение при сухом обогащении производится до 1-0,5 мм, в схемах мокрого обогащения от 0,8 до 0,2 мм. В нашем случае в связи с тем, что исходная руда представляет собой песчано-гравийную смесь (40 % - класс +0,0-1,0мм; 20 % - класс +1,0-2,0 мм; 20 % - класс +2,0-3,0 мм; 10 % - класс +3,0-4,0 мм; 5 % - класс +4,0-5,0 мм; 5 % - класс +5,0-20 мм) и гравий представленный, в основном слипшимися частицами разных по размеру классов, дробление представляет собой в основном дезинтеграцию по уже имеющимся классам крупности и частичное разрушение полевого шпата и кварца.

Сухое дробление обычно осуществляется в валковых дробилках и стержневых мельницах, работающих в замкнутом цикле с вибрационными грохотами. Для мокрого измельчения применяются стержневые или шаровые мельницы в замкнутом цикле с грохотом при помоле до 0,8 мм или со спиральными классификаторами и гидроциклонами при более тонком измельчении.

Классификация дробленого сырья производится в широком диапазоне от 200 до 0,02 мм на типовом оборудовании (грохотах, классификаторах, гидроциклонах и т. п.).

Извлечение полезного минерала и удаление вредных примесей осуществляются промывкой, гравитационным и флотационным обогащением, магнитной и электрической сепарацией, специальными (химическими) методами.

Промывка полевошпатового и кварцевого сырья встречается в двух случаях: при промывке кускового материала из зоны выветривания и при промывке песка. Оборудование промывки типовое: для кускового материала -барабанные и плоские грохоты, скрубберы, корытные мойки; для песков -спиральные классификаторы, гидроциклоны, пескомойки.

Флотация - наиболее распространенный метод очистки зернистых материалов (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Условия флотационной очистки от минеральных примесей [1]

Собиратель Расход, кг/т рН среды Реагент среды Вспениватель

Анионные собиратели жирно-кислотного типа 0,8-1,2 7,5-10 Сода, силикат натрия, известь Обычно не требуется

Анионные собиратели типа сульфанатов 0,4-0,8 3,5-4,5 Серная кислота Сосновое масло, детергенты, высшие спирты

Катионные собиратели аминов 0,1-0,3 3,5-4,5 То же То же

Реагенты, применяемые в зарубежной практике, - актинол С (Д) аэромин НГД. В отечественной практике используются сульфатное мыло, окисленный рисайкл, кубовые остатки, сульфонол, сосновое масло и др.

Магнитная сепарация полевошпатового сырья обусловлена положительной удельной магнитной восприимчивостью большинства примесей [магнитная восприимчивость х = УН, где / - намагниченность вещества, Н - напряженность магнитного поля].

Полевошпатокварцевое сырье как объект магнитной сепарации характеризуется рядом особенностей:

- минералы, которые необходимо извлечь в магнитную фракцию, обладают как сильномагнитными, так и слабомагнитными свойствами, причем разница в магнитной восприимчивости составляет несколько порядков.

- в отличие от сильномагнитных железных и марганцевых руд в кварц-полевошпатовых рудах выход магнитной фракции обычно значительно ниже, чем немагнитной;

- основное внимание при магнитной сепарации полевошпатовых пород должно быть обращено на качество немагнитного продукта.

Гравитационное обогащение на концентрационных столах было одним из первых методов выделения примесей из кварцевых песков, впоследствии метод вытеснен из практики пенной флотацией.

Классификация по крупности широко распространена в практике обогащения полевошпатокварцевого сырья. Это связано с особенностью избирательного разрушения и концентрации рудных минералов в тонких фракциях.

Сортировка по цвету применяется при ручной рудоразборке для выделения кварца.

Отделение кварца от полевых шпатов производится в основном флотацией и электрической сепарацией. Более высокую селекцию полевых шпатов обеспечивают собиратели катионного типа (реагент АНП).

Электрическая сепарация производится в электростатическом поле (между барабаном и цилиндрическим электродом), кварц отклоняется к положительно заряженному электроду.

Отделение полевых шпатов от кварца путем избирательного измельчения основывается на меньшей механической прочности полевых шпатов по сравнению с кварцем. Эта разница еще усиливается при химическом выветривании полевых шпатов. Для избирательного измельчения наиболее подходящими являются галечные мельницы в сочетании с классификаторами и гидроциклонами.

Методы разделения полевых шпатов:

- сортировка по цвету;

- электрическая сепарация;

- флотация;

- избирательное измельчение.

Наиболее простым методом является сортировка по цвету. Разборке подвергаются пегматиты крупнокристаллической структуры, раскрытие которых (полевых шпатов и кварца) происходит при крупности не менее 20 мм (калиевые полевые шпаты имеют более темную окраску, по сравнению с плагиоклазом).

Электрическая сепарация возможна двумя методами:

- основанная на контактной электрилизации;

- с помощью коронно-электростатического барабанного сепаратора.

Материал пород сепарацией дробится и сушится в печи, где и происходит электризация.

Флотационное разделение установлено с катионным собирателем.

Избирательное измельчение характерно для калиевых и натриевых шпатов.

1.3. Предварительная оценка Адуйского гранитного массива как месторождения кварц-полевошпатового сырья

1.3.1. Общая характеристика месторождения

Объектом изучения являются выветрелые граниты «Участка № 5» для производства строительных материалов. Административно площадь работ находится на территории Асбестовского городского округа Свердловской области. Участок расположен на западной окраине г. Асбеста в 0,5 км от пос. Черемша, в 0,7 км к западу от шахты Черемшанская. Площадь участка 44 га.

Геоморфологически «Участок № 5» расположен на левобережном склоне долины р. Бол. Рефт, на водораздельном пространстве р. Черемшанки и бессточного субмеридионального пологого лога, открывающегося к р. Бол. Рефт. Ближайший водоток - река Черемшанка (правый приток р. Бол. Рефт), протекающая в 0,65 км восточнее участка.

В геологическом плане «Участок № 5» приурочен к юго-восточному окончанию Адуйского гранитного массива и находится в полосе субширот-

ного контакта гранитов с вмещающими породами метаморфического комплекса. Северная часть месторождения сложена преимущественно пегматитовыми гранитами, центральная и южная части - амфиболитами с жилами пегматитов мощностью от первых метров до 40 м и протяженностью от первых десятков метров до 700 м.

ООО «Пегматит» проводило оценочные работы на «Участке № 5» на выветрелые граниты в качестве сырья для производства строительных материалов, в ходе проведения работ выяснилась непригодность кор выветривания для этих целей. В процессе проведения оценочных работ, при проведении химических и минералогических анализов было установлено, что доля кварц-полевошпатового материала в них составляет 70-80 %. Но полезная толща и полученная из нее продукция не соответствует стандартам и техническим условиям, предъявляемым к кварц-полевошпатовому сырью керамической и стекольной промышленности, и требует дальнейшего обогащения.

По результатам выполненных оценочных работ на «Участке № 5» по состоянию на 01.01.2008 г. утверждены балансовые запасы выветрелых пегма-тоидных гранитов и пегматитов в качестве исходного сырья для производства стекла, тонкой керамики и керамогранита, в авторском варианте подсчета, по сумме категорий Ci+C2 в количестве 5709,7 тыс. т (протокол ТКЗ № 79 от 26.02.2008 г.).

Месторождение открыто 26.02.2008 г. По классификации месторождений, в зависимости от размеров, месторождение относится к категории крупных (более 1000 тыс. т). Первооткрыватель месторождения ООО «Пегматит» в лице учредителя Кутенева A.A. (Приложение 1).

Изученность технологических свойств запасов по категории С! должна удовлетворять следующим условиям:

- определены природные разновидности и промышленные (технологические) типы полезного ископаемого, установлены общие закономерности их пространственного распространения и количественные соотношения промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого, ми-

неральные формы нахождения полезных и вредных компонентов; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями показателям;

- технологические свойства полезного ископаемого охарактеризованы в степени, достаточной для обоснования промышленной ценности разведанных запасов.

Запасы категории С2 должны удовлетворять следующим требованиям:

- качество и технологические свойства полезного ископаемого определены по результатам исследований единичных лабораторных проб либо оценены по аналогии с более изученными участками того же или другого подобного месторождения.

1.3.2. Предварительное исследование на обогатимость

Предварительное исследование на обогатимость включало следующие работы [3]:

- подготовка пробы к исследованию;

- изучение вещественного состава пробы (ситовой анализ, химический анализ, минералогический анализ);

- выбор схемы обогащения и контрольные опыты по схеме.

Исходная крупность руды в пробе -500+0,0 мм характеризуется повышенным содержанием мелочи (класс -20+0,0 мм до 60 %), наблюдается присутствие глинистой и окисленной составляющих (рис. 1.3).

Крупность, мм

Рис. 1.2. Гранулометрическая характеристика исходной пробы руды Адуйского поля

По данным опробования (табл. 1.4), руда разделяется в основном различным соотношением полевых шпатов калиевой и натриево-кальциевой разновидностей и вкрапленностью. Калиевый модуль исходной руды составляет 1,72 (соотношение окислов щелочных металлов Ыа20 : К20 по массе. Содержание калиево-натриево-полевошпатовой составляющей - 30-32 %, плагиоклазов - 27 %. Таким образом, соотношение калиевых шпатов к натриевым составляет примерно 1:1. Химический состав пробы руды представлен в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Химический состав руды

Элемент ыо2 А120З Ре20з общий СаО К20 Ыа20 МпО

Содержание, % 73,5 14,8 0,48 0,21 0,29 3,1 5,33 0,032

Элемент тю2 §общ Собщ ВаО ВеО Калиевый модуль «М» пмпп

Содержание, % 0,016 0,035 <0,05 0,19 0,046 1,72 1,42

Количественный минеральный состав руды, рассчитанный по данным химического, рентгеноструктурного и минералогического анализов, приведен в табл. 1.5.

По величине калиевого модуля (табл. 1.4) руду можно использовать в качестве кварц-полевошпатового материала после удаления избыточного железа и слюды.

Основные свойства минералов, которые могут быть использованы в качестве разделительных признаков, представлены в табл. 1.6 [1].

Возможность и особенности распределения минералов при магнитной и электрической сепарации оценивались по магнитной восприимчивости и диэлектрической проницаемости (рис. 1.4, 1.5).

Таблица 1.5

Количественный минеральный состав руды

Минерал Содержание, %

Магнетит 0,09

Гранат ОД

Окислы и гидроокислы железа и марганца 0,09

Флогопит 3,19

Амфиболы 0,7

Эпидот 0,5

Мусковит 3,4

Кварц 31

Альбит 32

Микроклин 27

Пирит 0,03

Апатит 1,9

Рис. 1.4. Фракционная характеристика руды по магнитной восприимчивости

Основные свойства минералов

Таблица 1.6

Минерал Плотность, о кг/м Твердость Магнитная воспри- о имчивость, м / кг Диэлектрическая проницаемость

Магнетит 4800-5200 5,5-6,0 8-Ю"4 33,7-81

Гранат 3500-4000 6,5-7,5 7,9-10"7 3,5-4

Окислы и гидроокислы железа и марганца 4300-5000 5,0-5,5 (2-80)-10"7 25

Флогопит 2700-2800 2,0-3,0 (5-8)-Ю-8 7,0

Амфиболы 3100-3300 5,5-6,0 30-Ю"8 6,6-8,4

Эпидот 3200-3500 6,0-7,0 (22-24)-10"8 6,2

Мусковит 2760-2880 2,5 (1-12)-10~8 6,0-8,0

Кварц 2650 7,0 -0,46-10"8 4,5-6,0

Альбит 2620 6,0 (-1-1)-10"8 7,4-8,0

Микроклин 2540-2570 6,0-6,5 (-1-1)-10"8 5,5

Пирит 4900-5200 6,0-6,5 (0,2-0,7)-10"8 33,7-81

Апатит 3200 5,0 (1-5)-10"8 5,8

Рис. 1.5. Фракционные характеристики руды по диэлектрической проницаемости

По магнитной восприимчивости %гр могут быть выделены: магнетит (X = 8-Ю"4 м3/ кг), гранат (х = 7,9-103 м3/ кг), окислы и гидроокислы железа и

3 3

марганца (х = 20 м / кг), флогопит, апатит, мусковит (% = 6 м / кг), кварц,

о

альбит, микроклин, пирит (хгр = 0,7 м / кг).

По диэлектрической проницаемости егр: магнетит и пирит (srp = 50), окислы и гидроокислы железа и марганца (е^ = 25), флогопит, амфиболы, мусковит, альбит, эпидот (srp = 6,0), кварц, микроклин, апатит (вгр = 5,5).

Возможности магнитных методов значительно больше электрических. С их помощью возможно последовательное селективное выделение компонентов и лишь для разделения кварца, альбита, пирита и микроклина они не пригодны. Возможности электрических методов более полно раскрываются при получении полевошпатового концентрата. В этом случае для разделения частиц минералов (диэлектриков) более подходит трибоэлектростатическая сепарация. Схемы разделения показаны на рис. 1.6, результаты сепараций приведены в табл. 1.7.

а б

1 1

Нагрев Магнитная

iarpe

"Т

сепарация

Трибоэлектростатическая н 11 ^ м 1

сепарация Магнитная

Хвосты ▼ * Концентрат сепарация

н2| | м2

Рис. 1.6. Схемы разделения на трибоэлектростатическом (а) и магнитном сепараторах (б)

Анализ результатов магнитной и электрической сепарации показал возможность обогащения кварц-полевошпатовой руды Адуйского месторождения сухим способом. С целью составления технологической схемы обогащения проведено исследование влияния на процесс обогащения основных определяющих факторов магнитной и электрической сепарации (напряженности магнитного поля, влажности окружающей среды, температуры нагрева материала, напряжения на электроде, положения отсекателей при трибоэлектри-ческой сепарации).

23

Таблица 1.7

Результаты опытов сепараций

Сепарация Продукт Выход, % яю2 Ре20з к2о Ма20 А120з СаО MgO

Трибоэлек-трическая Концентрат 39,12 69,9 0,53 4,4 6,3 15,7 1,51 0,31

Хвосты 60,88 75,4 0,84 2,0 5,8 13,3 0,88 0,46

Исходное 100,0 72,4 0,66 3,4 6,0 14,5 1,12 0,41

Магнитная Немагнитный 1 46,5 75,8 0,17 2,8 6,3 - - -

Магнитный 1 53,5 71,2 0,76 3,0 5,9 - - -

Немагнитный 2 39,18 74,4 0,14 2,7 6,2 - - -

Магнитный 2 5,32 72,0 1,19 3,0 6,5 - - -

Исходный 100,0 72,4 0,66 3,4 6,0 - - -

По результатам исследования предложены две технологические схемы обогащения кварц-полевошпатовой руды (рис. 1.7, 1.8):

- с раздельным обогащением окисленной и неокисленной составляющих частей руды, с предварительной сушкой только окисленной части (класс -40+0,0 мм);

- совместное обогащение окисленной и неокисленной составляющих с предварительной сушкой всей руды.

При предъявлении к концентратам повышенного требования по содержанию железа в схемах предусматривается четыре операции магнитной сепарации.

Ожидаемые результаты:

- КПШ 1 - 30-К35 % (содержание свободного кварца ~ 8ч-12 %, алюминия - 15ч-18 %, суммы кальция и магния ~ 0,Зч-0,7 %);

- КПШ 2 - 40ч-45 % (содержание свободного кварца ~ 15ч-30 %, алюминия - 12ч-15 %, суммы кальция и магния ~ 0,8ч-1,2 %);

- слюда Зч-4 %;

- хвосты 15ч-20 %.

г

Сайка

Исходный материал с!=-500+-0ДЗ мм

Грохочение 40 им

Г-:

г

Измельчение-

—Г=

рохочение 0,3 мм

Классификация

68 |

Б отвал

Нагрев

^69

Слюда

м

НС I

ез | 26

мс и

хв

и

г? | а© МС ТТТ

Заключение диссертации по теме «Обогащение полезных ископаемых», Кутенев, Александр Анатольевич

Выводы по главе 4

1. Средняя расчетная производительность по обогащению руды -200000 т/год (25 т/ч).

Средняя производительность по готовой продукции - 128 тыс. т/год:

- коллективный кварц-полевошпатовый концентрат - 15,34 т/ч;

- мусковит (флогопит) - 1,32 т/ч;

- хвосты - 2,12 т/ч;

- шламы - 6,22 т/ч.

2. Затраты на 1 тонну руды:

- на приобретение и монтаж горного оборудования - 1,45 руб.;

- на приобретение и монтаж обогатительного оборудования - 11,41 руб.

3. Суммарная выручка за КПШК и слюдяной концентрат, получаемые из 1 тонны руды - 1897 руб.

4. Себестоимость 1 тонны товарной продукции - 812,6 руб.

5. Прибыль на 1 тонну руды - 1084,4 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании проведенных исследований приводится решение актуальной научно-технической задачи - обоснование параметров технологии сухого обогащения пегматитовых руд на основе двухстадийной дезинтеграции в центробежной дробилке и последующей классификации на грохоте КгооБЬег, имеющей существенное значение для промышленности неметаллорудных материалов и получения сырья для керамической и стекольной промышленности.

По результатам исследования сделаны следующие выводы:

1. При сухом обогащении пегматитов и пегматоидных гранитов по традиционной схеме невозможно обеспечить необходимое качество концентратов:

- при использовании классических вариантов дробления в щековых дробилках и в комбинации с роторным измельчением достаточной для магнитного обогащения дезинтеграции не происходит, содержание железа в продуктах дробления составляет от 0,5 до 1,13 %, что не соответствует ГОСТу;

- при дроблении в центробежно-ударной дробилке и гравитационно-воздушной классификации содержание железа снижается и составляет 0,37-1,03 %, однако не соответствует ГОСТу (менее 0,25 %).

2. После предварительной подготовки, включающей дополнительную селективную дезинтеграцию в центробежной дробилке и классификацию на грохоте КгоовЬег, в результате магнитной сепарации получен кварц-полевошпатовый концентрат (КПИ1К), соответствующий требованиям ГОСТа (с содержанием Ге203 + Ге203 менее 0,25 %).

3. При очистке продуктов классификации на грохоте КгооБкег на концентрационном столе по трению дополнительно к кварц-полевошпатовому концентрату получен мусковитовый (флогопитовый) концентрат классов крупности -5+1 мм и -1+0,5 мм.

4. Себестоимость товарной продукции, полученной из 1 т руды, составит 851,46 рублей. Прибыль от реализации товарной продукции, полученной из 1 т руды, составит 1337,79 рубля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кутенев, Александр Анатольевич, 2012 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ревнивцев В.И. Обогащение полевых шпатов и кварца. - М.: Недра, 1970.- 128 с.

2. Митрофанов С.И., Барский Л.А., Самыгин В.Д. Исследование полезных ископаемых на обогатимость. - М.: Недра, 1974. - 332 с.

3. Технический отчет «Разработка технологической схемы сухого обогащения пегматитовых руд Адуйского поля» / Б.Н.Кравец, В.В.Мехед, М.Б.Багубаев, Р.А.Кашапов, 2006. - 38 с.

4. Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики / Под ред. О.С.Богданова. - М.: Недра, 1984. - 358 с.

5. Справочник по обогащению руд. Основные процессы / Под ред. О.С.Богдаиова. - М.: Недра, 1983. - 381 с.

Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы / Под ред.

О.С.Богданова. - М.: Недра, 1982. - 366 с.

6. Барский Л.А., Ревнивцев В.И., Соколкин Ю.В. Гравитационная классификация зернистых материалов. - М.: Недра, 1974. - 232 с.

7. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых. Т. 1: Магнитные и электрические методы обогащения полезных ископаемых. Изд. Моск. гос. горн.

ун-та, 2005.-669 с.

8. Вайсберг В.М. Эксплуатация дробильных и измельчительных установок: Справочное пособие для рабочих. - М.: Недра, 1989. - 196 с.

9. Вайсберг Л.А., Картавый А.Н., Коровников А.Н. Просеивающие поверхности грохотов. Конструкции, материалы, опыт применения / Под ред. Л.А.Вайсберга. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2005. - 252 с.

10. Вайсберг Л.А., Зарогатский Л.П., Туркин В.Я. Вибрационные дробилки. Основы расчета, проектирования и технологического применения / Под ред. Л.А.Вайсберга. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004. - 306 с.

11. Вайсберг Л.А., Рубисов Д.Г. Вибрационное грохочение сыпучих материалов: Моделирование процесса и технологический расчет грохотов. СПб, 1994.-47 с.

12. Левушкин Д.Н. Развитие техники грохочения минерального сырья // Горная промышленность. - 2009. - № 1 (83). - С. 40-41.

13. Технология сухого обогащения угля // Горная промышленность. -2009. -№ 1 (83).-С. 22-23.

14. Особенности высокочастотного грохочения // Горная промышленность. - 2007. - № 6 (76). - С. 42-43.

15. Козин В.З. Использование руд на обогатимость: Учебное пособие / Козин В.З.; Урал. гос. горный ун-т. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2009. -380 с.

16. Положение о составе, порядке разработки и утверждения технологических регламентов для проектирования предприятий цветной металлургии. РДП 21-89 / Минцветмет СССР.

17. Селективное разрушение минералов / В.И.Ревнивцев, Г.В.Гапонов, Л.Г1.Зарогатский и др., под ред. В.И.Ревнивцева. - М.: Недра, 1980. - 286 с.

18. Введение в физику твердого тела. Ч.Киттель: перевод с четвертого американского издания А.А.Гусева и А.В.Пахнева под общ. ред. А.А.Гусева. Учебное пособие. - М.: Гл. ред. физ.-мат. лит. изд. «Наука», 1978. - 792 с.

19. Хопунов Э.А. Исследование механизма селективного разрушения руд // Интенсификация технологических процессов рудоподготовки. - Л.: Механобр, 1987.-С. 116-135.

20. Скамницкая Л.С., Брецких А.Ф., Фомин О.К. Селективное разрушение кварца методом ЭГД // Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительства и

технических материалов: Материалы второй международной научной конференции. - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005. - С. 176-178.

21. Барабашкин В.П. Молотковые и роторные дробилки. - М.: Недра, 1973.- 144 с.

22. Кочелаев В.А., Газалеева Г.И., Осинцев A.A. Совершенствование технологии обогащения хризотил-асбеста на комбинате «Ураласбест» // Изв. вузов. Горный журнал. - 2005. - № 8. - С. 24-27.

23. Кравец Б.Н. Специальные и комбинированные методы обогащения. -М.: Недра, 1986.-304 с.

24. Разумов К.А., Перов В.А. Проектирование обогатительных фабрик. -М.: Недра, 1982.-518 с.

25. Цыпин Е.Ф., Морозов Ю.П., Козин В.З. Моделирование обогатительных процессов и схем: Учебник. - Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 1996.-368 с.

26. Филиппов В.А. Конструкция, расчеты и эксплуатация устройств и оборудования для сушки минерального сырья. - М.: Недра, 1979.

27. Тихонов О.Н. Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. - М.: Недра, 1984. - 208 с.

28. Эйгелес М.А. Обогащение неметаллических полезных ископаемых. -М.: Госиздат, 1952. - 564 с.

29. Центробежно-ударная мельница // Википедия. URL: http: ru. wik-ipedia, orq / wiki (дата обращения 1.05.2011).

30. Бороха ЭЛ., Воробьев В.З., Горобец A.B. Центробежно-ударные дробилки и мельницы ударного типа / УП НПО «Центр». - г. Минск.

31. Классификаторы каскадно-гравитационные: Справочник обогатительного оборудования // URL: http:www. Oborudunion.ru (дата обращения 1.05.2011).

32. Кутенев А. А., Валиев Н. Г. Технология сухого обогащения пегматитовых руд для получения кварц-полевошпатовой смеси // Материалы между-

народной конференции «Уральская горнопромышленная декада 12-21 апреля

2010 г.». - Екатеринбург: УГГУ, 2010. - С. 324-325.

33. Кутенев А. А., Валиев Н. Г. Технология сухого обогащения кварц-полевошпатовой руды // Известия вузов. Горный журнал. - 2011. - № 2. -С. 103-105.

34. Кутенев А. А., Валиев Н. Г. Дезинтеграция и классификация пегматитовой руды на вибрационном грохоте типа КгоозЬег // Материалы международной конференции «Уральская горнопромышленная декада 4-13 апреля

2011 г.». - Екатеринбург: УГГУ, 2011. - С. 244-245.

35. Патент 1Ш 2370326 С2. Способ получения КГПИС различного сортового состава с помощью сухого метода обогащения / Патентообладатель А.А.Кутенев (Яи). - 2007146537/03. Заявлено 12.12.2007; опубликовано

20.06.2009. Бюл. № 29.

36. Паладеева Н.И. Дробилки ударного действия // Изв. вузов. Горный

журнал. - 1996. - № 10-11. - С. 139-146.

38. Вибротехцентр. «Идеальный грохот» // http://wWvibrocom.ru/ /гетагкБ/иЬ^ет.Мт (дата обращения 12.01.2011г.).

39. Высокие технологии. Новая технология обогащения кварц-'полевошпатовых руд месторождения Куру-Ваара // М1р://\ул¥\у/ко1а8с.пеТги/ С£ьЫпДесЬ..р1 (дата обращения 17.06.2011г.).

40. Горнопромышленный портал России. Вишневогорский ГОК (горнообогатительный комбинат) // http://www/mmingexpo.ru/cjmpany/5972 (дата

обращения 17.06.2011г.).

41. Полевошпатовое сырье Карелии // http://karelnedra.karelia.ru/mnia/

mnie_polshpat.htm (дата обращения 27.02.2011г.).