Козин В.З. Исследование руд на обогатимость

Подождите немного. Документ загружается.

259

зующие представлены кварцем, амфиболом, серицитом и полевым шпатом. Из

акцессорных присутствуют апатит и ильменит.

Средний минеральный состав руды, рассчитанный по данным полного

химического анализа, представлен в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Минеральный состав пробы

Минералы Массовая доля, % Минералы Массовая доля, %

Магнетит 30,0 Кварц 28,0

Гематит 15,0 Амфибол 18,5

Пирит Полевой шпат 2,0

Пирротин Карбонат 1,0

Халькопирит

0,5

Серицит 2,0

Окислы железа 0,5 Апатит 1,5

Окислы марганца 1,0 Ильменит 0,5

Магнетит – главный рудный минерал, определяющий ценность руды.

Его содержание в разных аншлифах колеблется от первых процентов до

75-80 %, в среднем составляя 30 %. Представлен тонко-мелкозернистыми (0,01-

0,05 мм) ксеноморфными вкраплениями различной интенсивности в кварцевые

агрегаты. Наблюдаются более крупные (0,03-0,08 мм), приуроченные к поле-

вошпатовым или карбонатным жилкам и укрупненные агрегаты

(0,08-0,2 мм) среди пирит-ильменит

содержащих гнезд.

Основная масса магнетита тесно срастается с кварцем; границы весьма

неровные, с бухтами и заливами одного минерала в другой. В более крупных

(0,1-0,2 мм) агрегатах присутствуют включения кварца, осложняющие раскры-

тие рудного минерала. Кроме кварца, магнетит тесно срастается с амфиболом,

карбонатом, редко с пиритом. При этом его вкрапления в дисульфиде

железа

иногда приобретают форму, близкую к идиоморфной.

Гематит – второй по важности минерал железа, определяющий ценность

руды. По содержанию он в два раза уступает магнетиту (15,0 %), однако для не-

го характерны не только вкрапления, но и сливные агрегаты, слагающие широ-

кие (0,5-1,0 мм) полоски, чередующиеся с амфиболовыми. Его макроскопиче-

ские шелковистые разновидности под

микроскопом представлены густой

(60-65 % и более) вкрапленностью игольчато-чешуйчатых зерен размером

0,005х0,03-0,05 мм и удлиненно-чешуйчатыми агрегатами размером 0,01-

0,05х0,1-0,5 мм, субпараллельными слоистостями.

В существенно магнетитовых разновидностях такие агрегаты распола-

гаются не только субпараллельно, но и под некоторым углом к общему направ-

лению и даже хаотически.

В целом для гематита характерна

тесная связь с кварцем, реже с амфи-

болом и магнетитом, вследствие хотя и значительных по длине агрегатов (до

0,5 мм), но весьма тонких (0,005-0,01 мм) неровных, сильно волнисто изги-

бающихся, секущих агрегаты кварца, проникая глубоко во внутренние их зерна.

Поэтому степень раскрытия гематита очень слабая – первые его свободные зер-

260

на появляются только в классе -0,1+0,071 мм, а в классе -0,044 мм наблюдается

только 29 % раскрытых зерен таблица 3.4.

Таблица 3.4 – Степень раскрытия магнетита и гематита в исходной руде, %

Магнетит Гематит

Сростки Сростки

Классы

крупности,

мм

сво-

бод-

ный

с ге-

мати

том

с не-

руд-

ными

слож-

ные

сво-

бод-

ный

с маг-

нети-

том

с не-

руд-

ными

слож-

ные

-6+3 - - - 100 - - - 100

-3+2,5 - - - 100 - - - 100

-2,5+1,6 - - - 100 - - - 100

-1,6+1,0 - - 3 97 - - 5 95

-1,0+0,5 - - 12 88 - - 15 85

-0,5+0,2 Р.з. - 27 73 - - 29 71

-0,2+0,1 27 - 42 31 - - 43 57

-0,1+0,071 51 - 35 14 7 - 66 37

-0,071+0,044 72 - 28 - 24 - 67 -

-0,044 94 1 5 - 29 6 65 -

Из других рудных минералов следует отметить пирит, хотя по содержа-

нию он уступает другим рудным минералам, но, благодаря гнездообразным его

скоплениям размером 5 мм и более, он четко выделяется своим ярко-желтым

цветом на фоне серой и темно-серой массы руды. Представлен в основном

сливными агрегатами размером 1-5 мм, содержащими редкие вкрапления

ук-

рупненно-зернистого магнетита. В карбонатизированных участках руды появ-

ляются редкие изоморфные его зерна. Пирротин и халькопирит – редчайшие

вкрапления размером 0,001-0,05 мм, ассоциирующие с пиритом.

Окислы железа – рыхлые красновато-бурые охры по межполосным

трещинкам, приуроченным чаще к гематитовым прослоям. По составу близки к

гётиту и лимониту.

Окислы марганца – редкие вкрапления и агрегаты

среди карбонатных

участков размером 0,01-0,05 мм.

Из нерудных основным минералом является кварц – составная часть

кварцитов, слагающих основную массу, как вкрапленных руд, так и нерудных

прослоев. Структура их аллотриоморфно-зернистая, тонко- и мелкозернистая,

тесно срастается с магнетитом и гематитом, осложняя их раскрытие при из-

мельчении.

Амфибол – второй по распространенности породообразующий минерал,

массовая

доля которого достигает 40-50 %, в среднем составляя 18,5 %. Часто

слагает безрудные прослои мощностью 0,1-0,5 мм, короткие мелкие линзочки

(0,01-0,05х0,1-0,5 мм) и мелкие (0,01-0,05 мм) вкрапления. По составу отвечает

261

бесцветному тринорлиту, зеленоватому игольчатому актинолиту и буроватому

куммингтониту.

Карбонат слагает отдельные участки размером 0,01-0,05, иногда 0,5 мм.

Полевой шпат образует прожилки среди кварцитов, субпараллельные

поросчатости размером 0,01-0,1 до 0,3 мм.

Серицит – мелкие (0,005-0,01х0,01-0,03 мм) чешуйки.

Акцессорные минералы – апатит и ильменит – редчайшие вкрапления

размером 0,01-0,05 мм.

3.3. Физические свойства руды

Для исходной руды крупностью -70+0 мм определены:

насыпная масса,

угол естественного откоса, плотность руды и продуктов сухой магнитной сепа-

рации.

Крепость руды по Протодьяконову определена согласно

ГОСТ 21153,1-75.

Дробимость руды характеризуется индексом работы по Бонду «Wi», ко-

торый численно равен удельному расходу электроэнергии в кВт·ч на одну ко-

роткую тонну, необходимому для дробления от бесконечного массива до про-

дукта

крупностью 80 % минус 100 мкм.

Основные физические свойства руды приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Физические свойства руды

Наименование Единица измерения Показатели

Насыпная масса т/м

1,78

Угол естественного откоса град. 33,7

Плотность:

исходная руда

промпродукт СМС

Хвосты СМС

т/м

3,54

3,7

2,87

Крепость руды ед. 7,4

Определение величины крепости по Протодьяконову включало экспе-

рименты, проводимые на трубчатом копре, путем разрушения кусков непра-

вильной формы. Определение крепости проводилось на трех образцах классов

-60+40 и -40+20 мм. Величина крепости колебалась от 10 до 5,45, в среднем со-

ставляя 7,4. Данный показатель позволяет отнести руду к горным породам

средней крепости.

Экспериментальное определение индекса Бонда

– Wi для процесса

дробления основано на дроблении руды класса -20+3 мм в щековой дробилке.

По величине индекса чистой работы руда может быть отнесена к рудам средней

дробимости.

Руды не относятся к глинистым и не требуют промывки.

262

4. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТИПОВ

И СОРТОВ РУД

Рудные тела месторождения представлены магнетитовыми и гематит-

магнетитовыми разновидностями. Массовая доля железа колеблется в пределах

32,4-35,1 %. Текстура кварцитов тонко- и среднеслоистая, структура - тонков-

крапленная.

По данным технологических исследований установлено, что при обога-

щении магнетитовой разновидности руды с массовой долей железа 32,46 % по

технологии магнитного

обогащения при конечной крупности измельчения 98 %

класса -0,044 мм получено 36,6 % концентрата с массовой долей железа

68,87 %. Массовая доля железа общего в хвостах 10,96 %.

При обогащении магнетито-гематитовых руд и смеси магнетитовых и

гематито-магнетитовых руд с массовой долей железа 35,43 и 34,0 % по грави-

тационно-магнитной технологии обогащения выделено соответственно 45,97 и

42,61 % концентрата с массовой долей железа

61,76 и 64,35 %. Массовая доля

железа в хвостах 13,01 и 11,45 %.

Исследованиями гематито-магнетитовых разновидностей руд установ-

лена необходимость извлечения гематита из хвостов мокрой магнитной сепара-

ции гравитацией или флотацией. Необходимая крупность измельчения 98 %

класса -0,044 мм.

Исследования по высокоградиентной сепарации и флотации показали,

что получение гематитового концентрата с массовой долей железа 60 % и выше

затруднено из-

за тонкого прорастания гематита в кварце. Продукты магнитного

обогащения и флотации на 30-40 % представлены тонкозернистым кварцем и

полевым шпатом и на 50-55 % гематитом. Гематит раскрыт на 80 %, а 20 % на-

ходятся в виде сростков в кварце. Нерудные раскрыты на 40-50 %, а остальная

часть имеет тончайшие включения гематита. Затруднение в разделении раскры-

тых зерен гематита и нерудных

минералов объясняется флокуляцией переиз-

мельченного гематита и захватом во флокулы нерудных частиц.

В этом случае в качестве доводочной операции получения гематитового

концентрата целесообразно применение гравитационных методов обогащения.

Выделенные при подсчете запасов руд технологические типы руд не

поддаются селективной добыче и обогащению, поэтому наиболее рациональ-

ной является валовая добыча руд с

организацией усреднительного склада в

карьере.

5. СУХАЯ МАГНИТНАЯ СЕПАРАЦИЯ ИСХОДНОЙ РУДЫ

При первичной переработке исходной руды изучалась возможность су-

хой магнитной сепарации руды крупностью 200-0, 50-0, 25-0 и 12-0 мм.

Сухая магнитная сепарация руды в крупности 200-0 мм на стендовой

установке ПБСЛ-900/400 ООО «Научно-технический центр магнитной сепара-

ции Магнис ЛТД» при удельной нагрузке 150-200 т/

ч·м и напряженности маг-

нитного поля 0,3 Тл позволила выделить 12,5 % пустой породы с массовой до-

263

лей общего железа 14,72 %, в том числе магнетитового 2,18 %. Массовая доля

железа в магнетитовом продукте повысилась с 34,06 до 36,82 %. Додраблива-

ние магнитного до 12-0 мм и последующая сухая магнитная сепарация позво-

лила дополнительно выделить 8,86 % хвостов с массовой долей железа общего

10,24 %, магнетитового менее 1,0 %. Общий выход хвостов составил 21,36 % с

массовой долей железа 12,85 %.

Сухая магнитная сепарация руды

крупностью от 50 до 12 мм на сепара-

торе ПБС-90/25 с напряженностью магнитного поля 0,16 Тл обеспечивает вы-

деление хвостов от 15,4 % (в классе 50-0 мм) до 18,4 % (в классе 12-0 мм) с

массовой долей железа общего от 12,6 до 7,82 %, в том числе магнетитового,

соответственно, 3,95 и 2,46 %.

В настоящее время производятся сепараторы с напряженностью маг-

нитного поля 0,3 Тл, что обеспечит

в процессе сухой магнитной сепарации вы-

деление отвальных хвостов с минимальным содержанием магнетитового желе-

за.

Для смешанных гематито-магнетитовых руд сухое обогащение может

быть рекомендовано в крупности 12-0 мм.

6. ИЗМЕЛЬЧАЕМОСТЬ РУДЫ И ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ

Измельчаемость определялась на промпродукте сухого обогащения

крупностью 12-0 мм и на концентратах I и II стадии мокрой магнитной сепара-

ции.

В институте «Уралмеханобр» разработана методика, предусматриваю-

щая исследование измельчаемости концентратов стадиального обогащения.

При чем в I стадии может быть использована стержневая или шаровая мельни-

ца, что зависит от вещественного состава руды.

Для гематито-магнетитовых руд изучена измельчаемость руды и кон-

центратов в стержневой и шаровой мельницах.

Промпродукт сухой магнитной сепарации измельчался

в стержневой

мельнице объемом 32 литра в течение различного времени (3, 6, 9, 12 мин.).

Концентраты мокрой магнитной сепарации измельчались в шаровой мельнице

объемом 7 литров. Время измельчения 10, 20, 30, 40 и 60 минут.

Удельная производительность мельницы (кг/л·ч) по вновь образованно-

му классу -0,071 мм определялась по формуле:

(

)

60α-β

⋅

= , кг/л·ч (1)

где: g – удельная производительность мельницы по вновь образованному клас-

су;

β – массовая доля класса -0,071 мм в измельченном продукте;

α – массовая доля класса -0,071 мм в исходном продукте;

Q – нагрузка на мельницу, кг

V – объем мельницы, л;

t – время измельчения до заданной крупности, мин.

264

Для сравнения измельчаемости приняты магнетитовые кварциты Стой-

ленского месторождения, которые по вещественному составу и обогатимости

близки к изучаемым гематито-магнетитовым кварцитам.

Это позволит иметь коэффициент измельчаемости для расчета удельной

производительности по готовому классу промышленной мельницы.

Результаты измельчаемости исходной руды и концентратов I и II стадий

обогащения приведены в таблице 6.1-6.3.

Таблица 6.1 – Значения удельной

производительности стержневой мельницы по

вновь образованному классу -0,071 мм

Удельная производительность g, кг/л·ч

Крупность из-

мельчения, мм, %

класса -0,071 мм

изучаемое

месторождение

Стойленское

месторождение

Коэффициент

измельчаемости

15 0,28 0,58 0,48

20 0,265 0,551 0,48

25 0,256 0,537 0,48

Таблица 6.2 – Значения удельной производительности шаровой мельницы II

стадии измельчения по вновь образованному классу -0,071 мм при измельчении

концентрата I стадии ММС

Удельная производительность g, кг/л·ч

Крупность из-

мельчения, мм, %

класса -0,071 мм

изучаемое

месторождение

Стойленское

месторождение

Коэффициент

измельчаемости

55 0,333 0,654 0,51

65 0,29 0,534 0,54

75 0,253 0,440 0,58

85 0,245 0,371 0,66

Таблица 6.3 – Значения удельной производительности шаровой мельницы III

стадии по вновь образованному классу -0,071 мм при измельчении концентрата

II стадии ММС

Удельная производительность, g, кг/л·ч

Крупность из-

мельчения, мм, %

класса -0,071 мм

Изучаемое

месторождение

Стойленское

месторождение

Коэффициент

измельчаемости

80 0,170 0,245 0,69

85 0,158 0,233 0,68

90 0,130 0,219 0,59

95 0,098 0,194 0,51

99 0,055 0,139 0,40

Из данных представленных в таблицах 6.1-6.3 видно, что продукты обо-

гащения изучаемого месторождения измельчаются труднее, чем продукты обо-

гащения Стойленского месторождения. Коэффициент измельчаемости по все

стадиям измельчения составляет 0,4-0,7.

265

7. ОБОСНОВАНИЕ КРУПНОСТИ ПО СТАДИЯМ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Результатами исследований, выполненными в различное время, уста-

новлено, что массовая доля железа в конечном концентрате 66,0-67,0 % и рас-

крытие гематита достигается при измельчении до 98 % класса -0,044 мм. Такая

крупность может быть получена по технологии трехстадиального измельчения.

Оптимальная крупность материала по стадиям измельчения устанавливалась по

результатам магнитного обогащения

материала различной крупности.

Результаты магнитного анализа исходной руды различной крупности

приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Результаты магнитного анализа продукта СМС

Выход, % Массовая доля, % Извлечение, % Продукты

обогащения

частный от исход.Fe SiO

Fe SiO

1,6-0 мм

Магнитный продукт 71,2 57,6 50,2 20,6 82,4 28,9

Немагнитный продукт 28,8 23,3 20,0/4,85 61,2 13,3 34,8