Технология сухого обогащения пегматитов и пегматоидных гранитов для получения кварц-полевошпатовых и слюдяных концентратов
На правах рукописи
Кутенев Александр Анатольевич
ТЕХНОЛОГИЯ СУХОГО ОБОГАЩЕНИЯ ПЕГМАТИТОВ
И ПЕГМАТОИДНЫХ ГРАНИТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
КВАРЦ-ПОЛЕВОШПАТОВЫХ И СЛЮДЯНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
Специальность 25.00.13 – «Обогащение полезных ископаемых»
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Екатеринбург – 2012
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» на кафедре «Горное дело»
Научный руководитель – доктор технических наук,
доцент Валиев Нияз Гадым - оглы
Официальные оппоненты: доктор технических наук,
доцент Лагунова Юлия Андреевна
кандидат технических наук
Шихов Николай Владимирович
Ведущая организация – ОАО «Государственный научно-исследовательский
и проектный институт асбестовой промышленности
«НИИ проектасбест»»
Защита состоится « 01 » марта в 14-30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, 2-й учебный корпус, ауд. 2142
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке
ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»
Автореферат диссертации разослан « 31 » января 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор технических наук, профессор В. К. Багазеев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Полевошпатовое, кварц-полевошпатовое сырье широко используется в стекольной, керамической, фарфоро-фаянсовой, электротехнической отраслях промышленности, при производстве абразивов, красок, мастик, в качестве наполнителей буровых растворов. Рост объемов строительства и ремонтных работ, ввод новых мощностей, производство новых видов товаров обусловливают увеличение потребности в таких видах продукции, как керамическая плитка, керамогранит, керамокирпич, стекло различного назначения.
Флотационное (мокрое) обогащение кварц-полевошпатовых руд имеет ряд существенных недостатков, а именно: низкое извлечение полезного продукта, высокая себестоимость, необходимость строительства и содержания хвостохранилищ, использование в технологическом процессе кислот и других реагентов, что крайне негативно влияет на экологию. В настоящее время разрабатываются технологии сухого обогащения полевошпатовых, кварц-полевошпатовых руд на уровне лабораторных и полупромышленных испытаний. И хотя в последние годы разработаны и утверждены новые ГОСТы на различную кварц-полевошпатовую продукцию (КПШК, КПШС), только недавно была разработана и опробована технология сухого обогащения, превосходящая по всем показателям технологию существующего мокрого обогащения. В связи с тем что около 30 % полевошпатовой продукции импортируется в Россию, возникает необходимость увеличения сырьевой базы и обеспечения производства полевошпатовой, кварц-полевошпатовой продукцией. Обоснование параметров сухого обогащения кварц-полевошпатовой руды является актуальной задачей исследования.
Объект исследования – технологические схемы обогащения неметалло- рудных материалов.
Предмет исследования – технология сухого обогащения пегматоидных гранитов.
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.
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 и напряженности магнитного поля, химический и минералогический анализ продуктов обогащения, испытания полученной продукции в промышленных условиях, анализ результатов испытаний.
Защищаемые научные положения
1. Традиционная схема получения полевошпатовых, кварц–полевошпатовых концентратов методом флотации из пегматитов и пегматоидных гранитов не обеспечивает необходимое количественное извлечение полезного продукта с минимальным содержанием вредных примесей.
2. Сухое обогащение руд способом дезинтеграции в центробежно-ударной дробилке, воздушно-гравитационной и высокочастотной классификации, с последующей очисткой концентратов от оксидов железа и слюды магнитной сепарацией, повышает выход и качество готовой продукции, исключает необходимость дополнительных затрат на строительство и содержание шламохранилищ, использование различных реагентов, снижает себестоимость продукции.
Научная новизна результатов работы
1. Установлено, что выветрелые пегматоидные граниты Адуйского массива, используемые для производства строительных материалов, на 90 % представлены кварц-полевошпатовым материалом, который при сухом обогащении является широко востребованным сырьем для керамогранитной, абразивной, стекольной промышленности.
2. Для эффективности дезинтеграции кварц-полевошпатового материала наиболее соответствующей является комбинация центробежно-ударного дробления и грохота типа Kroosher.
3. Впервые в России разработан технологический регламент сухого обогащения широко распространенных кварц-полевошпатовых руд (пегматоидных гранитов) с использованием оборудования селективной дезинтеграции и воздушной классификации.
Технология сухого обогащения защищена патентом РФ.
Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается значительным объемом экспериментальных работ в лабораторных условиях, а также испытанием схемы сухого обогащения в промышленных условиях.
Практическая значимость работы заключается в разработке регламента сухого обогащения кварц-полевошпатового сырья для получения кварц-полевошпатового концентрата с содержанием железа менее 0,25 %.
Научное значение заключается в разработке технологической схемы сухого обогащения пегматоидных гранитов, определении рациональных параметров обогащения и выборе необходимого оборудования.
Личный вклад автора заключается в организации и проведении всего комплекса исследований по оценке выветрелых гранитов как кварц-полевошпатового сырья, исследовании пегматоидных гранитов на обогатимость и составлении технологической схемы, схемы цепи аппаратов, технологического регламента сухого обогащения и технико-экономической оценке результатов обогащения.
Реализация результатов работы:
- составлен технологический регламент сухого обогащения кварц-полевошпатовой руды для получения кварц-полевошпатового концентрата с содержанием железа менее 0,25 %;
- составлен «бизнес-план» на добычу выветрелых пегматоидных гранитов «Адуйского поля» и переработку их в товарный концентрат.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международной конференции «Уральская горнопромышленная декада» 2010, 2011 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы, в т. ч. получен патент Российской Федерации.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, 9 приложений, перечня литературы из 41 наименования, изложена на 105 страницах текста, содержит 26 рисунков и 39 таблиц.
Основное содержание диссертации
1. Современное состояние производства полевошпатовых и кварц-полевошпатовых материалов
В промышленности неметаллорудных материалов широко используется полевошпатовое и кварцевое сырье. Оно применяется в стекольной, керамической, фарфоро-фаянсовой, электротехнической отраслях промышленности, при производстве красок, мастик, шпатлевок, в качестве наполнителей буровых растворов и др.
В настоящее время в России зарегистрировано 8 предприятий, занимающихся добычей и переработкой полевошпатового сырья. Их базой являются 16 разрабатываемых месторождений. Суммарная добыча на этих месторождениях около 1200 тыс. т. Выход полевошпатовых концентратов из добытой руды составляет 25-50 %. Из потребленных в 2008 году 750 тыс. тонн полевошпатовых и кварц-полевошпатовых концентратов только 77 % были произведены в России, 23 % импортированы из других стран. Таким образом, в условиях роста потребления полевошпатовой продукции сохраняется актуальность совершенствования технологии добычи и обогащения полевошпатового сырья.
Кварц-полевошпатовое месторождение «Участок № 5» (Адуйский гранитный массива) открыто в феврале 2008 года и по классификации месторождений относится к категории крупных (более 1000 тыс. т). Предварительное исследование руд выполнено компанией «Коралайна–Инжиниринг» в 2007-2008 гг.: изучен вещественный состав руды и осуществлен выбор нетрадиционной схемы обогащения. По данным опробования, соотношение окислов щелочных металлов К2О : Na2O по массе 1,72 (калиевый модуль), содержание Fe2O3 – 0,48 %. По величине калиевого модуля руда соответствует требованиям, предъявляемым к кварц-полевошпатовым материалам, по содержанию железа – необходимо удаление избыточного железа до 0,25 %. Анализ результатов магнитной сепарации показал возможность обогащения пегматоидных гранитов Адуйского поля сухим способом.
2. Оценка возможности сухого обогащения по традиционной схеме
С целью оценки селективности разрушения и выбора типа дробилок пробу руды Адуйского месторождения после грохочения на сите 50 мм подвергли дроблению по двум схемам:
- схема А – щековая СМД 116, две стадии роторного дробления на ДР 4х4 и измельчение в мельнице Ц-2030;
- схема Б – три стадии дробления в щековых дробилках СМД 115А и измельчение в мельнице Ц-2030 (рис. 1).
На рис. 1 видно, что гранулометрические характеристики продуктов дробления (по схеме А и Б – 1,3) и измельчения (2,4) достаточно близки между собой, а макроселективность раскрытия незначительная.
Рис. 1. Гранулометрическая характеристика продуктов дробления:
схема А: 1 – первая стадия дробления; 2 – измельчение;
схема Б: 3 – первая стадия дробления; 4 – измельчение
Магнитная сепарация продуктов измельчения проводилась по следующей схеме (рис. 2).
Рис. 2. Схема получения кварц-полевошпатового концентрата магнитной
сепарацией без предварительной обработки исходного материала
Результаты технологических испытаний по получению кварц-полевошпатового концентрата с помощью магнитной сепарации без предварительной специальной подготовки приводятся в табл. 1.
Таблица 1
Результаты магнитной сепарации исходной пробы
без предварительной подготовки
| Продукт | Выход от опер., % | Выход от исх., % | Содержание Fe2O3, % |
| Классификация | |||
| +0,5 | 61,92 | 0,87 | |
| -0,5+0,315 | 11,28 | 1,13 | |
| -0,315+0,1 | 21,00 | 0,90 | |
| -0,1+0 | 5,80 | 1,44 | |
| Исх. проба | 100,0 | 0,94 | |
| Магнитная сепарация класса -0,5+0,315 мм в две стадии с перечисткой немагнитной фракции | |||
| 1-я стадия на валковом магн. сепар. – СПБМ 0,45 Тл | |||
| Немагн. фракция 1 | 99,30 | 11,20 | 1,12 |
| Магн. фракция 1 | 0,70 | 0,08 | 2,10 |
| Исх. -0,5+0,315 мм | 100,00 | 11,28 | 1,13 |
| 2-я стадия – перечистка немагнитной фракции на двухвалковом магн. сепар. – СМВИ 1,5 Тл | |||
| Немагн. фракция 2 | 76,33 | 8,55 | 0,50 |
| Магн. фракция 2 | 23,67 | 2,65 | 3,14 |
| Исх. немагнитная фракция 1 | 100,00 | 11,20 | 1,12 |
| Магнитная сепарация класса –0,315+0,1 мм в две стадии с перечисткой немагнитной фракции | |||
| 1-я стадия – СПБМ 0,45 Тл | |||
| Немагн. фракция 1 | 98,80 | 11,14 | 0,88 |
| Магн. фракция 1 | 1,20 | 0,14 | 2,70 |
| Исх. -0,315+0,1 мм | 100,00 | 11,28 | 0,90 |
| 2-я стадия – перечистка немагнитной фракции – СМВИ 1,5 Тл | |||
| Немагн. фракция 2 | 85,78 | 9,56 | 0,50 |
| Магн. фракция 2 | 14,22 | 1,59 | 3,14 |
| Исх. немагнитная фракция 1 | 100,00 | 11,14 | 0,88 |
Окончание табл. 1
| Продукт | Выход от опер., % | Выход от исх., % | Содержание Fe2O3, % |
| Магнитная сепарация класса –0,1+0 мм в две стадии с перечисткой немагнитной фракции | |||
| 1-я стадия – СПБМ 0,45 Тл | |||
| Немагн. фракция 1 | 90,41 | 18,99 | 1,44 |
| Магн. фракция 1 | 9,59 | 2,01 | 1,52 |
| Исх. -0,1+0 мм | 100,00 | 21,00 | 1,44 |
| 2-я стадия – перечистка немагнитной фракции – СМВИ 1,5 Тл | |||
| Немагн. фракция 2 | 55,60 | 10,56 | 1,13 |
| Магн. фракция 2 | 44,40 | 8,43 | 1,82 |
| Исх. немагнитная фракция 1 | 100,00 | 18,99 | 1,44 |
| Магнитная сепарация класса –0,5+0 мм в две стадии с перечисткой немагнитной фракции | |||
| 1-я стадия – СПБМ 0,45 Тл | |||
| Немагн. фракция 1 | 98,79 | 37,62 | 1,22 |
| Магн. фракция 1 | 1,21 | 0,46 | 4,50 |
| Исх. -0,5+0 мм | 100,00 | 38,08 | 1,26 |
| 2-я стадия – перечистка немагнитной фракции – СМВИ 1,5 Тл | |||
| Немагн. фракция 2 | 80,76 | 30,38 | 0,61 |
| Магн. фракция 2 | 19,24 | 7,24 | 3,80 |
| Исх. немагнитная фракция 1 | 100,00 | 37,62 | 1,22 |
| Магнитная сепарация класса +0,5 мм в две стадии с перечисткой немагнитной фракции | |||
| 1-я стадия – СПБМ 0,45 Тл | |||
| Немагн. фракция 1 | 99,72 | 61,75 | 0,85 |
| Магн. фракция 1 | 0,28 | 0,17 | 5,43 |
| Исх. +0,5 мм | 100,00 | 61,92 | 0,87 |
| 2-я стадия – перечистка немагнитной фракции – СМВИ 1,5 Тл | |||
| Немагн. фракция 2 | 92,86 | 57,34 | 0,61 |
| Магн. фракция 2 | 7,14 | 4,41 | 4,00 |
| Исх. немагнитная фракция 1 | 100,00 | 61,75 | 0,85 |
По результатам технологических испытаний сделан следующий вывод.
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 %).
Традиционная схема получения полевошпатовых, кварц–полевошпатовых концентратов методом флотации из пегматитов и пегматоидных гранитов не обеспечивает необходимое количественное извлечение полезного продукта с минимальным содержанием вредных примесей.
3. Определение рациональных условий сухого обогащения руды
Для максимального раскрытия минералов пегматитовой руды и обезжелезнения продуктов обогащения нами принимаются:
- дробление в дробилках ударного действия;
- узкая классификация по крупности;
- двух- и трехстадийная магнитная сепарация (различных классов).
В практике обогащения имеются примеры селективной дезинтеграции на центробежно-ударных дробилках (типа ЦДУ, ДЦ) и мельницах (типа МЦ). В нашем исследовании дробление принято на дробилке ДЦ с самофутеровкой, когда карманы внутренней стороны корпуса заполнены крупным исходным материалом и дробление происходит по принципу удара «кусок о кусок».
Классификация дробленой руды осуществлялась на гравитационно-воздушном классификаторе (КГ-4). Схема подготовки пробы дроблением и классификацией приводится на рис. 3.
По результатам воздушной классификации сделаны выводы:
- наименьшее содержание железа 0,37 % в крупной фракции после перечистки суммы мелких фракций;
- наибольшее содержание железа 1,03 % в мелкой фракции после перечистки суммы крупных фракций.
Рис. 3. Схема подготовки пробы дроблением и классификацией
Крупная фракция после перечистки суммы мелких фракций, мелкая и крупная фракции после перечистки суммы мелких фракций на гравитационно-воздушном классификаторе направляются на грохот Kroosher (каждая фракция в отдельном цикле). Особенностью грохота Kroosher является многочастотная адапторная система виброударного возбуждения поверхности сита. По материалам фирмы Kroosh Technoloqies Ltd.:
- низкочастотные колебания обеспечивают движение материала по сетке и его перемешивание, облегчающее перемещение мелких частиц через слой материала к поверхности сетки;
- колебания со средними частотами разбивают агломераты при соударении мелких частиц;
- высокочастотные колебания обеспечивают самоочистку сетки.
На рис. 4 приводится гранулометрический состав пробы исходных пегматоидных гранитов.
Рис. 4. Гранулометрический состав пробы:
1 – сухая и мокрая классификации на ситах;
2 – сухая классификация на грохоте Kroosher
Анализируя результаты дробления в центробежно-ударных дробилках, воздушной классификации и дополнительной классификации на грохоте Kroosher, можно сделать следующие выводы:
- при грохочении происходит частичное разделение кристаллов кварца и полевого шпата;
- в результате классификации на гравитационно-воздушном классификаторе и на грохоте Kroosher получен надрешетный продукт крупностью более +0,5 мм, состоящий из мусковита (флогопита).
Магнитная сепарация выполнялась на двухвалковом сухом магнитном сепараторе СМРС с магнитной индукцией 0,8 Тл на верхнем валке и 1,1Тл - нижнем.
Основная (первая) стадия магнитной сепарации классов крупности после грохочения на Kroosher проводилась в следующем режиме: частота вращения верхнего валка 95 об/мин, частота вращения нижнего валка 80 об/мин. Перечистная (вторая) стадия магнитной сепарации немагнитных фракций после первой стадии магнитной сепарации проводилась в следующем режиме: частота вращения верхнего валка 63,5 об/мин, частота вращения нижнего валка 63,2 об/мин.
Схема магнитной сепарации приводится на рис. 5.
Рис. 5. Схема магнитной сепарации продуктов классификации на грохоте Kroosher
В результате проведенных испытаний получены кварц-полевошпатовые продукты требуемого качества с содержанием Fe2O3 менее 0,25 %. Сводные показатели приводятся в табл. 2.
Таблица 2
Результаты магнитной сепарации
| Продукт | Выход от опер., % | Выход от исх., % | Содержание Fe2O3, % | Распред. Fe2O3 от опер., % | Распред. Fe2O3 от исх., % | |
| Магнитная сепарация классов крупности после грохочения Kroosher (1-я серия опытов: частота 95:80) | ||||||
| ПКК -5+1 мм | ||||||
| НМФ2 | 93,24 | 29,15 | 0,17 | 45,14 | 5,72 | |
| -5+1 мм | 100,00 | 31,26 | 0,35 | 100,00 | 12,67 | |
| ПКК -1+0,5 мм | ||||||
| НМФ2 | 91,13 | 3,18 | 0,23 | 48,84 | 0,84 | |
| -1+0,5 мм | 100,00 | 3,49 | 0,43 | 100,00 | 1,73 | |
| ПМК -0,5+0,25 мм | ||||||
| НМФ2 | 77,67 | 9,09 | 0,10 | 16,63 | 1,16 | |
| -0,5+0,25 мм | 100,00 | 12,47 | 0,49 | 100,00 | 7,00 | |
| ПМК -0,25+0,1 мм | ||||||
| НМФ2 | 66,48 | 1,12 | 0,19 | 21,28 | 0,25 | |
| -0,25+0,1 мм | 100,00 | 1,68 | 0,61 | 100,00 | 1,18 | |
| ПММ -0,5+0,25 мм | ||||||
| НМФ2 | 46,75 | 3,75 | 0,18 | 7,48 | 0,76 | |
| -0,5+0,25 мм | 100,00 | 8,03 | 1,10 | 100,00 | 10,16 | |
| ПММ -0,25+0,1 мм | ||||||
| НМФ2 | 43,55 | 4,16 | 0,21 | 10,71 | 1,01 | |
| -0,25+0,1 мм | 100,00 | 9,54 | 0,85 | 100,00 | 9,41 | |
| Магнитная сепарация (перечистка НМФ2) (2-я серия опытов: частота 63,5:63,2) | ||||||
| ПМК -0,5+0,25 мм, перечистка НМФ2 | ||||||
| МФ2 | 3,20 | 0,31 | 0,18 | 5,53 | 0,06 | |
| НМФ2 | 91,43 | 8,86 | 0,08 | 73,82 | 0,86 | |
| -0,5+0,25 мм | 100,00 | 9,69 | 0,10 | 100,00 | 1,16 | |
| ПМК -0,25+0,1 мм, перечистка НМФ2 | ||||||
| ПМК-7 | МФ2 | 10,21 | 0,11 | 0,23 | 12,06 | 0,03 |
| ПМК-9 | НМФ2 | 82,29 | 0,92 | 0,18 | 76,01 | 0,19 |
| -0,25+0,1 мм | 100,00 | 1,12 | 0,19 | 100,00 | 0,25 | |
Окончание табл. 2
| Продукт | Выход от опер., % | Выход от исх., % | Содержание Fe2O3, % | Распред. Fe2O3 от опер., % | Распред. Fe2O3 от исх., % |
| ПММ -0,5+0,25 мм, перечистка НМФ2 | |||||
| МФ2 | 7,99 | 0,30 | 0,21 | 9,57 | 0,07 |
| НМФ2 | 83,26 | 3,12 | 0,16 | 75,96 | 0,58 |
| -0,5+0,25 мм | 100,00 | 3,75 | 0,18 | 100,00 | 0,76 |
| ПММ -0,25+0,1 мм, перечистка НМФ2 | |||||
| МФ2 | 9,08 | 0,38 | 0,27 | 11,68 | 0,12 |
| НМФ2 | 81,93 | 3,40 | 0,19 | 74,18 | 0,75 |
| -0,25+0,1 мм | 100,00 | 4,16 | 0,21 | 100,00 | 1,01 |
| Магнитная сепарация (перечистка НМФ2 после доизмельч.) (3-я серия опытов: частота 63,5:63,2) | |||||
| ПКК -5+1 мм (НМФ2) -0,5 мм, перечистка крупной фракции | |||||
| МФ1 | 36,24 | 2,27 | 0,23 | 68,59 | 0,60 |
| МФ2 | 20,07 | 1,25 | 0,08 | 12,72 | 0,11 |
| НМФ2 | 43,68 | 2,73 | 0,05 | 18,69 | 0,16 |
| -5+1 мм круп. фрак. | 100,00 | 6,25 | 0,12 | 100,00 | 0,88 |
| ПКК -5+1 мм (НМФ2) -0,5 мм, перечистка мелкой фракции | |||||
| МФ1 | 47,57 | 7,51 | 0,24 | 80,01 | 2,08 |
| МФ2 | 7,68 | 1,21 | 0,08 | 4,31 | 0,11 |
| НМФ2 | 44,75 | 7,07 | 0,05 | 15,68 | 0,41 |
| -5+1 мм мел. фрак. | 100,00 | 15,79 | 0,14 | 100,00 | 2,60 |
| ПКК -1+0,5 мм (НМФ2) -0,5 мм, перечистка крупной фракции | |||||
| МФ1 | 14,13 | 0,18 | 0,23 | 36,93 | 0,05 |
| МФ2 | 8,48 | 0,11 | 0,09 | 8,57 | 0,01 |
| НМФ2 | 77,39 | 0,98 | 0,06 | 54,50 | 0,07 |
| -1+0,5 мм круп. фрак. | 100,00 | 1,27 | 0,09 | 100,00 | 0,13 |
| ПКК -1+0,5 мм (НМФ2) -0,5 мм, перечистка мелкой фракции | |||||
| МФ1 | 75,70 | 1,15 | 0,23 | 89,65 | 0,31 |
| МФ2 | 7,88 | 0,12 | 0,13 | 5,27 | 0,02 |
| НМФ2 | 16,42 | 0,25 | 0,06 | 5,07 | 0,02 |
| -1+0,5 мм мел. фрак. | 100,00 | 1,52 | 0,19 | 100,00 | 0,34 |
В результате сухого обогащения представленной пробы полученные продукты можно представить как суммарные фракции однородного качества, образующие соответствующие концентраты и промпродукты (табл. 3, 4).
Таблица 3
Баланс продуктов сухого обогащения
| Продукт | Выход от исх., % | Содержание Fe2O3, % | Распр. Fe2O3 от исх., % | |
| товарный | по технологической схеме | |||
| Концентрат кварц-полевошпатовый | Сумма КПШ с разным содержанием Fe2O3 | 42,24 | 0,14 | 6,61 |
| Промпродукт железистый 1 | Сумма магнитных фракций | 18,32 | 1,62 | 34,18 |
| Концентрат мусковитовый (флогопитовый) | Сумма мусковитового (флогопитового) продукта | 0,78 | 5,17 | 4,64 |
| Промпродукт железистый 2 | Сумма продуктов после выделения слюды | 3,72 | 0,82 | 3,53 |
| Каолиновый продукт | Сумма шламов | 34,94 | 1,26 | 51,04 |
| Общая сумма продуктов | 100,00 | 100,00 | ||
Таблица 4
Сводные показатели получения слюдяного концентрата
| Продукт с сод. мусковита (флогопита) | Выход от опер., % | Выход от исх., % | Содержание слюды, % | Распр. слюды от опер., % | |
| 1-й слюд. прод. | Слюд. прод. | 48,95 | 0,29 | 95,00 | 36,96 |
| 2-й слюд. прод. | Слюд. прод. | 9,87 | 0,05 | 99,00 | 7,11 |
| 3-й слюд. прод. | Слюд. прод. | 8,20 | 0,22 | 90,00 | 26,96 |
| 4 сл. прод. | Слюд. прод. | 32,98 | 0,22 | 98,00 | 28,97 |
| Мусковит (флогопит) | 100,00 | 0,78 | 94,69 | 100,00 | |
Из вспомогательных процессов существенное значение имеет предварительная сушка исходной руды. Влажность мешает процессу дробления (дезинтеграции и грохочения с последующей магнитной сепарацией), поэтому необходимо снизить влажность исходного материала до 0,5 % посредством сушки, а затем охладить нагретый материал до 100-110°.
Исходя из планируемой производительности, крупности питания (менее 10 мм) и степени просушки, рекомендуется сушильно-охладительный комплекс ООО ПКП «Стройтехника».
Сухое обогащение руд способом дезинтеграции в центробежно-ударной дробилке, воздушно-гравитационной, инерционной и высокочастотной классификации, с последующей очисткой концентратов от оксидов железа и слюды магнитной сепарацией, повышает выход и качество готовой продукции, исключает необходимость дополнительных затрат на строительство и содержание шламохранилищ, использование различных реагентов, снижает себестоимость продукции.
4. Технико-экономическая оценка эффективности сухого обогащения пегматитовой руды
Средняя расчетная производительность обогатительной фабрики по переработке руды Q = 200000 т/год (часовая Qч = 25 т/ч).
Средняя производительность по готовой продукции: кварц-полевошпатовый концентрат – 15,34 т/ч; мусковит (флогопит) – 1,32 т/ч.
Отходы: хвосты – 2,12 т/ч; шламы – 6,22 т/ч. Схема цепи аппаратов обогатительной фабрики приводится на рис. 6.
Рис. 6. Схема цепи аппаратов:
1 – самосвал; 2 - колосниковый грохот; 3 - приемный бункер; 4 – вибропитатель;
5 - агрегат топочно-сушильный; 6 - блок циклонов; 7 - вентилятор вытяжной;
8 – виброохладитель; 9 - блок циклонов; 10 - вентилятор вытяжной;
11 - центробежно-ударная дробилка; 12 - гравитационно-воздушный классификатор;
13 - инерционный грохот; 14 - грохот Kroosher;
15 - сухой валковый магнитный сепаратор; 16 - стол по трению
Технологической схемой предусматривается:
– сушка в барабанной сушилке;
– дробление на центробежно-ударной установке;
– классификация на ГВК;
– классификация на ГИС крупной и мелкой фракций;
– классификация на Kroosher крупной и мелкой фракций;
– основная магнитная сепарация по фракциям крупности;
– концентрация на столе по трению по классам крупности;
– перечистная магнитная сепарация.
Экономические показатели сухого обогащения включают (табл. 5):
- расчет затрат на добычу и доставку руды на обогатительную фабрику;
- расчет затрат на переработку руды с получением товарной продукции;
- расчет себестоимости продукции.
Таблица 5
Сводная таблица затрат и прибыли выпуска КПШК и слюдяного
(флогопит-мусковитового) концентрата
| Наименование показателей | Величина, руб. |
| Затраты: | |
| на добычу и перевозку руды на обогатительную фабрику | 263,24 |
| на переработку руды, с получением КПШК и слюдяного концентрата | 236,58 |
| на приобретение, монтаж горного оборудования (на запасы 6 млн т руды) | 1,45 |
| на приобретение и монтаж обогатительного оборудования по упрощенной схеме обогащения (на запасы 6 млн т руды) | 11,41 |
| ГПР (на запасы 6 млн т руды) (500 тыс. т *263,24 руб./т: 600 тыс. т) | 21,92 |
| ГРР (для прироста запасов руды в период эксплуатационной добычи) | 1,00 |
| на строительство железнодорожной ветки (8 млн руб. – 300 м) (на запасы 6 млн т) | 1,33 |
| Себестоимость товарной продукции (на тонну руды) | 812,60 |
Окончание табл. 5
| Наименование показателей | Величина, руб. |
| Суммарная выручка за КПШК и слюдяной концентрат, получаемые из 1 т руды, при упрощенной схеме обогащения: | 1897,00 |
| выручка за КПШК (Fe2O3 – 0,25 %), получаемый по упрощенной схеме обогащения, при выходе готовой продукции из 1 т руды – 61 % | 1250,00 |
| выручка за КПШК (Fe2O3 – 0,30 %) получаемый после обогащения шламов, при выходе готовой продукции из 1 т руды – 12,45 % | 137,00 |
| выручка за слюдяной концентрат, получаемый в процессе обогащения руды, при выходе готовой продукции из 1 т руды – 4,7 % | 235,00 |
| Прибыль (на 1 т руды) | 1084,40 |
| Годовая прибыль (при добыче 200 тыс. т руды) | 216880 тыс. руб. |
| Чистая прибыль (на 1 т руды) | 817,71 |
| Годовая чистая прибыль | 163542,40 тыс. 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 Kroosher, имеющей существенное значение для промышленности неметалло-рудных 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 Kroosher, в результате магнитной сепарации получен кварц-полевошпатовый концентрат (КПШК), соответствующий требованиям ГОСТа (с содержанием Fe2O3 + Fe2O3 менее 0,25 %).
3. При очистке продуктов классификации на грохоте Kroosher на концентрационном столе по трению дополнительно к кварц-полевошпатовому концентрату получен мусковитный (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.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
- в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК
1. Кутенев А. А., Валиев Н. Г. Технология сухого обогащения кварц-полевошпатовой руды // Известия вузов. Горный журнал. – 2011. - № 2. – С. 103-105.
- патент
2. Пат. № 2370326 Российская Федерация МПК В 07 В 9/100 Способ получения КПШС различного сортового состава с помощью сухого метода обогащения / А. А. Кутенев и др., заявитель и патентообладатель Кутенев А. А. - № 2007146537; заявл. 20.06.2009; опубл. 20.10.2009. Бюл. № 29.
- в прочих изданиях:
3. Кутенев А. А., Валиев Н. Г. Технология сухого обогащения пегматитовых руд для получения кварц-полевошпатовой смеси // Материалы международной конференции «Уральская горнопромышленная декада», 12-21 апреля 2010 г. – Екатеринбург: УГГУ, 2010. – С. 324-325.
4. Кутенев А. А., Валиев Н. Г. Дезинтеграция и классификация пегматитовой руды на вибрационном грохоте типа Kroosher // Материалы международной конференции «Уральская горнопромышленная декада», 4-13 апреля 2011 г. – Екатеринбург: УГГУ, 2011. – С. 244-245.
Подписано в печать ____________ Бумага писчая
Формат 60 х 84 1/16 Печ.л. 1,0 Тираж 100 экз.
Заказ №
Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории множительной техники изд-ва ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»
620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30
