Публикации и статьи

2007г.
1.
Шемякин В.С., Скопов С.В., Федоров Ю.О., Цыпин Е.Ф. Рентгенорадиометрическое обогащение минерального сырья и техногенных образований. // VI Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том II. – М.: Альтекс, 2007, с. 61-63.

РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО

СЫРЬЯ И ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ



Шемякин В.С., Скопов С.В - ЗАО НПК «Техноген», г. Екатеринбург;

Федоров Ю.О. - ООО «РАДОС», г. Красноярск;

Цыпин Е.Ф. - Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург.



Технология рентгенорадиометрической сепарации минерального сырья и техногенных отходов в последние годы развивается достаточно интенсивно. Ее появление обусловлено многими объективными факторами. Для горнорудной промышленности всего мира характерны общие беды. Богатые месторождения практически отработаны, а перерабатывать традиционными методами бедные и забалансовые руды экономически невыгодно. Кроме того, все меньше остается легкообогатимых руд и все чаще приходится вовлекать в переработку труднообогатимые и упорные руды, для которых планка кондиционного содержания полезного ископаемого должна быть выше. Поэтому, из-за экономических соображений и технологического преимущества предварительное обогащение должно стать неотъемлемой частью общей технологии добычи и переработки полезных ископаемых и различных видов техногенных образований.

С давних времен и до сегодняшнего времени применяется ручная рудоразборка (или сортировка) крупнокускового материала практически на всех горнодобывающих предприятиях. Но это рабский и малоэффективный труд. Очевидно, что только высокоэффективная и производительная покусковая сепарация способна решать эти задачи. Именно для этих целей и разработаны радиометрические методы обогащения и созданы радиометрические сепараторы.

С развитием радиометрических методов обогащения руд как наиболее универсальный и селективный выделился и зарекомендовал себя метод рентгенорадиометрической сепарации (РРС). Как показали многочисленные исследования и испытания различного масштаба, проведенные коллективами многих институтов и организаций в бывшем СССР (Иргиредмет, ВИМС, ВНИИХТ, Механобр, ЦНИИолово, НПО «Сибцветметавтоматика» и др.), а также деятельность в последние годы ООО «РАДОС» (г. Красноярск), ЗАО НПК «Техноген» и Уральского государственного горного университета, что именно рентгенорадиометрическая сепарация является наиболее высокоэффективной технологией для обогащения самых разнообразных полезных ископаемых - руд цветных и редких металлов, золота и серебра, платиноидов, олова, вольфрама, марганца, хрома, бокситов, нефелинов, кварцитов, магнезита, флюорита, силлиманитов, апатитов, угля, а также отходов металлургических производств (шлаков, футеровок печей). И это далеко не полный перечень возможностей рентгенорадиометрической сепарации. В последние годы наблюдается активное внедрение рентгенорадиометрической сепарации на предприятиях медной отрасли (в частности, на предприятия Уральской горно-металлургической компании).

За последние 20 лет усилиями ряда предприятий России и Украины были созданы опытные образцы рентгенорадиометрических сепараторов, успешно прошедшие испытания на многих месторождениях России, Казахстана, Узбекистана и Киргизии. Предприятие  «РАДОС», совместно с ООО «Технорос» (г. Красноярск) начало выпускать первые промышленные образцы сепараторов в 1995 году. Постоянное совершенствование этих образцов позволило приступить с 2000 года к производству и внедрению нового поколения рентгенорадиометрических сепараторов (ТУ 3132-015-05820239-2001), предназначенных для покусковой сортировки машинных классов в диапазоне крупности от 5 до 300 мм. Только в первые годы выпуска сепараторов (1999-2002 годы) ООО «РАДОС» внедрило оборудование и технологию рентгенорадиометрической сепарации на пятнадцати объектах горнорудной и металлургической промышленности в России и Казахстане.

Рентгенорадиометрическая сепарация (РРС), относящееся к «сухим» и «прямым» методам покусковой сепарации. Она буквально «видит» те элементы, которые находятся в ценных и сопутствующих минералах. В подавляющем большинстве, она не требует отмывки сепарируемого материала, обладает высокой чувствительностью, позволяющей обнаруживать многие элементы с содержанием 0,01-0,1%, рассортировывать руды, содержание в которых ценных компонентов составляет несколько десятков процентов, выделять концентраты заданного качества, в том числе обогащенные продукты, готовые для металлургического производства или для продажи.

Высокая селективность и эффективность рентгенорадиометрической сепарации обусловлена следующими основными факторами:

- высокой чувствительностью измерительной системы;

- высокой информативностью спектра характеристического рентгеновского излучения;

- покусковым режимом разделения;

- в отдельных случаях повышенной концентрацией полезных компонентов на поверхности кусков (куски разламываются при взрыве и дроблении по плоскостям низкой прочности – плоскостям повышенной минерализации, происходит как бы «обогащение» по их поверхности).

Именно эти главные физические и технологические преимущества рентгенорадиометрической сепарации определяют высокую эффективность самого метода и возможность его применения для обогащения самого широкого круга полезных ископаемых и техногенных образований, что было доказано результатами исследований и испытаний многих научных организаций бывшего СССР и России.

За последние 10 лет на рентгенорадиометрических сепараторах ООО «РАДОС» нашими предприятиями были проведены исследования и отработаны технологии обогащения руд более чем для 250 месторождений. Это позволило поставить на 43 горнорудных и металлургических предприятиях России, Казахстана и Узбекистана более 100 сепараторов.

По критериям производительности для рентгенорадиометрических сепараторов считается наиболее оптимальным сепарируемый класс крупностью от 20-40 до 300 мм. Предприятие ООО «РАДОС» выпускает сепараторы нескольких модификаций (СРФ6-30, СРФ4-50, СРФ4-150 и СРФ2-300 и др.), перекрывающих этот диапазон крупности (от 5 до 300 мм). В сепараторах используются малогабаритные генераторы рентгеновского излучения низкой мощности (прострельного типа), обеспечивающие полную радиационную безопасность обслуживающего персонала. Краткая характеристика сепараторов приведена в таблице 1.

Таблица 1 Характеристика рентгенорадиометрических сепараторов



Наименование

Краткая характеристика


1.



2.



3.



4.



5.




СРФ2-300, СРФ3-300



СРФ4-150, СРФ6-150


СРФ4-50, СРФ6-50



СРФ2-30, СРФ6-30



СРФ4-3П-150,

(трехпродуктовый)

Рентгенорадиометрические (рентгенофлуоресцентные)        

сепараторы в 2-х, 3-х, 4-х и 6- ручьевом исполнении, работающие в диапазонах крупности кусков: от 5 до 300мм.

Производительность зависит от технологической задачи, качества и гранулометрического состава материала, класса крупности и составляет от 10 до 50 т/час для крупнокускового материала более 20-30мм. Диапазон классов крупности выбирается с учетом конкретных задач и технологических свойств сортируемого материала.


Технология предварительного обогащения и сортировки руд – это не только высокоэффективное технологическое средство, но и тонкий инструмент для улучшения экономических показателей предприятия. Поэтому решать эту проблему можно только на основе низкозатратных и экологически чистых технологий. Этим требованиям в полной мере отвечает технология рентгенорадиометрической сепарации.

На промышленных площадках ООО «РАДОС» и ЗАО НПК «Техноген» созданы специальные технологические стенды (участки), оснащенные промышленными сепараторами на разные классы крупности, оборудованием для дробления, грохочения и измельчения руд. Они предназначены для проведения лабораторных и крупнотоннажных испытаний с целью разработки технологии рентгенорадиометрической сепарации различных типов руд и техногенных образований.

Использование в сепараторах персональных промышленных компьютеров, развитого программного обеспечения, малогабаритных излучателей низкой мощности (вместо радиоактивных изотопов) и быстродействующих электромагнитных шиберных устройств в качестве исполнительных механизмов (вместо пневматических клапанов) значительно повышает эксплутационные и потребительские свойства производимого оборудования.

Для подготовки специалистов по обслуживанию и эксплуатации сепараторов на предприятиях создан лицензированный Учебный Центр, обладающий правом выдачи (после соответствующей аттестации) удостоверений «оператор РРС».

Технология рентгенорадиометрической сепарации реализуется путем создания на борту карьеров и отвалов, вблизи штолен и обогатительных фабрик рудосортировочных комплексов (РСК). Технологическое оборудование РСК включает в себя узел рудоподготовки (дробилка, грохот, конвейеры и др. вспомогательное оборудование) и непосредственно сам сепарационный комплекс на основе рентгенорадиометрических сепараторов. Рудосортировочные комплексы могут иметь различное исполнение: в закрытом и открытом вариантах, в зависимости от производительности, климатических условий, рельефа местности, решаемых задач и технологических свойств сырья. Рудосортировочные комплексы и вся технология рентгенорадиометрического обогащения в целом отличаются низкими капитальными затратами и достаточно быстро (4-6 месяцев) могут быть внедрены на любом объекте. Как показала многочисленная практика и расчеты, срок окупаемости капитальных затрат в большинстве случаев составляет не более 0,5-2,0 года.

Наши предприятия предлагают Заказчикам следующие виды услуг:

1) предварительные лабораторные исследования сырья  на  обогатимость на стадии рудоподготовки. По результатам исследований предлагается предварительная технологическая схема и прогнозные показатели обогащения;

2) опытно-промышленные испытания (по результатам предварительных исследований) на промышленных рентгенорадиометрических сепараторах. По результатам испытаний выдается аппаратурно-технологическая схема и основные показатели процесса обогащения. На базе результатов опытно-промышленных испытаний выполняется регламент для технико-экономической оценки и проектирования действующего производства;

3) проектирование рентгенорадиометрического сепарационного комплекса с привязкой к площадке Заказчика;

4) изготовление и поставка рентгенорадиометрических сепараторов Заказчику, их настройка, запуск, обучение персонала Заказчика для обслуживания технологии и оборудования, а также  последующее технологическое сопровождение;

5) гарантийное и после гарантийное обслуживание оборудования;

6) ревизии и ремонтные работы оборудования рентгенорадиометрической сепарации (сепараторы СРФ) на эксплуатируемых объектах;

7) изготовлению запасных узлов и блоков сепараторов СРФ, проведению их ремонтных работ;

8) содействие Заказчику в корректировке технологического режима рентгенорадиометрической сепарации в связи с изменением качества сырья.
Наверх

2. Шемякин В.С., Мельцов В.П., Фомин Э.С., Макаров Н.М. Обогащение бокситов радиометрическими методами. // VI Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том II. – М.: Альтекс, 2007, с.32-34.

ОБОГАЩЕНИЕ БОКСИТОВ РАДИОМЕТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ



Шемякин В.С. - ЗАО НПК «Техноген», г. Екатеринбург;

Мельцов В.П., Фомин Э.С.- ОАО «Уралалюминий», г. Каменск-Уральский;

Макаров Н.М. – ОАО «Севуралбокситруда», г. Североуральск.



Основной сложностью переработки бокситов на глинозем на алюминиевых заводах Урала является повышенное содержание вредных примесей, таких как силикаты, карбонаты и сульфиды. Их присутствие в бокситах приводит к увеличению расхода каустической щелочи и снижению качества товарного глинозема. За последние 30 лет содержание вредных примесей в бокситах Северного Урала неуклонно возрастало. В частности, за счет ряда причин (изменение качества бокситов с глубиной залегания, снижения мощности рудного пласта, использование закладочных смесей и др.) содержание СО2 в товарной руде превысило 4%. Содержание основного ценного компонента AI2O3 в бокситах достаточно велико (50-53%), поэтому задача его повышения в руде, как правило, не ставится.

Существуют различные пути снижения содержания вредных примесей в товарных бокситах. Они имеют как свои преимущества, так и недостатки. В частности, определенный результат дает нормирование уровня разубоживания для различных систем в процессе добычи: ужесточение требований приводит к увеличению потерь бокситового сырья в недрах, а снижение требований – к повышению содержания вредных примесей в товарной руде. В процессе подготовки товарного боксита длительное время применялась технология подшихтовки в боксит подземной добычи бокситов открытых работ, отличающихся пониженным содержанием карбонатов и серы. Наряду с целым комплексом положительных моментов этот способ имеет существенный недостаток – понижение кремниевого модуля товарной руды.

Наиболее перспективным направлением решения проблемы повышения качества бокситов может явиться их обогащение. Для этого имеются определенные сырьевые предпосылки.

Бокситы представляют собой полиметаллическую породу и являются сложным объектом для обогащения. Специфической особенностью бокситов является высокая дисперсность входящих в них минералов. Бокситы Северного Урала представлены целой гаммой различных литологических разновидностей. Наиболее часто встречающиеся среди них: красный маркий боксит, красный немаркий каменистый боксит, боксит колчедан, боксит пестроцветный, обесцвеченный и другие. Вмещающими, а следовательно и разубоживающими породами, являются, как правило, известняки и известково-глинистые сланцы. Разубоживающая порода также неоднородна и представлена светло-серыми, серыми, розовыми, темно-серыми битуминозными и темно-серыми амфипоровыми известняками.

Все разновидности бокситов и известняков, слагающих бокситовую товарную руду, имеют различный химический и минералогический составы, а также обладают разными физико-механическими свойствами.

Как правило, красная маркая разновидность представлена в руде тонкими классами крупности и резко отличается по своему химическому и минералогическому составам от средней руды. Так в диаспоровых бокситах Урала красная маркая разновидность является самой высококачественной частью добываемой руды и содержит 53-58% AI2O3, 2,2-2,5% SiO2, 1,0-2,0% СО2 и  0,1% Sобщ. (табл. 1).

Содержание глинозема по разновидностям бокситов колеблется в пределах от 29,5 до 61,0%, кремнезема – от 1,0 до 30,0%, карбонатов – от 0,7 до 8,5% (по СО2) и сульфидов – от 0,1 до 15% ( по Sобщ.). Усредненные пределы колебаний компонентов показывают далеко не полную картину распределения. Очень часто встречаются куски руды, преимущественно состоящие либо из полезных, либо из вредных минералов. Кусковый материал валовой добычи боксита представляет собой конкретные литологические разновидности.

Таблица 1 Химический состав основных литологических разновидностей бокситов Северного Урала (на примере шахт Кальинская и Черемуховская)

Разновидности бокситов

Содержание, %

Кремниевый

модуль, ед.

AI2O3

SiO2

CO2

Sобщ.

Красный маркий

57,0 - 58,0

1,9 – 2,2

1,0 – 1,5

0,1

26 - 30

Красный немаркий

53,0 – 61,0

1,7 – 3,0

1,8 – 5,5

0,1 – 0,3

17 - 36

Порфировидный

51,0 – 53,0

5,0 – 6,5

4,5 – 6,5

0,5 – 0,7

8 - 10

Обесцвеченный

58,5 – 60,5

1,8 – 2,0

7,5 – 8,5

0,1

29 – 33

Пестроцветный

29,5 – 30,5

28 - 30

2,0 – 2,2

6,0 – 7,0

1,0

Яшмовидный

54,5 – 58,5

2,5 – 7,5

0,7 – 1,0

0,1 – 0,3

7,5 – 23,0

Серый пиритизированный

44,0 – 45,0

1,0 – 1,5

6,0 – 7,0

12 - 15

30 - 45



Разубоживающая порода, входящая в состав товарной бокситовой руды, резко ухудшает ее качество. В первую очередь, она повышает содержание карбонатов и сульфидов. Основными поставщиками карбонатов являются известняки почвы и кровли, а сульфидов – известняки кровли, серые пиритизированные бокситы и сланцы. Разубоживание зависит от многих факторов, таких как мощность рудного тела, системы отработки, глубины залегания и др. Так в частности, разубоживание бокситов Северного Урала составляет 2-8%. Следующий фактор, который в значительной степени влияет на показатели обогащения – это физико-механические свойства бокситов. Для различных разновидностей бокситов и вмещающих пород они также различны.

Разубоживающие породы, представленные главным образом известняками, в силу своих физико-механических свойств при добыче руды разрушаются в меньшей степени, чем основная масса боксита и сосредотачиваются преимущественно в крупных классах. Известняки представляют собой механическую примесь в боксите с индивидуальной и практически постоянной ситовой характеристикой, накладывающейся на ситовую характеристику боксита. Содержание известняка в любом классе крупности товарного боксита зависит в основном от степени его общего разубоживания. Поскольку ситовые характеристики боксита и известняка различны, существует реальная возможность их частичного разделения путем классификации по крупности.

С целью установления реальной картины распределения компонентов в бокситах, и в первую очередь карбонатов, была проведена серия исследований и испытаний по грохочению различных по качеству диаспоровых бокситов всех шахт ОАО «СУБР». Опробование проводилось в течение длительного периода с 1978 по 1990 годы. За весь период промышленного опробования были подвергнуты исследованиям несколько сотен тысяч тонн бокситов всех шахт ОАО «СУБР» и отобраны пробы общим весом более 200 тонн. Практический материал, накопленный в процессе исследований и промышленного опробования, позволил выявить общие закономерности и установить, что выделение крупнокусковой фракции +100 мм приводит к снижению содержания СО2 в боксите на 0,5-0,7%.

По результатам исследований и испытаний по классификации бокситов по крупности, проведенных 15-20 лет тому назад, институтом «Гипроникель» были запроектированы узлы грохочения на всех вновь строящихся подъемах шахт ОАО «СУБР». К настоящему времени на многих шахтах построены установки по грохочению бокситов. Проверка ситовых характеристик бокситов текущей добычи, проведенная в III квартале 2003 года на шахтах «Черемуховская», «Кальинская» и товарном ВКБ, подтвердила ранее выявленные закономерности.

На основании результатов последних опытно-промышленных испытаний по рентгенорадиометрической сепарации крупнокусковых фракций бокситового сырья (крупностью +25 мм), полученных в 2003 году, нами была рекомендована технологическая схема обогащения бокситов текущей добычи, включающая операции грохочения исходного сырья, дробление крупнокусковых фракций до крупности -150 мм с последующей второй стадией грохочения и выделением машинных классов крупностью +50 и -50+25 мм для рентгенорадиометрической сепарации.

В результате разработанной методики рентгенорадиометрической сепарации с использованием 2-х аналитических параметров (по Са и Fe) по сортировке отдельных частных проб боксита однозначно выявили ожидаемое распределение компонентов в продуктах сортировки.

Для всех продуктов рентгенорадиометрической сепарации классов крупностью            +50 и -50+25 мм во всех технологических пробах достаточно четко прослеживается отделение известняка от боксита по следующему алгоритму:                                                                   

                                                                              NCa

                                             P1(Ca)    =    ──────────── , ед.

                                                                             0,01xNFe

                                                                   NS  +  ───── xNFe

                                                                                  NCa

где:    NCa,   NFe   -   количество импульсов характеристического рентгеновского излучения кальция и железа соответственно, регистрируемое от анализируемого куска;

NS   -   количество импульсов рассеянного рентгеновского излучения первичного источника облучения, регистрируемого одновременно от этого же куска.

Основные результаты испытаний по рентгенорадиометрической сепарации бокситов представлены в табл. 2.

Таблица 5 Сводные результаты испытаний по рентгенорадиометрическому обогащению бокситов  ОАО «СУБР» Al2O3
Объект испытаний

Продукты сепарации

Выход при сепарации,  %

Содержание, %



MSi

SiO2

CO2

Sобщ

шахта Черемуховская

Хвосты

19,4

25,44

5,23

21,17

3,11

4,86

Боксит обогащенный

80,6

51,55

4,67

4,64

3,33

11,04

Исходный боксит:

100,0

46,48

4,78

7,84

3,29

9,72

шахта Кальинская

Хвосты

13,1

14,05

1,78

32,78

1,49

7,89

Боксит обогащенный

86,9

50,11

3,78

5,43

1,75

13,26

Исходный боксит:

100,0

45,39

3,50

9,01

1,72

12,97

товарный ВКБ

Хвосты

45,2

2,12

0,78

40,72

0,36

2,72

Боксит обогащенный

54,8

48,46

5,02

6,22

1,73

9,65

Исходный боксит:

100,0

27,52

3,10

21,81

1,11

8,88



Сквозной расчет полученных результатов операций грохочения и рентгенорадиометрической сепарации показывает на возможность снижения содержания СО2 в байеровском боксите на ~ 0,5%. Содержание СО2 в хвостах сепарации колеблется от 21 до 33%. При обогащении высококарбонатного боксита (ВКБ) по комбинированной схеме: грохочение – сепарация возможно выделение почти 70% боксита с содержанием глинозема около 48%.

В целом, оценивая эффективность удаления разубоживающей породы из крупнокусковых фракций бокситов, можно говорить о достаточно высоких показателях рентгенорадиометрической сепарации по извлечению известняков в хвосты сепарации ~ 82%.
Наверх

3. Федоров А.Ю., Шемякин А.В., Шемякин В.С., Цыпин Е.Ф. Рентгенорадиометрическое обогащение бедной сульфидной медно-цинковой руды Валенторского месторождения. // Материалы горнопромышленной декады, г. Екатеринбург, 2007, с. 84-85.

  РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ БЕДНОЙ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВОЙ РУДЫ ВАЛЕНТОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ



Федоров А.Ю., Шемякин А.В., Цыпин Е.Ф., Шемякин В.С.

ЗАО НПК «Техноген», Уральский государственный горный университет



Исходная проба бедной сульфидной медно-цинковой руды Валенторского месторождения крупностью -100+30 мм была подвергнута предварительному обогащению методом рентгенорадиометрической сепарации.

На первой стадии исследований от технологической пробы были отобраны наиболее характерные куски руды, которые были направлены на изучение характеристических рентгеновских спектров. После предварительных тестовых исследований на отобранных кусках (около 100 штук) было принято решение о проведении рентгенорадиометрической сепарации по спектру меди. Испытания проводили на промышленном рентгенорадиометрическом сепараторе марки СРФ4-150М производства ООО «РАДОС».  Управление качеством и количеством (выходом) продуктов рентгенорадиометрического обогащения производится изменением порога сепарации.

Аналитический параметр в ниже рассматриваемом примере (Р1) представляет собой алгоритм, реализующий способ спектральных отношений, который наиболее полно учитывает изменение  геометрических условий измерения (размер, форму куска, расстояние от датчика, отклонение от траектории) и способствует компенсации матричного эффекта (зависимость от изменения и взаимовлияния вещественного состава).

В процессе предварительных исследований обогащению бедной медно-цинковой руды Валенторского месторождения (на отдельных характерных кусках) было установлено, что медь может служить надежным разделительным признаком для выделения концентрата. Эта особенность позволила разработать и предложить для рентгенорадиометрической сепарации данной руды аналитический параметр РCu, позволяющий определить качество анализируемого куска:

                                                                             NCu       

                                                              РCu  =   ──── ,

                                                                              NS

где:    NCu – регистрируемое от куска характеристическое рентгеновское излучение (ХРИ) меди;

NS  -  регистрируемое от того же куска рассеянное рентгеновское излучение первичного источника облучения.

Сепарацию медной руды крупностью -100+30 мм проводили на сепараторе CРФ4-150М с выделением хвостов на первых двух стадиях обогащения и многократной перечисткой концентрата. На основании предварительных тестовых измерений рентгеновских спектров отдельных  кусков руды крупностью -100+30 мм удалось выбрать схему и режим рентгенорадиометрической сепарации на стадии испытаний.

На первой стадии рентгенорадиометрической сепарации производилось выделение хвостов при пороге разделения РCu= 0,4 ед., а на второй стадии – при пороге разделения РCu = 1,0 ед. Перечистка концентрата осуществлялась  при повышенных порогах разделения: PCu= от 1,8 до 2,8 ед.  с выделением промпродуктов и концентрата.

Предварительный анализ результатов испытаний позволил разделить все продукты, полученные в процессе рентгенорадиометрической сепарации, на концентрат и хвосты сепарации. Порог разделения, позволяющий получить эти два продукта, был равен РCu = 1,0 ед. Основные результаты испытаний по рентгенорадиометрическому обогащению бедной сульфидной медно-цинковой руды Валенторского месторождения крупностью -100+30 мм представлены в таблице 1.


Таблица 1 Итоговые показатели рентгенорадиометрической сепарации бедной сульфидной медно-цинковой руды

Продукты

сепарации

Диапазон

разделения, ед.

Выход,

%

Содержание, %

Извлечение, %

Cu

Zn

Cu

Zn

Концентрат

PCu>1,0ед.

32,4

3,08

4,15

84,7

81,9

Хвосты сепарации

РСu<1,0 ед.

67,4

0,27

0,44

15,3

18,1

Итого: исходная проба



100

1,18

1,64

100

100



По результатам проведенных испытаний были сделаны выводы и даны рекомендации по использованию метода рентгенорадиометрической сепарации для обогащения крупнокусковых фракций бедной Сu-Zn руды Валенторского месторождения:

1) из фракции крупностью -100+30 мм бедной медно-цинковой руды с содержанием    Cu – 1,18% и Zn – 1,64% удается выделить 67,4% хвостов обогащения с содержанием меди 0,27% и цинка – 0,44%;

2) полученный медно-цинковый концентрат содержит более  3,0% Cu и 4,1% Zn. Его выход составил 32,4%;

3) в концентрат извлекается почти 85% меди  и  82% цинка;

4) полученные результаты позволяют рекомендовать рентгенорадиометрическую сепарацию для обогащения бедных и забалансовых сульфидных медно-цинковых руд Валенторского месторождения;

5) для окончательной разработки технологии обогащения необходимо проведение опытно-промышленных испытаний на представительной технологической пробе массой до 7 тонн на промышленном рентгенорадиометрическом сепараторе, что позволит предложить аппаратурно-технологическую схему и выполнить технологический регламент для проектирования рудосортировочного комплекса. 
Наверх

4. Шемякин А.В., Федоров А.Ю., Шемякин В.С., Цыпин Е.Ф. Рентгенорадиометрическая сепарация шлаков ферросплавного производства. // Материалы горнопромышленной декады, г. Екатеринбург, 2007, с. 86-87.

РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКАЯ СЕПАРАЦИЯ ШЛАКОВ

ФЕРРОСПЛАВНОГО ПРОИЗВОДСТВА



Шемякин А.В., Федоров А.Ю., Цыпин Е.Ф., Шемякин В.С.

ЗАО НПК «Техноген», Уральский государственный горный университет



Рентгенорадиометрическая сепарация (РРС) относится к «сухим» и «прямым» методам покускового обогащения. Как правило, она не требует отмывки сепарируемого материала и обладает высокой чувствительностью, позволяющей обнаруживать в обогащаемом материале различные химические элементы с содержанием 0,01-0,1%. Рентгенорадиометрическая сепарация позволяет разделять на сорта руды, содержание ценных компонентов в которых составляет несколько десятков процентов, а также выделять концентраты заданного качества, в том числе обогащенные продукты, пригодные для металлургического производства.

Именно эти главные физические и технологические преимущества рентгенорадиометрической сепарации определяют высокую эффективность самого метода и возможность его применения для обогащения самого широкого круга полезных ископаемых и техногенных образований.

В последние годы достаточно активно рентгенорадиометрические сепараторы стали использоваться для обогащения техногенных отходов – в первую очередь шлаков металлургического производства. Нами была предпринята попытка разработки технологии рентгенорадиометрической сепарации шлаков, получаемых при производстве ферротитана на Ключевском заводе ферросплавов. 

При дроблении шлака на Ключевском заводе ферросплавов образуется до 35-38% фракции крупностью менее 20 мм. В настоящее время из шлака крупностью +20 мм методом ручной сортировки выбирается от 1до 3% чистого металлического ферротитана. Количество образующегося металлоконцентрата  ~ 10%.

На первой стадии испытаний производилось обогащение шлака методом рентгенорадиометрической сепарации на промышленном сепараторе СРФ4-150, установленном нами на производственной площадке ОАО «Ключевской завод ферросплавов». Предварительным грохочением из шлака был выделен класс крупностью       -20+0 мм. Фракция крупностью -100+20 мм была подвергнута перечистке с использованием рентгенорадиометрического сепаратора СРФ4-150. В результате обогащения из шлака  крупностью -100+20 мм было получено: 1,8% металлического ферротитана, 10,8% металлоконцентрата, 47,6% отвального (отсепарированного шлака). Доля мелкой, необогащаемой на этой стадии испытаний, фракции крупностью -20+0 мм составила 39,8%. Шлак крупностью -20+0 мм в полном объеме (~ 1246 кг) был отправлен на промышленную площадку ЗАО НПК «Техноген» (г. Екатеринбург) для дальнейших исследований и испытаний по его обогащению на рентгенорадиометрическом сепараторе СРФ2-20.

Поступившая технологическая проба шлака была подвергнута предварительной классификации на сите с ячейкой 3х3 мм  и последующей рентгенорадиометрической сепарации класса крупностью -20+3 мм.

Для определения условий разделения исходного шлака крупностью -20+3 мм на шлаковую и металлическую фазы, нами были проведены предварительные тестовые исследования на отдельных небольших (до 20 кг) партиях шлака. Исследования проводили на рентгенорадиометрическом сепараторе СРФ2-20 (класс «Малыш»). Было установлено, что оптимальным параметром для разделения шлака на металлоконцентрат и отвальный шлак является характеристическое излучение железа. Определяющим фактором для реализации рентгенорадиометрической сепарации является поиск и выбор аналитического параметра разделения кускового материала (РFe), который позволил бы обеспечить выделение при РРС хвостов (отвальный шлак) и концентратов (металлоконцентрат), отвечающих по качеству и количеству технологическим требованиям:

                                                              NFe

                                            РFe    =  ──── , ед.

                                                               NS

где:      РFe  -  показатель признака разделения, ед.;

             NFe – регистрируемое от анализируемого куска характеристическое рентгеновское излучение (ХРИ) FeКα = 6,4 кэВ ;

             NS – регистрируемое от куска рассеянное излучение первичного источника облучения (возбуждения) – портативного маломощного рентгеновского излучателя ПРАМ-50М с рентгеновской трубкой прострельного типа БХВ-10 (Re).

При разработке технологии рентгенорадиометрической сепарации шлаков, полученных при  производстве ферротитана,  должны быть соблюдены основные требования:  потери металлической фазы (ферротитана) с хвостами сепарации (отвальный шлак) должны быть минимальными, также как и содержание шлаковой (оксидной) фазы в концентрате должно быть минимальным. Для выполнения этих требований были проведены предварительные исследования по выбору оптимального порога разделения (РFe). Были испытаны пять порогов разделения на основе характеристического рентгеновского излучения железа: РFe= 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 и 1,2 ед. Исследования проводились в виде тестовых испытаний в режиме сепарации по радиометрическому обогащению шлака крупностью          -20+3 мм на двух ручьях сепаратора СРФ2-20 при оптимальной производительности сепаратора СРФ2-20 («Малыш») ~ 40-50 кг/час машинного класса крупностью -20+3 мм на один ручей сепаратора. В результате тестовых испытаний был определен оптимальный порог разделения исходного шлака ферротитанового производства крупностью -20+3 мм на металлоконцентрат и отвальный шлак. Наиболее высокие технологические показатели обогащения шлака на рентгенорадиометрическом сепараторе СРФ2-20 были достигнуты при пороге  РFe  =    1,0 ед.

Выход металлоконцентрата составил 19,1%. Содержание металлической фазы в нем – не менее 75%. Извлечение металлического ферротитана из шлака, поступившего на сепарацию, составляло 90-94%. Содержание металла в хвостах сепарации (отвальном шлаке) не превышало 2-3%.
Наверх

2008г.
5.
Шемякин В.С., Скопов С.В., Шемякин А.В. Рентгенорадиометрическая сепарация серебряной руды месторождения «Акджилга» // Материалы Международной научно-технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья», г. Екатеринбург, 2008, с. 159-165.

Рентгенорадиометрическая сепарация серебряной

руды месторождения «Акджилга»



Шемякин В.С., Скопов С.В., Шемякин А.В.

ЗАО НПК «Техноген», г. Екатеринбург



Акджилгинское рудное поле, расположенное в Таджикистане на высоте 4500 метров над уровнем моря,  сложено алевритами, сланцами, песчаниками пермо-триаса, смятыми в изоклинальные складки, и среднезернистыми слабо-порфировами двуслюдяными гранитами Базардаринского комплекса. Серебряные руды локализуются среди гранитоидов в виде круто падающих жил. Оруденение приурочено к системе сложных разломов субмередионального простирания. Минерализованные зоны различной протяженности и изученности образуют несколько перспективных участков в пределах Акджилгинского рудного поля.

Наиболее изучен Акджилгинский участок, где зона оруденения вскрыта подземными горными выработками (штольня, штреки) на протяжении 500 метров, при общей протяженности зоны около 3 километров. Зона минерализации представляет собой разлом северо-восточного простирания (10-200) и крутым падением (70-800) на восток, в лежачем боку залеченный мощной (2-5 м) кварцевой жилой. Висячий бок представлен зоной интенсивного дробления и милонитизации со средней мощностью 1,0-1,5 м. Основная серебряная минерализация сосредоточена в сидеритовой жиле, занимающей промежуточное положение между двумя описанными образованиями. Жила сидерита имеет резкие тектонические границы, в целом повторяющие восточный контакт кварцевой жилы, мощность тела невыдержанная, варьирует от 0 до 1,5 метров. В пределах сидеритовой жилы выделяется два рудных столба протяженностью 130 и 90 метров, разделенных по простиранию 80 метровым интервалом с низким содержанием руды. Пространственная ориентировка рудных столбов пока не определена.

Рудная минерализация в виде гнезд и прожилков блеклой руды и халькопирита отмечается преимущественно, но не исключительно. В сидеритовой жиле геологическими границами оруденения считаются контуры этой жилы.

Суммарное содержание сульфидов в руде составляет в среднем 3-5%, но в разных жилах и их частях сильно варьирует, в зависимости от собственного состава рудной минерализации, от соотношения с сидеритом и рудным кварцем, а также от интенсивности проявления гипергенных процессов. Так в сидеритовых жилах содержание сульфидов доходит до 40-50% и более, но протяженность таких интервалов составляет первые десятки сантиметров. На отдельных участках содержание сульфидов измеряется десятыми долями процентов. В сидеритовых жилах главным минералом является блеклая руда и, в меньшей степени, халькопирит. В рудном кварце развивается преимущественно халькопирит при подчиненном количестве блеклой руды. В целом, руды месторождения характеризуются сложным минеральным составом, в то же время, по набору главных минералов, серебряные руды чрезвычайно просты – сидеритовые жилы с тетраэдритом и халькопиритом.

Оруденение распространено в жиле неравномерно, в виде скоплений массивных руд, гнезд, прожилков и редкой вкрапленности блеклой руды и халькопирита. Поскольку серебряные руды образовывались в течение нескольких стадий, почти в любом сечении можно обнаружить несколько минеральных агрегатов, взаимоотношения которых определяются изменявшимися от стадии к стадии структурными условиями рудоотложения и свойствами растворов.

Для серебряных руд месторождения характерно преобладание прожилковых, пятнистых и гнездо-прожилковых текстур. В сидеритовой жиле тетраэдрит образует пятна, гнезда, прожилки и вкрапленники размером от 0,5 мм до 1,3 см. Форма выделений неправильная, извилистая, округлая и вытянутая, часто с заметными отдельными гранями кристаллов. Полосчатая текстура встречается реже, она образована отложением тетраэдрита из гидротермальных растворов в субпараллельных трещинах отрыва в сидерите. Мощность полосок различна – от 0,05 до 0,7 см. Прожилки имеют раздувы и пережимы и нередко резко выклиниваются. Вкрапленную и гнездовую текстуры образуют и выделения халькопирита в кварце. Широко распространена брекчиевая текстура, образованная обломками молочно-белого кварца и сидерита, сцементированных кварцем с гнездами халькопирита. Более крупные обломки сидерита содержат гнезда блеклой руды и молочно-белого кварца.

Распределение серебра в рудном теле крайне неравномерно, его содержание колеблется от десятков грамм до килограммов на одну тонну.

Главный рудный минерал – блеклая руда, по составу соответствующая тетраэдриту. Она является основным носителем серебра. Второстепенные носители серебра – самородное серебро и сульфосоли. В качестве попутных полезных компонентов интерес могут представлять: медь, сурьма и висмут.

Медь и сурьма связаны с серебром прямой корреляцией, что обусловлено нахождением существенной части всех трех элементов в единой минеральной форме – тетраэдрите.

Медь, кроме того, содержится в халькопирите, халькостибите, бурноните, вторичных сульфидах, присутствует самородная медь и карбонаты меди.

Сурьма, помимо тетраэдрита, содержится в антимоните, хоробетсуите, халькостибите, бурноните.

Висмут концентрируется в висмутине, хоробетсуите, присутствует в самородной форме и в виде изоморфной примеси в халькостибите, бурноните.

Отчетливых закономерностей в изменении минерального состава руд по простиранию сидеритовой жилы не установлено. Интенсивность проявления гипергенных процессов не дает оснований для выделения окисленных руд в качестве самостоятельного природного типа. Какая-либо селекция руд при отбойке по мощности рудного тела технически невозможна по причине небольшой мощности рудного тела. Основной формой нахождения серебра, меди и сурьмы во всем рудном теле является тетраэдрит. Отмеченные выше особенности состава руд месторождения Акджилга дают основания отнести их к одному технологическому типу.

На испытания по обогащению серебряной руды месторождения «Акждилга» методом рентгенорадиометрической сепарации поступила технологическая проба, отобранная в рудной зоне «Сидеритовая», из подземных горных выработок по горизонту 4500 метров в период с 26 августа по 8 сентября 2007 года.

Представительность технологической пробы была достигнута следующим методом:

- общая проба сформирована из 40 частных проб примерно равной массы, отобранных на всем вскрытом интервале сидеритовой жилы, на примерно равных расстояниях друг от друга;

- произведен расчет среднего содержания полезных компонентов в руде и эти содержания сопоставлены с их средними содержаниями по жиле;

- для учета возможного разубоживания руды при отработке, как вследствие засорения боковыми породами, включить в пробу околорудные измененные граниты и дорудный кварц.

Руда месторождения «Акджилга» была представлена следующими минералами:

- главные минералы: рудные – блеклая руда, халькопирит, минералы ряда висмутин-антимонит; нерудные – сидерит, кварц и флюорит; гипергенные – гетит, гидрогетит, малахит и азурит;

- второстепенные минералы: рудные – арсенопирит, галенит, сфалерит, пирит, халькостибит и бурнонит; нерудные – барит и кальцит; гипергенные – самородные серебро и медь, халькозин, ковеллин, борнит, ярозит, сурьмяные охры, скородит, оксиды сурьмы и гидрослюды.

Главные минералы были встречены более чем в 50% точек наблюдений и отбора проб.

В пробу поступил материал не окисленных сульфидных руд. Руды относятся к богатым и средним. Расчетное содержание в пробе Ag – 1131 г/т, Сu – 0,77% и Sb – 1,0%. Вмещающие породы представлены кварцем, гранитом и милонитом. В состав пробы включена разубоживающая масса в количестве ~ 20%. Максимальная крупность кусков в пробе 200 мм. Средняя мощность рудного тела – 0,25-0,45 метра. 

Тестовые исследования и опытно-промышленные испытания проводили на производственном участке радиометрического обогащения ЗАО НПК «Техноген» по общепринятой методике, включающей:

- рудоподготовку исходного материала с классификацией по крупности, выделением машинных (+150, -150+100, -100+40 и -40+20 мм) и не сепарируемого         (-20 мм) классов;

- предварительные тестовые исследования и испытания, включающие выбор порогов разделения и условий сепарации;

- проведение опытно-промышленных испытаний по сепарации при различных выбранных порогах рентгенорадиометрической сепарации;

-  проборазделку с последовательной доводкой продуктов сепарации до порошковых навесок и определение в них содержания серебра методом пробирного анализа.

На рентгенорадиометрическом сепараторе СРФ2-30 от поверхности каждого отобранного характерного куска серебросодержащей руды и вмещающей породы снимались рентгеновские спектры. По результатам исследований определялись усредненные показатели спектров отдельных фракций, представленной технологической пробы. Исследования проводили в режиме измерений (статический режим сепарации).

По результатам предварительных исследований наиболее характерных кусков руды и вмещающей породы (гранитов) для тестовых испытаний были рекомендованы три алгоритма разделения по характеристическому излучению меди и железа:

             NCu                                             NCu + 0,5NFe                                      NFe

PCu = ————;             PCu,Fe =  ————————;                     РFe =  ————;

             NS                                                        NS                                                    NS

где:    NCu, NFe – регистрируемое от куска характеристическое рентгеновское излучение (ХРИ) соответственно меди и железа;

             NS  -  регистрируемое от этого же куска рассеянное (вторичное) излучение первичного спектра источника рентгеновского облучения.

На первой стадии испытанийd Алгоритмы и пороги разделения, используемые при рентгенорадиометрической сепарации машинных классов, представлены в таблице 1.

Таблица 1 Алгоритмы и пороги разделения





Алгоритм

                   NCu

       PCu = ────

                    NS     

          NCu + 0,5NFe

PCu,Fe =  ────

                         NS

               NFe

    PFe = ────;

                NS

Порог разделения,

P, ед.



P1 = 1,0



P2 = 1,3



Р3 = 0,8



Р4 = 1,5


В результате последующих опытно-промышленных испытаний на промышленном сепараторе СРФ4-150М на пробе серебряной руды месторождения «Акджилга» массой более 6 тонн было установлено:

1) Серебро по классам крупности руды месторождения «Акджилга» распределено неравномерно – чем меньше крупность материала, тем выше содержание серебра в нем. Если в классе крупностью +40 мм содержание серебра составляет всего 786,4 г/т, в классе -40+20 мм уже возрастает до 1369,9 г/т, а в не сортируемом классе крупностью -20 мм достигает 1510,6 г/т.

2) При рентгенорадиометрической сепарации класса крупностью +40 мм выделяется концентрат (продукты №№ 1, 2 и 3) в количестве 60,8% от машинного класса с содержанием серебра 1226,9 г/т. Содержание серебра в хвостах сепарации (продукты №№ 4 и 5) данного класса крупности, при их выходе ~ 39,2%, составляет 102,7 г/т. Потери серебра с хвостами сепарации класса крупностью +40 мм не превышают 5,1%.

Таблица 2 Результаты испытаний по рентгенорадиометрическому обогащению серебряной руды месторождения «Акджилга»

Продукты сепарации

Выход,

%

Содержание

Ag,  г/т

Извлечение

Ag, %

Класс крупностью+40 мм

Продукт 1  (РCu >1,3 ед.)

8,6

2400,0

26,3

Продукт 2  (1,0<PCu<1,3 ед.)

25,5

1400,0

45,4

Продукт 3  (РCu,Fe>0,8 ед.)

26,7

683,0

23,2

Продукт 4  (РFe>1,5 ед.)

16,8

200,3

4,3

Продукт 5  (PFe<1,5 ед.)

22,4

29,3

0,8

Итого: класс +40 мм

100,0

786,4

100,0

Класс крупностью -40+20 мм

Продукт 1  (РCu >1,3 ед.)

7,4

2521,8

13,7

Продукт 2  (1,0<PCu<1,3 ед.)

18,6

1951,5

26,5

Продукт 3  (РCu,Fe>0,8 ед.)

29,6

2107,3

45,6

Продукт 4  (РFe>1,5 ед.)

14,8

1037,6

11,1

Продукт 5  (PFe<1,5 ед.)

29,6

141,7

3,1

Итого: класс -40+20 мм

100,0

1369,9

100,0

Не сортируемый класс крупностью -20 мм

Класс крупностью -20 мм



1510,6

-

Итоговые показатели

Обогащенный продукт

65,7

1375,4

96,1

Хвосты обогащения

34,3

108,0

3,9

Итого: исходная руда

100,0

940,8

100,0


3) В результате сепарации класса крупностью -40+20 мм на удалось выделить 70,4% концентрата (продукты №№ 1, 2, 3 и 4) с содержанием серебра 1886,5 г/т. Выход хвостов сепарации (продукт № 5) составил 29,6%, а содержание серебра в них 141,7 г/т. Потери серебра с хвостами сепарации составляют всего 3,1%.

4) При обогащении пробы серебросодержащей руды месторождения «Акджилга» массой 324 кг на стадии тестовых испытаний методом рентгенорадиометрической сепарации были получены следующие технологические показатели (табл. 2):

- содержание серебра в концентрате ~ 1375,4 г/т;

- выход концентрата ~ 65,7%;

- извлечение серебра в концентрат ~ 96,1%;

- содержание серебра в хвостах ~ 108 г/т;

- выход хвостов сепарации ~ 34,3%;

- потери серебра с хвостами обогащения ~ 3,9%.

5) Анализ результатов испытаний по обогащению серебряной руды месторождения «Акджилга» позволяет сделать следующие предварительные выводы:

- представленная проба серебросодержащей руды является контрастной и обладает хорошими сырьевыми предпосылками для рентгенорадиометрического обогащения;

- технологические показатели, полученные на стадии испытаний, дают основание говорить о принципиальной возможности применения рентгенорадиометрической сепарации для обогащения данной руды.


Наверх

6. Шемякин А.В., Шемякин В.С., Цыпин Е.Ф. Радиометрическое обогащение бокситов Среднего Тимана // Материалы Международной научно-технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья», г. Екатеринбург, 2008, с. 165-170.

Радиометрическое обогащение бокситов Среднего Тимана



Шемякин А.В., Шемякин В.С., Цыпин Е.Ф.

ЗАО НПК «Техноген», Уральский государственный горный университет



Бокситы Тимана (в частности Вежаю-Ворыквинского месторождения) по своему минеральному составу относятся к категории гематит-бемитовых бокситов. Среди бокситов Среднего Тимана достаточно четко выделяются две основные разновидности: пористые красные маркие с розовыми, серыми, зелеными и желтыми пятнами, преимущественно пелитовые, с небольшой примесью обломочного материала и каменистые – пестрые с присутствием зеленоватой, желтоватой окраски, имеющие обломочную и псевдообломочную структуры. Каждая из этих разновидностей неоднородна по минеральному составу, качеству и физическим свойствам. В целом же красные пелитоморфные бокситы менее прочные и более качественные, а каменистые – прочные и более худшего качества. Текстура пород массивная, линзовидно-слоистая, а структура – брекчиевая, гравелитовая, псаммитовая, бобовообломочная и пелитовая.

Бокситы Вежаю-Ворыквинского месторождения – малокремнистые, железистые. Содержание основных компонентов следующее, %: AI 2 O 3   – 42,8-56,9; SiO 2   – 4,9-15,0;     Fe 2 O 3   – 3,4-38,5; TiO 2   – 1,1-3,3 и FeO – 1,2-14,0.

По содержанию и соотношению основных компонентов бокситы Вежаю-Ворыквинского месторождения приближаются к северо-казахстанским гиббситовым рудам. Основными породообразующими минералами являются бемит, гематит, второстепенными – шамозит, каолинит, гетит и диаспор. В 70-80 годах двадцатого столетия рядом исследователей были проведены работы по изучению минералогического состава бокситов Среднего Тимана. В таблице 1 приведено примерное содержание основных минералов в исследуемых пробах бокситов.


Таблица 1 Содержание минералов в пробах бокситов Вежаю-Ворыквинского месторождения Среднего Тимана (по данным Ф.Г.Пасовой)
Основные минералы

Содержание в пробах, %

1

2

3

Бемит

55,0

50,0

42,0-43,0

Диаспор

3,0

1,0-5,0

Гематит, гетит

22,0

20,0

29,0

Шамозит

10,0

15,0-20,0

5,0-6,0

Каолинит

3,0-5,0

-

10,0-12,0

Рутил, анатаз

3,0

2,0-3,0

2,0-3,0

Прочие: слюда, гидрослюда, кварц, хлорит, кальцит

2,0-5,0

5,0

4,0-6,0



 Было показано, что бемит дисперсный в тончайшей смеси с гематитом является основой бокситовых пород. Реже встречаются мелкокристаллические агрегаты бемита с размером частиц от 0,005 до 0,008 мм. Примерное их содержание 50-55%.

Гематит является наиболее распространенным минералом в породах. В среднем его содержание составляет 20-27%. Обнаружено неравномерное распределение гематита в отдельных разновидностях пород, в пределах от 3 до 30%. Максимальное количество гематита содержится в каменистых разновидностях и подрудных не бокситовых породах. Гематит присутствует в дисперсном, пылевидном состоянии в составе плотносцементированных полиминеральных смесей, являющихся основой пород (цемента и бобовин), в виде обломков.

Гетит встречается в небольших количествах (до 5-6%) в шамотизированной породе и в оолитах.

Шамозит в бокситах Среднего Тиммана распространен весьма неравномерно и в среднем составляет ~ 5-10%. Шамозит присутствует в дисперсной форме с бемитом и гематитом или слагает отдельные довольно светлые участки пород и прожилки. Реже он образует чешуйчатые и таблитчатые агрегаты, иногда достигающие размера от 0,01 до 0,02 мм.

Каолинит также крайне неравномерно распределен по отдельным литологическим разновидностям. Его содержание в них колеблется от 3-5% до 15%. Более высокое содержание каолинита обусловлено, главным образом, наличием в боксите подрудных аргеллитовидных железистых глин. Кроме выше описанных кремнеземсодержащих минералов – шамозита и каолинита, а также незначительной (до 1,5%) примеси кварца, кремнезем в бокситах Среднего Тимана присутствует в виде рентгеноаморфной фазы, установленной К.С.Ершовой, Л.С.Сонцевой и др.

 Так как основу бокситов Среднего Тимана составляют дисперсное вещество, то во всех его литологических разновидностях наблюдается по существу одни и те же макро-и микроструктуры, свойственные глинистым породам. Распределение бокситового вещества в пределах месторождения и отдельных его участков неравномерное, что выражается в многообразии облика, текстурных особенностях и изменчивости состава (соотношение породообразующих компонентов) бокситовых пород на коротком расстоянии. Литологические разновидности выделяются условно по макроскопическим признакам, при этом нет единой терминологии и единых критериев для их классификации.

Проведенные нами в 2005 году лабораторные исследования по рентгенорадиометрическому обогащению бокситов Среднего Тимана на классе крупностью -50+25 мм  позволили определить основные показатели технологического процесса и сырьевые предпосылки для радиометрического обогащения.

В 2007 году были выполнены тестовые и опытно-промышленные испытания по обогащению трех типов бокситов Среднего Тимана: байеровского, спекательного и забалансового. Общая масса технологической пробы – более 6 тонн. Технологические пробы байеровского и спекательного бокситов были отобраны от штабелей, приготовленных к отгрузке на шихтовальном дворе Средне-Тиманского бокситового рудоуправления. Проба забалансового боксита была отобрана непосредственно в карьере. Бокситы имели, в соответствии с актом отбора проб, следующий кремниевый модуль:

- байеровский боксит  - MSi = 7,5 ед.;

- спекательный боксит  - MSi = 4,5 ед.;

- забалансовый боксит  - MSi <4,0 ед.

От класса крупностью -100+40 мм всех технологических проб бокситов Среднего Тимана, поступивших на испытания, были отобраны наиболее характерные и представительные литологические разновидности бокситов для проведения исследований по выбору порогов обогащения методом рентгенорадиометрической сепарации. 

Каждый отобранный кусок литологической разновидности бокситов подвергался тщательной отмывке водой от поверхностных примазок и последующему дроблению с целью получения свежей поверхности, свободной от различных примесей. Затем на рентгенорадиометрическом сепараторе СРФ2-30 («Малыш») от свежеоголенной, в результате дробления, поверхности каждого куска литологических разновидностей снимались рентгеновские спектры. Было установлено, что спектры литологических разновидностей бокситов по характеристическому рентгеновскому излучению (ХРИ) железа значительно отличаются друг от друга. По результатам исследований отдельных кусков боксита определялись усредненные показатели спектров литологических разновидностей (рис.1), представленных технологических проб. Исследования на сепараторе СРФ2-30 проводили в режиме измерений. Все куски одной литологической разновидности (в пределах одной технологической пробы) объединялись после определения рентгеновских спектров и направлялись на проборазделку и последующий химический анализ.

Спектры литологических разновидностей бокситов Тимана.

Спектры литологических разновидностей бокситов Тимана

Рис. 1



В результате проведенных исследований по классификации мелких классов крупностью  менее 20 мм забалансовых, спекательных и байеровских бокситов на стадии рудоподготовки, а также тестовых испытаний на рентгенорадиометрическом сепараторе СРФ2-30 различных литологических разновидностей бокситов были сделаны следующие предварительные выводы:

- с уменьшением крупности материала, для всех видов бокситов Среднего Тимана, наблюдается незначительное повышение кремниевого модуля;

- повышение кремниевого модуля с уменьшением крупности материала обеспечивается снижением содержания кремнезема в мелких классах, без заметного увеличения содержания глинозема в них;

- отмечается заметное повышение в мелких классах (особенно в классе  крупностью менее 5 мм)  содержания Fe 2 O 3 (до 29-30%);

- отдельные виды литологических разновидностей бокситов (коллювиальные и, частично, элювиальные) имеют более  высокий кремниевый модуль;

- литологические разновидности имеют различные интенсивности спектров характеристического рентгеновского излучения по железу;

- литологические разновидности, имеющие более высокое качество (в первую очередь, более высокий кремниевый модуль), как правило, имеют промежуточное  (среднее) значение интенсивности спектров по железу;

- тестовые испытания по изучению характеристических рентгеновских спектров различных литологических разновидностей бокситов по железу позволяют говорить о принципиальной возможности рентгенорадиометрического обогащения бокситов Среднего Тимана.

В результате классификации проб различных типов бокситов по крупности, тестовых и опытно-промышленных испытаний по рентгенорадиометрической сепарации были определены основные параметры и показатели  процесса обогащения.

Сквозная технологическая схема процесса обогащения бокситов Среднего Тимана приведена на рис. 2.


Технологическая схема обогащения бокситов Среднего Тимана на стадии опытно-промышленных испытаний

14


Рис. 2



В результате рентгенорадиометрической сепарации были получены обогащенный боксит, хвосты сепарации и не сортируемый класс крупностью -20 мм.

Обобщающие показатели процесса обогащения различных типов боксита Среднего Тимана методом грохочения и рентгенорадиометрической сепарации приведены в таблице 2.    

Результаты проведенных опытно-промышленных испытаний по обогащению различных типов бокситов Среднего Тимана  методом рентгенорадиометрической сепарации позволяют сделать следующие выводы:

1. Из забалансового боксита Среднего Тимана может быть выделено 36,3% обогащенного продукта, который может быть направлен на переработку на глинозем по способу спекания.
 

Таблица 2 Итоговые показатели обогащения бокситов Среднего Тимана

Продукты обогащения

Выход,

%                                                           %

Содержание компонентов, %

Кремние-вый модуль, ед.

AI2O3

SiO2

Fe2O3

FeO

TiO2

Забалансовый боксит

Обогащенный боксит

36,3

48,68

11,73

20,27

2,15

2,43

4,2

Хвосты сепарации

21,2

47,11

16,88

21,74

2,40

2,53

2,8

Класс -20 мм

42,5

46,69

14,02

24,01

2,32

2,73

3,3

Хвосты обогащения

63,7

46,83

13,31

23,25

2,35

2,66

3,5

Исходный боксит

100,0

47,54

12,74

22,17

2,28

2,58

3,7

Спекательный боксит

Обогащенный боксит

11,6

48,63

8,31

22,31

2,44

2,57

5,9

Хвосты сепарации

22,2

46,83

13,45

26,43

2,76

2,67

3,5

Класс -20 мм

66,2

47,75

10,88

25,40

3,00

2,73

4,4

Хвосты обогащения

88,4

47,52

11,53

25,66

2,94

2,71

4,1

Исходный боксит

100,0

47,65

11,15

25,27

2,88

2,70

4,3

Байеровский боксит

Концентрат сепарации

17,6

49,65

6,68

26,01

4,24

2,55

7,4

Класс -20 мм

60,3

49,65

7,50

26,40

1,72

2,75

6,6

Обогащенный боксит

77,9

49,65

7,32

26,31

2,29

2,70

6,8

Хвосты обогащения

22,1

48,50

9,83

27,35

4,31

2,59

4,9

Исходный боксит

100,0

49,40

7,87

26,54

2,74

2,71

6,3

                   


2. Обогащение спекательного боксита методом радиометрической сепарации позволяет получить 11,6% боксита, который может быть направлен на переработку на глинозем по более эффективному и дешевому способу Байера.

3. Обогащение байеровского боксита позволяет повысить его кремниевый модуль до 6,8 ед. (в исходном ~ 6,3 ед.) и выделить 22,1% спекательного боксита с кремниевым модулем 4,9 ед.

4. Для принятия решения о полномасштабном использовании технологии рентгенорадиометрического обогащения бокситов Среднего Тимана необходимо строительство опытно-промышленного рудосортировочного комплекса на шихтовальном складе Средне-Тиманского бокситового рудника. 
Наверх

2009г.
7.
Шемякин В.С.,Скопов С.В., Цыпин Е.Ф., Колтунов А.В., Федоров Ю.О. Радиометрическая сепарация сидеритовых руд// VII Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том II. – М.: Альтекс, 2009.

РАДИОМЕТРИЧЕСКАЯ СЕПАРАЦИЯ СИДЕРИТОВЫХ РУД



Шемякин В.С., Скопов С.В. (ЗАО НПК «Техноген»), Цыпин Е.Ф., Колтунов А.В. (Уральский государственный горный университет), Федоров Ю.О. (ООО «РАДОС»)



В настоящее время на Бакальском рудоуправлении (Южный Урал) работают три карьера и шахта «Сидеритовая», на которых добывается сидеритовая руда. Среднее содержание железа в сидеритовой руде, поступающей на металлургический передел составляет ~ 30-31%. Однако, начиная с 2008 года практически прекращается добыча руды открытым способом и основной сырьевой базой становится сидеритовая руда подземной добычи. Средний химический состав руды, добываемой в карьерах и на шахте, представлен в таблице 1.

Таблица 1

Средний химический состав сидеритовых руд, добываемых

открытым и подземным способами





Виды руды

Содержание, %

Feобщ.

FeO

Fe2O3

SiO2

CaO

MgO

S

ппп

Руда с карьера

32,0

38,0

3,5

5,0

3,0

10,5

0,4

36,5

Руда с шахты

28,2

34,0

2,1

10,0

5,0

9,0

0,4

34,0



Сидеритовая руда, добываемая подземным способом, содержит значительно меньше железа (на 4%) из-за загрязнения ее алюмосиликатными сланцами. Уменьшение доли основного минерала сидероплезита в товарной руде определяется сокращением его составляющих: закиси железа, оксида магния и потерь при прокаливании. Из-за ухудшения качества сидеритовой руды (снижение содержания железа до 28,2%) ее использование для высокотемпературного восстановительного обжига не представляется возможным, так как при этом происходит оплавление пустой породы. Следовательно, необходимо предварительное обогащение сидеритовой руды Бакальского рудоуправления.

На производственном участке компании «Техноген» неоднократно были проведены  опытно-промышленные испытания по обогащению низкокачественной сидеритовой руды шахты «Сидеритовая» на технологических пробах общей массой более 20 тонн.

Поступившие на испытания пробы были представлены, в основном, сидеритовой рудой крупностью менее 300 мм (рис. 1). В составе пробы находились классы и крупнее 300 мм, однако их доля не превышала 5%. Негабаритные куски на стадии испытаний додрабливались до крупности -300 мм вручную.

Основной рудный минерал – сидерит, вмещающие породы представлены диабазами, доломитами, сланцами. Химический состав проб, поступивших на испытания, был близок к составу шахтной руды, указанному в табл. 1, как по содержанию железа общего – 27,5%, так и кремнезема – 12,6%. Поэтому, данные технологические пробы могут оцениваться как представительные.

В качестве разделительного признака было выбрано характеристическое рентгеновское излучение железа. Основной задачей испытаний являлось выделение из крупнокускового материала (-300+30 мм) концентрата с содержанием железа не менее 32%. Обогащение проводили на сепараторе CРФ4-150М. 

В результате серии опытно-промышленных испытаний было показано, что из исходной сидеритовой руды Бакальского рудоуправления, содержащей 27,0% железа, может быть получен обогащенный продукт с содержанием Feобщ. ~ 34% (табл. 2). 

ситовая характеристика исходной руды



Рис. 1




Таблица 2

Усредненные показатели обогащения сидеритовой руды

на стадии рентгенорадиометрической сепарации





Продукты обогащения

Выход, %

Содержание  Fe, %

Извлечение Fe, %

Концентрат

41,0

34,0

51,7

Хвосты обогащения

17,0

10,0

6,3

Класс крупностью -30 мм

42,0

27,0

42,0

Исходная руда

100,0

27,0

100,0



Принципиальная технологическая схема рентгенорадиометрической сепарации сидеритовой руды подземной добычи Бакальского рудоуправления

схема рентгенорадиометрической сепарации сидеритовой руды


Рис. 2



В хвосты рентгенорадиометрической сепарации выделяется маложелезистый продукт, содержащий ~ 10%  Fe, и направляется в отвал.

Исходя из полученных результатов опытно-промышленных испытаний, была предложена технологическая схема предварительного обогащения сидеритовой руды с использованием метода радиометрической сепарации (рис. 2).

Полученные в результате испытаний данные и предложенная схема были положены в основу разработки технологического регламента и проектирования опытно-промышленного рудосортировочного комплекса на базе 3-х рентгенорадиометрических сепараторов на Бакальском рудоуправлении. Строительство обогатительного комплекса должно быть завершено к концу 2009 года.
Наверх

9. Бердышев А.В., Цыпин Е.Ф., Шемякин В.С., Скопов С.В. Рентгенорадиометрическая сепарация медно-цинковой руды// VII Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том II. – М.: Альтекс, 2009.

РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКАЯ СЕПАРАЦИЯ МЕДНО-ЦИНКОВОЙ РУДЫ



Бердышев А.В., Цыпин Е.Ф. (Уральский государственный горный университет), Шемякин В.С., Скопов С.В. (ЗАО НПК «Техноген»)



Наибольший объем научно-исследовательских работ и опытно-промышленных испытаний по рентгенорадиометрическому обогащению выполнен на медных и медно-цинковых рудах.  Типичным представителем этой группы полезных ископаемых являются медные и медно-цинковые руды Валенторского месторождения, находящегося на Северном Урале.

Минеральный состав руд Валенторского месторождения является типичным для уральских колчеданных месторождений. Из рудных минералов преобладает пирит (до 35%), халькопирит (~8%), борнит (до 1,5%), ковеллин (до 0,2%), халькозин (до 0,24%), сфалерит (до 7-8%), галенит (до 0,2%). Нерудные минералы представлены кварцем (33%), серицитом (~8%), хлоритом (~6%) и карбонатами (~1,5%). Руды характеризуются тонким прорастанием ценных компонентов от эмульсивной вкрапленности до крупности ~ 0,2 мм.

Опытно-промышленные испытания по обогащению двух технологических проб товарной и некондиционной медно-цинковой руды Валенторского месторождения проводили на производственном участке по радиометрическому обогащению ЗАО НПК «Техноген» на сепараторе СРФ4-150М. На рентгенорадиометрическую сепарацию были направлены машинные классы крупностью +150, -150+70 и -70+20 мм.

Для рентгенорадиометрического обогащения медно-цинковой руды Валенторского месторождения в качестве аналитического параметра сепарации был рекомендован следующий:

                                                 NCu                                             PCu     = ──── , ед.                                                         NS                                                   

где:     NCu – регистрируемое от куска характеристическое рентгеновское излучение (ХРИ) меди;

NS  -  регистрируемое также от этого же куска рассеянное (вторичное) излучение первичного спектра источника рентгеновского облучения.

На стадии опытно-промышленных испытаний были определены пороги разделения и рекомендованы схемы рентгенорадиометрической сепарации для товарной и некондиционной медно-цинковой руды. В настоящей статье приведены результаты радиометрической сепарации только некондиционной медно-цинковой руды, которая представляет собой наиболее сложный объект для обогащения.

При обогащении машинных классов некондиционной руды при пороге разделения РCu = 0,70-0,75 ед. выделяется обогащенный продукт с содержанием меди ~ 2,0 %. Выход обогащенного продукта составляет ~ 60% от машинных классов или ~ 40% от исходной руды. При этом, содержание меди в хвостах рентгенорадиометрической сепарации не превышает ~ 0,13%, а в хвостах обогащения (с учетом класса крупностью -20 мм) составляет не более ~ 0,50% (табл. 1).

Для обогащения некондиционной медно-цинковой руды была рекомендована технологическая схема обогащения, представленная на рис. 1.

Рентгенорадиометрическая сепарация осуществляется на трех типах сепараторов:

- СРФ2-300М для обогащения класса крупностью +80 мм;

- СРФ4-150М для обогащения класса крупностью -80+40 мм;

- CРФ4-50М для обогащения класса крупностью -40+20 мм.

Таблица 1
Основные показатели обогащения некондиционной медно-цинковой руды
Валенторского месторождения



Продукты обогащения

Выход,

%

Содержание, %

Извлечение, %

Cu

Zn

Cu

Zn

Исходная руда

100,0

1,09

0,51

100,0

100,0

Обогащенный продукт

39,6

2,00

0,78

72,5

60,1

Хвосты обогащения:

в т.ч. хвосты сепарации

60,4

26,4

0,50

0,13

0,34

0,06

27,5

2,8

39,9

3,1




Принципиальная технологическая схема обогащения некондиционной медно-цинковой руды Валенторского месторождения

схема обогащения медно-цинковой руды Валенторского месторождения
Рис. 1





Строительство централизованной обогатительной фабрики (рудосортировочного комплекса) рекомендуется на борту карьера Валенторского рудоуправления. Предлагаемый вариант размещения обогатительного комплекса имеет следующие преимущества:

- близость всех коммуникаций действующего рудника (транспортных, энергетических, тепловых и пр.);

- минимальные издержки по перевозке исходного медного сырья к месту их обогащения;

- наличие на руднике службы ОТК для отбора проб от исходного сырья и продуктов обогащения.

Подача исходной некондиционной медной руды в процесс обогащения производится через систему рудоподготовки, включающей в себя:

- приемный бункер  для приема, промежуточного накопления и хранения исходного сырья. Объем бункера определяется рядом нескольких параметров, таких как: часовая производительность обогатительного комплекса; график работы дробильно-сортировочной установки и автомобильного транспорта, подающего руду на обогащение; норматив по запасу сырья для технологического процесса и др.;

- питатель пластинчатый для дозированной подачи исходного сырья из бункера в процесс грохочения. Выбор типа питателя зависит от крупности руды,  физико-механических свойств исходного сырья, производительности рудосортировочного комплекса;

- трехситный вибрационный грохот: верхнее сито с размером ячеек 80х80 мм, среднее – 40х40 мм  и нижнее - 20х20 мм. К установке на стадии грохочения рекомендуется либо грохот вибрационный, трехситный, среднего типа, либо агрегат с грохотом;

- ленточные конвейеры (типа СМД 152) с шириной ленты ~ 800 мм и скоростью движения 1,6 м/сек для подачи классифицированного материала некондиционной медной руды в приемные бункера сепарационного отделения, для вывода класса крупностью менее 20 мм в отвал и для вывода продуктов сепарации на площадку готовой продукции. Длина конвейеров между грохотом и рентгенорадиометрическими сепараторами должна быть минимально необходимой.

Размещение оборудования должно быть каскадным. Между оборудованием в местах пересыпки материала (руды) необходимо предусмотреть установку «течек», для обеспечения оптимальных и безопасных условий работы.
Наверх
+7 (343) 243-56-40
пн. — пт.: с 9:00 до 18:00
Россия 620054, г. Екатеринбург, ул. Адмирала Ушакова 36

ООО "Техносорт" 2018
Информация, размещенная на сайте ООО «Техносорт» носит информационный и рекламный характер и не является публичной офертой.
Полное или частичное копирование материалов запрещено. При согласованном использовании материалов необходима ссылка на ресурс.