Анализ обогатимости кварцевых песков месторождений Волгоградской и Ростовской областей для стекольной промышленности

ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

УДК 553.623.7+ 622.7+ 666.16

Н. К. Г айнутдинов, Р. А. Хасанов, А. И. Хацринов АНАЛИЗ ОБОГАТИМОСТИ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВОЛГОГРАДСКОЙ И РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТЕЙ ДЛЯ СТЕКОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Описывается обогащение кварцевых песков Волгоградской и Ростовской областей для стекольной промышленности с цель получения более высоких марок стекла. Были проведены исследования исходных песков минералогопетрографическими и химическими методами, применены к ним различные простейшие и комбинированные схемы обогащения и получены высокие концентраты кварцевых песков.

Кремнезем является главной составной частью промышленных стекол. Одной из его разновидностей являются кварцевые пески. В производстве промышленных стекол применяют кварцевые пески разных месторождений, однако запасы высококачественных кварцевых песков, не требующих обогащения, истощаются, и пески для стекольной промышленности требуют обогащения.

В данной работе изучались кварцевые пески для стекольной промышленности с месторождений Волгоградской и Ростовской областей. Пробы: БЛ-1-05, БЛ-2-05 -проявление Балка Лог (Волгоградская область) и КР-1-05, КР-2-05 - Карпов-Ярское месторождение (Ростовская область).

Изучение кварцевого песка включала в себя определение: зернового состава; пылевидных, глинистых и илистых частиц отмучиванием; минералого-петрографического состава; истинной плотности и пустотности; химический анализ с определением массовых долей: диоксидов кремния и титана, оксидов железа и алюминия [1]. Результаты представлены в таблицах 1-2.

Таблица 1 - Физико-механические свойства

№ пробы Плотность Остатки (%) по массе, на ситах, мм Содержание глинистых частиц, % Модуль крупности % л т с о н н о т с у П

истинная, г/см3 СО 3/м и £ X п ы с а X +0,8 т 6, ,0 + 8, ,0 - 4, ,0 + т 6, ,0 - 5 3, ,0 + 4, ,0 - - 0,315 + 0,2 - 0,2 + 0,16 - 0,16 + 0,1 сТ -

БЛ-1-05 2,69 1555,5 0,05 0,06 1,35 8,26 47,48 22,8 19,4 0,6 1 0,86 42

БЛ-2-05 2,70 1599,9 0,09 0,04 1,39 7,48 45,36 23,72 21,0 0,92 0,5 1,08 41

КР-1-05 2,68 1647,2 3,67 3,32 32,08 29,58 28,20 1,85 1,04 0,24 1 1,59 39

КР-2-05 2,65 1622,2 3,99 2,09 20,35 29,65 38,45 3,26 1,82 0,37 2,5 1,60 39

По результатам минералого-петрографического анализа можно сделать вывод, что преобладающим минералом в исследуемых песках является кварц. Его зерна преимущественно чистые, прозрачные и полупрозрачные. Содержание кварца в пробах от 81,84% до 96,89%. Из других минералов обнаружены: полевой шпат, гидроокислы железа, глауконит, акцессорные, рудные.

Гидроокислы железа (лимонит) встречаются в виде цементирующего материала во всех фракциях песков, кроме фракции класса крупности -0,315 +0,14 мм. Содержание подобных гидроокислов железа может доходить до ~0,05% в пробе. Иногда гидроокислы железа присутствуют на поверхности зерен кварца в виде тонких корочек, а также в микротрещинах.

В пробе КР-1-05 ожелезненного кварца практически нет. В остальных пробах присутствует небольшое количество зерен кварца с пленками гидроокислов железа. Рудные минералы встречаются в представленных пробах как в виде сростков с мелкими зернами кварца, так и в виде зерен вкрапленных внутрь кварца. В незначительном количестве в пробах присутствуют: известняк (до 0,02%), кремни (0,44-1,46%), зерна кварцитов (0,01-0,15%), зерна эффузивных пород (до 0,07%), полевые шпаты (от единичных зерен до 0,16%), глауконит (только в классе крупности -0,315+0,14 мм) (до 1,23%), акцессорные минералы (до 0,98%).

Величина массовой доли тяжелых минералов (табл. 3) присутствующих в большинстве проб позволяет надеяться на получение концентратов песков пригодных для получения ответственных изделий высокой светопрозрачности.

Изучение минерального состава фракций тяжелых минералов под бинокуляром показало, что преобладающим является дистен (25% - 43%) прозрачного цвета с пластинчатой удлиненной формой зерен, чаще со сглаженными углами. Чуть меньше содержание турмалина (24%-36%). Он представлен как окатанными и полуокатанными зернами, так и обломками столбчатых удлиненных кристаллов с цветом от бурого до черного. Рутил (4%-20%) представлен зернами не окатанных и слабоокатанных кристаллов. Ставролит (16%-17%) - медово-красноватые зерна, разной степени

окатанности. Зерна ильменита составляют (4%-17%), зерна черного цвета с металлическим блеском. До 8% доходит содержание таких минералов как циркон, гранат, магнетит.

Физико-химические и минералого-петрографические исследования предполагают использование для каждой пробы соответствующие методы обогащения - это в первую очередь отмывка, оттирка, классификация, магнитная сепарация, а также их комбинации.

Комбинированные методы обогащения для пробы БЛ-1-2-05 составленной из проб БЛ-1-05 и БЛ-2-05 будут - классификация; классификация и электромагнитная сепарация; отмывка, сушка и классификация; отмывка, сушка и классификация с электромагнитной сепарацией; отмывка, сушка и оттирка с классификацией; отмывка, сушка, оттирка и классификация с магнитной сепарацией. Для пробы КР-1-05 - классификация; отмывка, сушка и классификация; отмывка, сушка и классификация с электромагнитной сепарацией; отмывка, сушка, оттирка и классификация с магнитной сепарацией. Для пробы КР-2-05 -классификация; классификация и электромагнитная сепарация; отмывка, сушка и классификация; отмывка, сушка и классификация с электромагнитной сепарацией; отмывка, сушка и оттирка с классификацией; отмывка, сушка, оттирка и классификация с магнитной сепарацией. Результаты обогащения, полученные по проведенным выше схемам, представлены в таблице 4.

Анализ таблицы показывает, что комплексное обогащение проб обоих месторождений способствует повышению марок получаемых концентратов по сравнению с обычным простым обогащением.

№ пробы Фракци я, Ш Выход фракции , % Осадочные , % Метамор ф. % Магма тич. % Минералы, % Степен ь окатан ности, °/о Степен ь шерохо ватости , %

Извес тняки Крем ни Кварцит Эффузивные породы и а- а полевой шпат гидроокислы Ре глауконит акцессорные рудные

БЛ-2-05 +0,63 0,1 Ед. Ед. Ед. 0,1 Ед. Ед. Ед. 0,1 0

+0,315 12,3 0,1 0,06 12,1 0,03 0,01 2,5 0,1

+0,14 33,1 0,5 81,2 0,9 0,5 1,7 4,1

Е 95,5 Ед. 0,6 0,06 93,4 0,03 Ед. 0,9 0,51 4,3 4,2

БЛ-1-05 +0,63 0,1 Ед. 0,09 0,01 0,1 Ед.

+0,315 2,0 0,03 Ед. 1,96 Ед. Ед. Ед. 0,01 1,2 Ед.

+0,14 82,0 0,41 79,79 0,16 1,23 0,41 4,1 5,7

84,1 0,44 Ед. 81,84 0,16 0,01 1,23 0,42 5,4 5,7

+0,14 62,2 0,87 59,90 0,68 0,75 6,2 0,3

2 90,7 0,01 1,22 0,09 Ед. 87,67 Ед. 0,05 0,68 0,98 15,8 0,6

КР-1-05 +2,5 0,1 0,02 0,01 0,07 Ед. 0

+ 1,25 0,5 Ед. 0,02 0,01 0,47 Ед. 0,1 Ед.

+0,63 4,9 0,07 Ед. 4,80 0,03 2,45 Ед.

+0,315 49,3 0,20 48,91 0,19 27,1 0

+0,14 43,0 0,26 42,44 0,3 4,3 0,2

97,8 0,02 0,56 0,01 96,69 Ед. 0,52 Ед. 33,95 0,2

+2,5 0,7 0,12 0,07 0,03 0,41 0,01 0,04 0,02 0,1 0,1

+ 1,25 1,5 0,08 0,03 0,04 1,32 0,01 0,02 0,1 Ед.

КР-2-05 +0,63 6,5 0,25 0,05 Ед. 6,1 Ед. Ед. 0,10 3,2 0,3

+0,315 43,2 0,52 Ед. 42,16 0,22 0,3 Ед. 25,9 0,2

+0,14 44,4 0,49 43,51 0,40 - 17,7 0,2

2 96,3 1,46 0,15 0,07 93,50 0,02 0,04 0,22 0,7 0,14 47,0 0,8

Таблица 3 - Массовая доля тяжелых минералов

№ пробы Массовая доля тяжелых минералов, %

БЛ-1-05 0,26

БЛ-2-05 0,1

КР-1-05 0,13

КР-2-05 0,13

Таблица 4 - Влияние обогащения на марку кварцевых песков

* Массовая доля тяжелой фракции - 0,063 % ;

** Массовая доля тяжелой фракции - 0,039 %

Выбор схемы обогащения для кварцевого песка пробы БЛ-1-2-05 не оставляет альтернативы. Она очень проста и состоит из двух операций - классификации и электромагнитной сепарации исходного сырья (рис. 1).

Несколько сложнее рациональная схема обогащения для получения концентрата кварцевого песка марки С-070-1 из пробы КР-2-05. По сравнению с первой схемой в нее добавляется еще одна операция - отмывка с сушкой, существенно снижающая содержание красящих химических элементов. Данная схема представлена на рис. 2.

Проба Содержание оксидов, % мас. Марка

8102 АІ2О3 Рв20з песка

Песок исходный

БЛ-1-2-05 98,70 0,594 0,284 ПС-250

КР-1-05 99,03 0,32 0,03 ВС-030-В

КР-2-05 98,54 0,28 0,16 ПБ-150-1

Песок исходный, классифицированный

БЛ-1-2-05 98,46 0,485 0,224 ПС-250

КР-1-05 99,22 0,330 0,030 ВС-030-В

КР-2-05 98,85 0,321 0,196 ПБ-150-1

Песок исходный, классифицированный, обогащенный магнитной сепарацией

БЛ-1-2-05 98,99 0,363 0,067 С-070-1

КР-2-05 99,9 0,250 0,142 ПБ-150-1

Песок отмытый, классифици рованный

БЛ-1-2-05 98,52 0,430 0,197 ПБ-150-1

КР-1-05 * 99,34 0,202 0,026 ОВС-025-1А

КР-2-05 99,2 0,211 0,107 Б-100-1

Песок отмытый, классифицированный, обогащенный магнитной сепарацией

БЛ-1-2-05 98,98 0,345 0,059 С-070-1

КР-1-05 ** 99,48 0,190 0,016 ООВС-015-1

КР-2-05 99,32 0,150 0,074 С-070-1

Песок отмытый, оттертый, классифицированный

БЛ-1-2-05 98,66 0,390 0,157 ПБ-150-1

КР-2-05 99,32 0,186 0,100 Б-100-1

Песок отмытый, оттертый, классифицированный, обогащенный магнитной сепарацией

БЛ-1-2-05 99,8 0,314 0,063 С-070-1

КР-2-05 99,49 0,168 0,071 С-070-1

Рис. 1 - Наиболее рациональная схема обогащения кварцевого песка пробы БЛ-1-2-05

Рис. 2 - Наиболее рациональная схема обогащения кварцевого песка пробы КР-2-05

По схеме обогащения представленной на рис.2 получен и концентрат кварцевого песка марки ООВС-015-1 из пробы КР-1-05.

Таким образом, исследование обогатимости кварцевых песков показало, что они легко обогатимы и из них можно получать концентраты для получения ответственных изделий высокой светопрозрачности. Наиболее высокие марки концентратов кварцевого песка получаются из пробы КР-1-05. Наивысшая марка концентрата, полученная из данной пробы, - ООВС-015-1, предназначенная для производства светотехнического и сигнального стекла, бессвинцового хрусталя, художественных изделий. Однако следует отметить, что марка исходного песка данной пробы очень высока (ВС-030-В) и может быть использована

для варки стеклоизделий электронной техники, производства листового технического стекла, автомобильного стекла, стеклоблоков. [2].

Из проб кварцевого песка БЛ-1-2-05 и КР-2-05 с использованием перечисленных выше методов и приемов обогащения удалось получить концентрат марки С-070-1, из которого возможно изготовление оконного и технического стекла, стеклопрофилита, стеклоблоков, белой консервной тары и бутылок, стекловолокна для электротехники.

Литература

1. Бухмастов В.М. Типовые программы и методики лабораторных испытаний нерудных полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ. Свердловск, 1988. 446 с.

2. ГОСТ 22551-77. Песок кварцевый, молотые песчаник, кварцит и жильный кварц для стекольной промышленности. ТУ.

© Н. К. Гайнутдинов -асп. каф. технологии неорганических веществ и материалов КГТУ.; Р. А. Хасанов - канд. физ.-мат. наук, вед. науч. сотр. ЦНИИГеолнеруд; А. И. Хацринов -д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии неорганических веществ и материалов КГТУ.