Обогащение титаномагнетитовых руд с целью получения кондиционного ильменитового концентрата

Semenov Dmitry Georgievich - Director of Rosneftechim, Ufa, Bashkortostan.

Abstract. Flotation activity of complex reagents was investigated on the coals of different stage of metamorphism. It is rationally to use reagents containing polar organic compounds in the sectional chemical composition for coals related to the low degree of metamorphism. Coals, having the higher degree of metamorphism, differing by reduced content of functional bunching and greater porosity on the surface, are better floated by complex reagents with a number of non-polar organic compounds. Reagent RNH-3010 predominantly consists of polar oxygen-containing organic compounds. To improve the collective properties of the complex reagent RNH-3010 petrochemical industry waste, containing different non-polar organic compounds, were investigated. Among the examined waste additive DRIPB is recommended, allowing to increase the technical and economic indicators of the process. Optimum ratio of polar and non-polar components is defined. High and low content of non-polar part leads to the indicators deterioration of froth flotation. Technological process indicators of froth flotation, allowing to receive a concentrate, that

meets the requirements of coke-chemical production. Granulo-metric composition and pulp density have a significant impact on the performance of froth flotation. Advantages of the proposed reagent conditions are low cost, significant resources and high efficiency in comparison with its analogues.

Keywords: the foam flotation, reagent, technological parameters, petrochemical industry waste.

References

1. Vlasova N.S., Klassen V.I., Plaksin I.N. Investigation of the flotation reagents when the coals. Moscow, 1962, 170 p.

2. Deberdeev I.Kh., Pikkat-Ordinsky G.A., Rudanovskaya L.A. New flotation reagent KETGOL. Coke and Chemistry, 1986, no. 11, pp. 13-15.

3. Movsumzade M.M., Petukhov V.N., Lugovskaya V.N. and other. Collector for flotation of hydrophobic minerals. A.s. no. 564008.

4. Petukhov V.N., Savichuck L.G. and other. Reagent-collector for flotation of hydrophobic minerals. A.s. no. 921631.

5. Petukhov V.N., Popov L.A., Shokhin V.N. and other. The floatability of coals of different stage of metamorphism. Izvestia of higher schools. Mining magazine. 1977, no. 8, pp. 130-133.

УДК 622.772

Чижевский В.Б., Шавакулева О.П.

ОБОГАЩЕНИЕ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ КОНДИЦИОННОГО ИЛЬМЕНИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА

Аннотация. Представлены материалы по Копанскому месторождению и изложены теоретические основы решения проблемы обеспечения ильменитовым концентратом. Предложена принципиальная схема переработки титаномагетитовой руды Копанского месторождения и разработанная магнитно-гравитационная технология обогащения титаномагнетитовой руды с получением кондиционных железованадиевого и ильменитового концентратов.

Ключевые слова: титаномагнетитовая руда, обогащение, флотация, магнитная сепарация, гравитация, технология переработки, ильменитовый концентрат.

Титан относится к широко используемым в промышленном производстве элементам. Важнейшими видами титановой продукции являются пигментный диоксид титана и металлический титан. Металлический титан и его сплавы, обладающие высокой коррозионной стойкостью и хорошим сочетанием механических и технологических свойств, применяются в самых различных отраслях промышленности: авиационной, космической, химической, металлургической, в машиностроении, судостроении [1].

Титаномагнетитовая руда Копанского месторождения является комплексной, содержащей такие полезные элементы, как железо, ванадий и титан. Основные рудные минералы - магнетит, титаномагнетит, ильменит, гематит, рутил; второстепенные - пирит, халькопирит, пирротин. К основным нерудным минералам относят плагиоклаз, роговую обманку, пироксен, хлорит, биотит, эпидот, цоизит, соссюрит, апатит.

Результаты химического анализа (табл. 1) показали, что в руде кроме полезных содержатся и вредные элементы - фосфор и сера.

Таблица 1

Результаты химического анализа

Исследование структурно-текстурных особенностей титаномагнетитовой руды показало, что руда тонковкрапленная, зерна магнетита пронизаны точечными и пластинчатыми включениями ильменита. В большинстве случаев магнетит пронизан нерудными вкраплениями, размеры которых колеблются от долей микрона до 0,1 мм.

Использование титаномагнетитовой руды Копанского месторождения в металлургическом переделе представляет трудноразрешимую проблему в связи с тугоплавкостью, обусловленной наличием диоксида титана. Это указывает на необходимость обогащения титаномагнетитовой руды Копанского месторождения с получением железованадиевого и ильменитового материала.

В предыдущих работах [2-7] предложены схемы переработки титаномагнетитовых руд с получением железованадиевого концентрата. Представленная технология позволяет получить железованадиевый концентрат с массовой долей железа 60,0-62,0% и диоксида титана 5,8-4,1% , который может быть использован в шихте для доменного процесса, и ильменитовый промпродукг.

Схема переработки титаномагнетитовой руды Копанского месторождения должна включать в себя железованадиевый цикл обогащения с последующей доводкой чернового концентрата и ильменитовый цикл (рис. 1).

Продукт Массовая доля,%

Fe TiO2 SiO2 Al2Os CaO MgO P V2O5 S

Руда 23,3 10,4 32,0 13,7 6,6 4,4 0,03 0,46 0,43

Рис. 1. Принципиальная схема обогащения титаномагнетитовой руды Копанского

месторождения

Выбор метода обогащения в ильменитовом цикле предопределяется отличительными свойствами рудных минералов. После магнитной сепарации руды Копанского месторождения образуется немагнитная фракция крупностью менее 0,1 мм, в которой сконцентрированы рудные минералы, такие как ильменит и рутил. Данные минералы являются слабомагнитными минералами, удельная магнитная восприимчивость их составляет (15^960) 10-8 и (0,7^4,8)-10-8 м3/кг с плотностью 4500-5000 кг/м3 , что предопределяет возможность выделения ценного компонента с помощью магнитной сепарации и гравитационных аппаратов. Также одним из возможных методов обогащения ильменитового промпродукта является флотация.

Как показал литературный обзор, для обогащения титаномагнетитовой руды Копанского месторождения возможно использование магнитно-гравитационной технологии, разработанной институтами «Механобр» и «Уралмеханобр». Технология включает в себя измельчение и мокрую магнитную сепарацию с целью получения железованадиевого концентрата, гравитационные процессы и полиградиентную сепарацию с получением ильменитового концентрата. Результаты обогащения титаномагнетитовой руды Копанского месторождения по данной технологии приведены в табл. 2.

Приведенные данные показывают, что технология имеет ряд недостатков, основными из которых являются: низкое извлечение железа в железованадиевый концентрат и высокая массовая доля диоксида титана в нем, а также низкое извлечение диоксида титана в ильменитовый концентрат.

На основе проведенных исследований сухой и мокрой магнитной сепарации, измельчения, гравита-

ционных процессов и флотации титаномагнетитовой руды выполнены технологические исследования по разработке эффективной технологической схемы обогащения титаномагнетитовой руды Копанского месторождения.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о возможности получения ильменитового концентрата с помощью флотационного и магнитно-гравитационного методов.

Предлагается в качестве реагентного режима флотации ильменитового промпродукта: олеат натрий 1200 г/т, фтористый натрий 500 г/т, серная кислота 800 г/т, ВКП 600 г/т. Результаты обогащения титаномагнетитовой руды Копанского месторождения по магнитно-флотационной схеме приведены в табл. 3.

Таблица 2

Показатели обогащения по магнитно-гравитационной

технологии

Выход, % Массовая Извлечение,

Продукт доля, % %

Ре 7102 Ре 7Ю2

Ильменитовый концентрат 15,4 24,4 44,3 16,8 57,3

Ильменитовый концентрат крупностью -0,5мм 7,0 26,2 47,8 8,2 28,1

Ильменитовый концентрат крупностью -0,2 мм 8,4 22,9 41,4 8,6 29,2

Железованадиевый концентрат 19,2 61,0 10,9 52,3 17,6

Хвосты 65,4 10,6 4,6 30,9 25,1

Исходная руда 100,0 22,4 11,9 100,0 100,0

Таблица 3

Показатели обогащения по магнитно-флотационной

технологии

Продукт Выход, % Массовая доля, % Извлечение, %

Ре 7Ю2 Ре 7Ю2

Ильменитовый концентрат 16,0 13,8 45,2 9,7 60,7

Железованадиевый концентрат 23,0 63,4 4,5 65,1 8,7

Хвосты 61,0 9,2 6,0 25,0 30,6

Исходная руда 100,0 22,4 11,9 100,0 100,0

В результате обогащения по магнитно-флотационной схеме получен ильменитовый концентрат с массовой долей диоксида титана 45,2% при извлечении 60,7%. Значительное повышение массовой доли железа и снижение диоксида титана в железованадиевом концентрате объясняется раскрытием сростков при доизмельчении желе-зованадиевого промпродукга до крупности 0,04-0 мм.

В качестве магнитно-гравитационной технологии предложена схема, включающая в себя гравитационное разделение в концентратор Knelson, концентрацию на столах, полиградиентную сепарацию и мокрую магнитную сепарацию. В результате обогащения ильменитового промпродукга были получены продукты, характеристика которых представлена в табл. 4.

Сравнивая полученные результаты по трем технологиям переработки титаномагнетитовой руды Копанского месторождения, видно, что наиболее эффективной технологией является усовершенствованная магнитно-гравитационная (рис. 2). В результате ее применения можно получить кондиционный ильменитовый концентрат, удовлетворяющий ТУ 1715-001-58914756-2005.

концентрат

Хвосты

Рис. 2. Магнитно-гравитационная технология обогащения титаномагнетитовой руды Копанского месторождения

Таблица 4

Показатели обогащения по магнитно-гравитационной

технологии

Продукт Выход, % Массовая доля, % Извлечение, %

Fe TiO2 Fe TiO2

Ильменитовый концентрат 16,2 19,2 50,6 16,9 69,0

Железованадиевый концентрат 23,2 63,2 4,2 65,5 8,2

Хвосты 60,6 6,5 4,5 17,6 22,8

Исходная руда 100,0 22,4 11,9 100,0 100,0

Комплексная переработка титаномагнетитовой руды позволит широко их использовать и обеспечить железорудным сырьем предприятия Южного Урала.

Список литературы

Резниченко В.А., Шабалин Л.И. Титаномагнетиты, месторождения, металлургия, химическая технология. М.: Наука, 1986. Пат. 035212 РФ, МПК7 ВОЗС 1/00. Способ обогащения титаномагнети-товыхруд / Чижевский В.Б., Рашников В.Ф., Тахаутдинов P.C. и др. (РФ). Чижевский В.Б., Шавакулева О.П. Обогатимость различных типов титаномагнетитовых руд // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: материалы междунар. науч.-техн. конференции. Екатеринбург: Изд-во «Форт Диалог-Исеть», 2011. С. 529-531. Чижевский В.Б., Шавакулева О.П., Гмызина Н.В. Обогащение титаномагнетитовых руд Южного Урала // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2012. №2(38). С. 5-7.

Шавакулева О.П. Обогащение титаномагнетитовых руд // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: материалы XYII междунар. науч.-техн. конференции. Екатеринбург: Изд-во «Форт Диалог-Исеть», 2012. С. 39-41.

Состояние и перспективы развития сырьевой базы ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» / Гладских В.И., Гром C.B., Еме-лин К.А., Чижевский В.Б., Шавакулева О.П. // Горный журнал. Черные металлы. Спец. выпуск. 2012. С. 12-14.

Чижевский В.Б., Шавакулева О.П. Технология обогащения титаномагнетитовых руд Чернореченского месторождения // Современные методы технологической минералогии в процессах комплексной и глубокой переработки минерального сырья: материалы междунар. совещания «Плаксинские чтения-2012». Петрозаводск, 2012. С. 291-292.

Сведения об авторах

Чижевский Владимир Брониславович - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой обогащения полезных ископаемых ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия. Тел.: (3519) 298555. E-mail: magtu_opi@mail.ru.

Шавакулева Ольга Петровна - канд. техн. наук, доц. кафедры обогащения полезных ископаемых ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия. Тел.: (3519) 298555. E-mail: magtu_opi@mail.ru.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

TITANIFEROUS MAGNETITE ORES ENRICHMENT IN ORDER TO RECEIVE CONDITIONING ILMENITE CONCENTRATES

Chyzhevsky Vladimir Bronislavovich - D.Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Russia. Phone: 8(3519)298555. E-mail: magtu_opi@mail.ru.

Shavakyleva Olga Petrovna - Ph.D. (Eng.), Associate Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Russia. Phone: 8(3519)298555. E-mail: magtu_opi@mail.ru.

Abstract. The materials concerning Kopanskoe ilmenite concentrate deposit and theoretical fundamentals of problem solution of ilmenite concentrate providing have been introduced. The basic diagram for titaniferous magnetite ore processing and the developed magnetic gravitational method for titaniferous magnetite ore enrichment with conditioning iron vanadium and ilmenite concentrates receiving have been suggested.

Keywords: titaniferous magnetite ore, ore dressing, flotation, magnetic separation, gravitation, technology of processing, ilmenite concentrate.

References

1. Reznichenko V.A., Shabalin L.I. Titanomagnetite, field, metallurgy, chemical technology. Moscow: Science, 1986.

2. Chyzhevsky V.B., Rashnikov V.F., Taxautdinov R.S. Method of ore dressing of titanomagnetite ores. Patent RF, no 035212.

3. Chyzhevsky V.B., Shavakyleva O.P. Ore dressing of tin different types of titanomagnetite ores. Nauchnyie osnovyi i praktika pererabotki rud i tehnogennogo syirya: materialyi mezhdunar. nauch.-tehn. konferentsii. [Scientific fundamentals and practice of processing of ores and techno-genic raw materials: Materials of International scientific-technical conference]. Ekaterinburg: Publishing House «Fort Dialog-Iset», 2011, pp. 529-531.

4. Chyzhevsky V.B., Shavakyleva O.P., Gmyzina N.V. The enrichment of

titaniferous magnetite ore in the South Urals. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova. [Vestnic of Nosov Magnitogorsk State Technical University]. 2012, no. 2(38), pp. 5-7.

5. Shavakyleva O.P. The enrichment of titaniferous magnetite ore. Nauchnyie osnovyi i praktika pererabotki rud i tehnogennogo syirya: materialyi XYII mezhdunar. nauch.-tehn. konferentsii. [Scientific fundamentals and practice of processing of ores and technogenic raw materials: Materials of XYII International scientific-technical conference]. Ekaterinburg: Publishing House «Fort Dialog-Iset», 2012, pp. 39-41.

6. Gladskikh V.I., Grom S.V., Emelin K.A., Chyzhevsky V.B., Shavakyleva O.P. State and development prospects of the raw material base of Magnitogorsk iron and stell works. Gornyiy zhurnal. Chernyie metallyi. Spets. vyipusk. [Gorn journal. Ferrous metals. Special release]. 2012, pp. 12-14.

7. Chyzhevsky V.B., Shavakyleva O.P. Technology of enrichment of titanif-erous magnetite ores Chernorechensky field. Sovremennyie metodyi tehnologicheskoy mineralogii v protsessah kompleksnoy i glubokoy pere-rabotki mineralnogo syirya: materialyi mezhdunar. soveschaniya «Plaksin-skie chteniya-2012» [Modern methods of technological Mineralogy in the processes of complex and deep processing of mineral raw materials: Materials of the International meeting «Plaksin readings-2012»]. Petrozavodsk, 2012, pp. 291-292.

УДК 622.013.624.131.43

Зотеев О.В., Калмыков В.Н., Гоготин A.A., Зубков Ан.А., Зубков A.A.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ КАРЬЕРА «УЧАЛИНСКИЙ»

Аннотация. Исчерпание емкости существующего хвостохранилища Учалинского ГОКа обусловило начало работ по изысканию новых мест складирования отходов обогащения. Необходимость предстоящей рекультивации Учалинского карьера подтолкнула к изучению возможности использования для этой цели чаши карьера, имеющего большой объём выработанного пространства. Однако в связи с отсутствием доступа на его нижние горизонты будет затруднен забор воды из Прудковой зоны, которая сформируется при сбросе текущих хвостов обогащения в чащу карьера, поэтому было приято решение перед складированием пульпы производить ее сгущение до пастообразного состояния.

Для разработки технологии складирования пастовой пульпы была произведена оценка физико-механических свойств сгущенных хвостов обогащения и определены характеристики закладочного массива. Также было установлено, что сгущенная пульпа отдает только часть свободной воды и даже при значительном уплотнении она не теряет своих реологических свойств и подвержена процессу текучести.

Ключевые слова: месторождение, паста, карьер, сгущение, угол растекания, водоотдача, водоприток, флокулянт, коль-матация, физико-механические свойства.

В настоящее время отвальные хвосты обогащения Учалинского горно-обогатительного комбината складируются в намывное хвостохранилище, которое входит в состав единой промышленной площадки предприятия. Однако его емкости будут выработаны в ближайшие годы, в связи с чем остро встал вопрос о

дальнейшем месте размещения отходов обогатительного передела. Исходя из того, что комбинат расположен в черте города Учалы, а территория вокруг него застроена, размещение нового намывного хвостохранилища возможно только на расстоянии 10-15 км, а это приведет к дополнительным затратам на гидро-