СПОСОБ СУХОГО ОБОГАЩЕНИЯ ВОЛЛАСТОНИТОВОЙ РУДЫ
METHOD FOR DRY ENRICHMENT OF WOLLASTONITE ORE

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении волластонитовых руд.
5
5
Известен способ обогащения волластонитовых руд, включающий сухое дробление руды в конусной инерционной дробилке или в мельнице самоизмельчения типа «Аэрофол», воздушную классификацию по классам 1,0 и 0,071 мм: класс +1,0 мм направляют на додрабливание, класс -0,071 мм выделяют в качестве готового волластонитового продукта, класс -1,0+0,071 мм направляют на магнитную сепарацию с получением гранатового концентрата. Перед выделением волластонитового концентрата немагнитный продукт подвергают трибоэлектризации при нагревании до температуры 150-170°С в электрической трубчатой печи с последующим охлаждением до температуры 100-110°С на лотке вибропитателя. Волластонитовый концентрат выделяют электростатической сепарацией с одновременным выделением кальцитового концентрата и кварцевого продукта, при этом напряженность электрического поля устанавливают в диапазоне 3,5·10-3,9·10B/м, RU 2002513.
Недостатками известного способа являются его сложность, обусловленная необходимостью термообработки в строго определенных температурных режимах, а также низкое качество товарного продукта, получаемого в виде двух сортов волластонитового концентрата. Первый концентрат, полученный воздушной классификацией материала класса -0,071 из раздробленной исходной руды, содержит большое количество кальцита и граната, загрязняющих волластонитовый продукт. Помимо этого, способ трибоэлектризации, который предлагается использовать для разделения материала с выделением второго концентрата, не позволяет получить качественный товарный продукт.
Известен способ сухого обогащения волластонитовой руды, включающий сухое дробление руды, рентгенолюминесцентную сепарацию дробленого материала, измельчение и классификацию по классам крупности обогащенного материала с последующими магнитной и электростатической сепарациями для отделения примесей и измельчением полученного волластонитового концентрата.
В известном способе перед измельчением руды, которое проводят в КИД или мельнице соизмельчения «Аэрофол», руду подвергают грохочению с разделением на классы крупности, после чего класс +50 мм направляют на додрабливание, класс -10 мм поступает на измельчение, а классы -20, +10 мм и -50, +20 мм - на рентгенолюминесцентный сепаратор, куски с невысоким содержанием волластонита выводят в хвосты, после чего обогащенную руду и класс крупности -10 мм подвергают измельчению в КИД до -3 мм, из которой с помощью воздушной классификации выделяют класс крупностью -0,1 мм - первый волластонитовый концентрат с содержанием волластонита 85%, а класс крупностью -3+0,1 мм пропускают через магнитный сепаратор, где выделяется гранат-пироксеновый концентрат, а немагнитный продукт на роторную быстроходную мельницу (РБМ) и из измельченного на ней материала воздушной классификацией выделяют класс крупностью -0,063 мм - второй волластонитовый концентрат, содержащий не менее 90% волластонита, после чего класс крупностью -0,5+0,063 мм проходит магнитную сепарацию, где выделяют зерна граната и пироксена, вскрываемые при дальнейшем измельчении, и инструментальное железо, а немагнитный материал в виде кальцита, кварцита и волластонита подсушивают и разделяют на двухкаскадном электростатическом сепараторе, где волластонит иглообразной формы отклоняется в сторону высоковольтного электрода, а примеси, имеющие более округлую и слегка удлиненную форму, отталкиваются от высоковольтного электрода и уходят в кварц-волластонитовый концентрат. Удлиненные иглообразные зерна волластонита поступают на дезинтегратор, где измельчаются до класса крупности -0,040 мм - третий волластонитовый концентрат с содержанием волластонита 90%, RU 2142348.
Существенным недостатком известного способа является низкое качество товарной продукции. При использовании известного способа получают три волластонитовых концентрата. Первый - волластонитовый концентрат ВК-1, полученный путем воздушной классификации продуктов дробления исходной руды, волластонитовым концентратом считаться не может, так как, не пройдя ни магнитную, ни электростатическую сепарацию, содержит весь набор примесей (гранаты, кальциты, пироксены, кварциты и др.), имеющихся в исходной руде. Это фактически продукт дробления исходной руды до класса крупностью -0,1 мм.
Второй волластонитовый концентрат ВК-2, получаемый по известному способу, является фактически кальцит-волластонитовым концентратом, так как отбирается до прохождения электростатической сепарации и содержание в нем кальцитовых и других немагнитных примесей равно содержанию их в руде или больше, что отрицательно сказывается на качестве товарного продукта.
По известному способу методом воздушной классификации выделяют материал класса крупностью -3+0,1 мм, который затем поступает на магнитную и электростатическую сепарацию. Как известно, способ воздушной классификации эффективен при разделении частиц материалов с одинаковой или близкой плотностью. Как показали эксперименты, проведенные в условиях известного способа, ввиду того, что в состав указанного материала входят частицы минералов с различной плотностью, получить воздушной классификацией материал строго в границах заданной крупности -3+0,1 мм практически невозможно. Как правило, в состав попадают частицы более 3 мм и, что особенно важно, достаточно большое количество частиц мельче 0,1 мм. Современные магнитные и электростатические сепараторы не позволяют обеспечить качественной очистки волластонита от примесей при таком широком диапазоне класса крупностью (-3+0,1 мм) материала, содержащего, кроме того, большое количество мелких частиц (мельче 0,1 мм).
Кроме того, верхняя граница класса крупности материала, подаваемого на первую стадию магнитной сепарации, значительно превышает границу крупности материала, при которой происходит максимальное раскрытие сростков минералов. Проходя через магнитный сепаратор, материал, содержащий большое количество частиц с нераскрытыми сростками минералов, попадает либо в готовый продукт и после домола загрязняет его, либо - в отходы, снижая извлечение волластонита из руды.
Известен также способ обогащения волластониовой руды, включающий крупное дробление руды на первой стадии, последующую непосредственно после крупного дробления рентгенолюменисцентную сепарацию, в результате которой происходит отделение бедной (пустой) породы - хвостов. Непосредственно после рентгенолюменисцентной сепарации производится сушка оставшейся после удаления хвостов руды с последующим ее средним дроблением. Затем производят классификацию материала по классам крупности, которая состоит только в грохочении материала. После грохочения материал класса крупности + dp направляют на доизмельчение, материал класса крупности 1<dmax/dmin≤5 подвергают сначала магнитной сепарации на ленточном конвейере и затем на валковом магнитном статоре. Материал, имеющий после грохочения класс крупности -0,1 dp после воздушной классификации выводят как готовый продукт. Сразу же после магнитной сепарации и вывода инструментального железа, граната, пироксена и т.д. производят электрическую сепарацию, RU 2292963.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.
Способу-прототипу присущ ряд недостатков.
Поскольку рентгенолюминесцентная сепарация производится непосредственно после крупного (первого) дробления руды, происходит значительный вывод волластонита в хвосты (примерно 20-25%). Пылевидные части материала забираются только при грохочении и не забираются на предшествующих ему стадиях дробления, вследствие чего происходит потеря данного волластонитосодержащего материала.
В качестве готового продукта (Воксил M100 и Воксил А) отбираются пылевидные частицы материала сразу же после грохочения, не пройдя ни магнитную, ни электростатическую сепарацию. Вследствие этого продукт содержит большое количество примесей (гранаты, кальциты, пироксены, кварциты и др.), имеющихся в исходной руде.
Отсутствие дополнительной сушки материала перед электростатической сепарацией обусловливает слипание частиц материала; кроме того, присутствие влаги во время электростатической сепарации препятствует поляризации частиц материала, что снижает качество сепарации.
Следует также отметить, что в способе-прототипе отсутствует операция снятия электростатического заряда с частиц волластонита, приобретенного ими при электростатической сепарации и измельчении;
это приводит к соединению частиц за счет взаимодействия разноименных полюсов и, соответственно, ухудшению качества продукта.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение вывода волластонита в отходы, а также улучшение качества готового продукта.
Согласно изобретению в способе сухого обогащения волластонитовой руды, включающем крупное и среднее дробление руды, сушку материала, рентгенолюминесцентную сепарацию дробленого материала, классификацию материала по классам крупности, магнитную сепарацию на ленточном конвейере, магнитную сепарацию на валковом магнитном сепараторе с отделением волластонитового концентрата различной крупности от примесей, измельчение, а также отбор пылевидных частиц материала, сушку материала производят в промежутке между крупным и средним дроблением, а рентгенолюменисцентную сепарацию осуществляют после стадии среднего дробления, классификацию по классам крупности проводят непосредственно после рентгенолюменисцентной сепарации путем последовательного проведения ударного измельчения, магнитной сепарации на ленточном конвейере и воздушной классификации, после чего осуществляют магнитную сепарацию на валковом сепараторе, отбор пылевидных частиц материала осуществляют на стадиях крупного и среднего дробления, а также ударного измельчения руды, при этом все отобранные пылевидные частицы подают на один из валков магнитного сепаратора; могут осуществлять сушку волластонитового концентрата одной или более крупности, после чего производят электростатическую сепарацию высушенного концентрата с отделением от него примесей, затем осуществляют воздушную классификацию полученного после электростатической сепарации продукта с разделением его на фракции с различной крупностью; одну или более фракций продукта дополнительно могут измельчать, после чего осуществляют снятие электростатического заряда.
Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленному изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
Сущность заявленного способа поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема процесса.
Реализация способа осуществляется следующим образом.
В качестве сырья использовалась волластонитовая руда месторождения Каинсуу (Кыргызская республика) с содержанием волластонита 60-71%. В щековой дробилке осуществляют крупное (первое) дробление руды до крупности 100-120 мм. Затем осуществляют сушку материала горячим воздухом в контейнерной сушилке. После сушки производят среднее дробление материала в вибрационной дробилке до крупности 30-40 мм. Далее осуществляют рентгенолюминесцентную сепарацию материала, где куски руды с низким содержанием волластонита (менее 10%) выводят в хвосты, а обогащенную руду направляют на классификацию по классам крупности, которую начинают ударным измельчением в роторной быстроходной мельнице, после чего на ленточном конвейере с магнитным шкивом осуществляют магнитную сепарацию, в ходе которой отделяется инструментальное железо и сильномагнитные примеси; оставшийся материал разделяют по классам крупности при помощи воздушной классификации.
Затем осуществляют магнитную сепарацию на валковом магнитном сепараторе. В конкретном примере использован двухвалковый сепаратор. На один из валков подают более крупный материал, на другой валок подают более мелкий материал, а также пылевидные частицы материала, которые отбирают с помощью аппарата «Циклон» на стадиях крупного и среднего дробления, а также ударного измельчения руды.
С первого валка магнитного сепаратора выводятся более крупные слабомагнитные примеси, представляющие собой гранат-пироксеновый концентрат (ГПК), а также волластонитовый концентрат (ВК1) бóльшей крупности. Содержание волластонита в ВК1 не менее 92 мас.%, среднее отношение длины зерен волластонита к их диаметру (L/D) не менее 10.
Со второго валка отводят ГПК и ВК1 меньшей крупности. ВК1 может рассматриваться как готовый продукт, и на этом процесс согласно п.1 формулы изобретения можно считать законченным. ГПК, являющийся побочным продуктом, может быть использован в качестве абразивного материала.
ВК1 может быть подвергнут дополнительной сушке в трубчатой сушильной печи, после чего производят электростатическую сепарацию высушенного волластонитового концентрата с отделением от него примесей - кварц-кальцитового концентрата (ККК), представляющего собой побочный продукт, который может быть использован, в частности, в целлюлозно-бумажной промышленности. Полученный в результате электростатической сепарации волластонитовый концентрат (ВК2) различной крупности имеет содержание волластонита не менее 96% и среднее отношение L/D не менее 15.
ВК2 может быть дополнительно измельчен в дезинтеграторе, после чего производят снятие электростаического заряда с кристаллов волластонита в установке, создающей горизонтальное электромагнитное поле. Основные элементы установки - электроды в виде пластин, к которым приложено постоянное напряжение 25 кВ.
Реализация отличительных признаков изобретения существенно уменьшает вывод волластонита в отходы, поскольку рентгенолюминесцентная сепарация производится после второго (средннего) дробления. Также уменьшаются потери волластонита благодаря тому, что пылевидные частицы материала забираются на всех стадиях дробления и при ударном измельчении, а не только при грохочении, как это имеет место в прототипе. Кроме того, поскольку пылевидные частицы материала подвергаются магнитной или, дополнительно, электростатической сепарации, уменьшается количество примесей в продукте. Качество электростатической сепарации и, соответственно, продукта улучшается благодаря дополнительной сушке материала перед сепарацией, поскольку при этом уменьшается слипание частиц материала.
Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанное новое свойство объекта обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «изобретательский уровень».