Формирование руды повышенного качества из добытой рудной массы

СЕМИНАР 3

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98" МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98

С.В. Терещенко, В.В. Марчевская, В.И. Максимов

Кольский научный центр РАН

ФОРМИРОВАНИЕ РУДЫ ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА ИЗ ДОБЫТОЙ РУДНОЙ МАССЫ

Современное горное производство характеризуется все ухудшающимися горно-геологическими условиями. Это обусловлено тем, что запасы более доступных для отработки и богатых по содержанию ценных компонентов руд истощаются вследствие интенсивной добычи в предыдущие годы и их невосполнимостью в недрах земной коры. Действующая ныне концепция разработки месторождений основана на применении главным образом высокопроизводительных и валовых технологий, которые позволяют достигать максимального извлечения полезных ископаемых из недр. Однако, при этом в ходе выемки геометризованных рудных тел практически всегда неизбежно происходит разубоживание рудной массы за счет прихвата части пород или некондиционных руд. При этом, наряду с уменьшением потерь полезного ископаемого за счет вовлечения в переработку забалансовых запасов, происходит снижение эффективности процесса получения товарной продукции и увеличение ее себестоимости, несмотря на использование высокоэффективных горных технологий и техники, т.к. удаление разубо-живающей массы непосредственно в процессе обогащения стало в два раза дороже добычи. В современных условиях экономический ущерб от сверхнормативного ра-зубоживания руды может составить миллиарды рублей. Эта тенденция с каждым годом усиливается и носит глобальный характер.

Таким образом, возникает необходимость решения актуальной проблемы формирования руды повышенного качества из рудной массы непосредственно после добычи и перед последующими процессами переработки при умень-

3 і 1999

шении потерь полезного ископаемого и минимальном воздействии на окружающую среду.

Формирование рудного потока, поступающего на обогащение, может осуществляться путем первичной переработки добытой рудной массы крупностью более 20 мм, предусматривающей предконцен-трацию в ней полезного компонента. В этом случае появляются предпосылки снижения уровня бортового содержания полезных компонентов и вовлечения в переработку забалансовых запасов. что может существенно повысить полноту извлечения полезных ископаемых из недр, не увеличивая себестоимости получения продукции горно-перерабатывающего предприятия.

Следовательно, введение операции предварительной переработки минерального сырья может повлечь за собой коренное изменение во взаимоотношениях между горным цехом и обогатительным переделом. С помощью этой операции, которая будет являться связующим звеном, будет происходить интеграция процессов добычи руды и ее обогащения в единую технологию извлечения полезных ископаемых из недр. Кроме того, появляется возможность в процессе предварительной переработки управлять качеством рудной массы, поступающей на обогащение. Это дает возможность повысить конечные технологические показатели и качество товарного продукта, поскольку любое отклонение, и особенно снижение, содержания полезного компонента в питании обогатительного передела, отрицательно влияет на процесс обогащения, ухудшая его технологические и экономические показатели.

Возможность формированияру-ды повышенного качества из добытой рудной массы изучалась на

примере апатит-нефелиновых руд Хибинского массива.

Для решения задачи поиска способа удаления пустой породы из добытой рудной массы были отобраны пробы месторождений Кукисвум-чорр и Коашва.

Исходные пробы апатит-нефе-линовых руд представлены породами продуктивного комплекса с незначительной примесью вмещающих и секущих пород.

К продуктивному комплексу относятся две группы пород, возникших в ходе последовательных стадий процесса рудообразования и взаимосвязанных по составу и условиям залегания. В первую группу включаются массивные ур-титы, ийолит-уртиты, полевошпатовые и сфеновые уртиты, ювиты, фациальные нефелино-полево-шпатовые пегматиты. Вторую группу образуют апатит-сфеновые и апа-тит-нефелиновые руды пятнистой, пятнисто-полосчатой, полосчатой, блоковой и линзовидно-полосчатой текстур. К этой же группе относятся апатитсодержащие уртиты и брекчии апатит-нефелиновых руд, широко распространенные на месторождении Коашва.

К вмещающим породам относятся рисчорриты, лявочорриты, малиньиты, трахитоидные ийоли-ты и ийолит-уртиты. К секущим относятся дайковые породы лам-профиров.

Изучение контрастности проб исследуемых месторождений в классах крупности - 200+20 мм, показало незначительное изменение показателя контрастности М от 0,94 отн.ед. в кл. — 50+20 мм до 0,7 отн.ед. в кл. — 200+150 мм (табл. 2). Средний показатель контрастности М для всех проб равен 0,85 отн.ед.

123

Рис 1. Зависимость выхода класса +0,16 мм от времени измельчения

Изменение значения показателя М, содержания Р2О5 в исходных пробах, а также количества в них кусков с содержанием Р2О5 менее 2 % (от 34 до 43 %) по сравнению с результатами, полученными при анализе геологической базы данных, связано с тем, что в расчетах не учитывалась руда класса - 20 мм.

По общепринятой классификации проф. В.А. Мокроусова руды, имеющие такой показатель М, относятся к категории контрастных и обогатимых методами предварительного обогащения (предконцентрации).

Исследования физических свойств минералов апатитовых руд показали, что только минералы апатита способны интенсивно люминесцировать под воздействием на них рентгеновского излучения. Это обстоятельство позволило применить рентгенолюминесцентный метод для разделения добытой рудной массы на руду и пустую породу.

Исходя из данных табл. 1, которые свидетельствуют о незначительном изменении показателя кон

В таблице 2 приведены значения эффективности для всех классов крупности изучаемых месторождений, из которой видно, что они близки к единице. Следовательно, выбранный параметр разделения должен обеспечить получение технологических показателей сепарации, близких к максимальным. Этот вывод подтвердили технологические показатели разделения рудной массы на руду и породу (концентрат и хвосты), полученные на лабораторном стенде при порогах разделения Л, равных 2 % и 3 % Р2О5. Технологические показатели разделения приведены в таблицах 3-4.

Данные таблиц 3-4 свидетельствуют о том, что содержание Р2О5 в разделяемых классах (-200+20 мм) повышается в среднем в 1,4 раза при среднем его извлечении в концентрат разделения 97 %.

Анализ хвостовых продуктов при обоих порогах разделения показывает, что они представлены безапатитовыми кусками (содержание Р2О5 изменяется в пределах от 0,80 % до 1,26 %) пород разного комплекса: уртитами, ийолит-уртитами, полевошпатовыми и сфеновыми уртитами, ювитами, пегматитами. Сюда же попадают вмещающие и секущие породы: хибиниты, рисчорриты, малиньи-ты, лявочорриты, лампрофиры.

При общем сходстве хвостов наблюдаются заметные различия в их петрографическом составе для проб различных месторождений. Так в

трастности во всем диапазоне крупности кусков, пробы руды каждого месторождения были рассеяны на 4 классов крупности: -20 мм, -50+20 мм, - 100+50 мм, - 200+100 мм.

На этих пробах, за исключением класса - 20 мм, проведены исследования по рентгенолюминесцентному разделению, Класс -20 мм показал повышенное в нем содержание Р2О5, поэтому его предполагалось впоследствии присоединять к концентратам рентгенолюминесцентного разделения.

Для оценки эффективности признака разделения Э пробы руды каждого класса крупности были сгруппированы по выбранному рентгенолюминесцентному параметру на фракции. В каждой фракции определялось содержание Р2О5 С; и ее выход у; от всего класса. Затем вычислялись показатели признака разделения П и эффективности разделения Э по формулам (1) и (2):

П =

п

£ г=1 с -а ] Гг

100а

Результаты обогащения исходной пробы и концентратов рентгенолюминесцентного разделения

руды месторождений Коашва

Номер Наименование Выход, % Содержание Извлечение Примечание

опыта продуктов Р2О2, % Р2О5, %

1. Апатитовые концентрат 37.88 39.45 92.77 Флотация пробы исходной руды по схеме АНОФ-2

Хвосты 62.12 1.88 7.23

Исходная руда 100.0 16.11 100.0

2. Апатитовый 18.59 40.27 93.57 Флотация концентратов

концентрат Хвосты флотации Хвосты сепарации 42,81 18,59 2.07 0.98 5.34 1.09 с содержанием 20,05 % Р2О5, полученных при пороге разде ления 2 % Р2О5

Исходная проба 100.0 16.61 100.0

хвостах разделения руды месторождения Кукисвумчорр преобладают уртиты, полевошпатовые уртиты и рисчорриты. В хвостах разделения руды месторождения Коашва - сфе-новые уртиты, ювиты и малиньиты. Прочность апатито-нефели-

новых руд в среднем на 40 % ниже прочности вмещающих пород, причем с увеличением содержания апатита прочность уменьшается. Следовательно,

выводя из дальнейшего технологического процесса хвосты сепарации, можно ожидать не только уменьшения нагрузки на дро-бильно-измельчительный передел, но и снижения общих затрат на этой операции, т.е. уменьшения энергопотребления и расходных материалов, таких, как шары, футеровка и т.п.

Технологические показатели последующих процессов переработки руды определялись на исходных пробах и пробах, представляющих концентрат процесса рентгенолюминесцентного разделения с присоединенным к нему классом -20 мм.

На первом этапе проводились исследования по кинетике из-

мельчения, которые показали четкую зависимость измельчае-мости руд от содержания в них апатита. Результаты по кинетике измельчения приведены на рис. 1 (на примере проб месторождения Кукисвумчорр). Из рисунка видно, что скорость измельчения исходной руды по классу +0,16 мм заметно уступает скоростям измельчения концентратов разделения. Так, скорости измельчения концентратов, полученных при порогах разделения 2 % и 3 % выше, чем скорость измельчения исходной пробы, в 1,15 и 1,25 раза соответственно. То есть во столько же раз может увеличиться удельная производительность мельницы по выпуску этого класса крупности.

Сравнительные испытания обогатимости исходных проб руды и концентратов рентгенолюминесцентного разделения выполнялись по технологической схеме и режиму, принятому на действующей обогатительной фабрике АНОФ-2. Результаты флотационного обогащения (на примере проб месторождения Коашва) приведены в таблице 5.

Флотация концентратов, полученных при пороге рентгенолюминесцентного разделения выход апатитового концентрата и извлечение в него Р2О5 выше, чем при флотации руды, не прошедшей радиометрической пред-концентрации. Из этого следует, что на флотационном переделе можно ожидать снижение затрат за счет уменьшения количества реагентов на 1 т апатитового концентрата. Кроме того, уменьшается в 1,5 раза количество тонкоизмельченных хвостов, что способствует снижению затрат на транспортировку пульпы до хвостохранилищ, их содержание и природоохранные мероприятия.

Проведенные исследования (на примере апатит-нефели-

новых руд Хибинского массива) показали, что процесс формирования руды повышенного качества из добытой рудной массы непосредственно перед обогащением является необходимым условием повышения извлечения полезного компонента и снижения себестоимости получения товарной продукции.

© С.В. Терещенко, В.В. Марчевская, В.И. Максимов

3 і 1999

123