Группа компаний Техноген

 

назад

 

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)

2

 

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:

 

 3

 

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 2

Сводные результаты испытаний по рентгенорадиометрическому обогащению

бокситов  ОАО «СУБР»

4

 

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%.

 

назад

 

 

 

Группа компаний Техноген Copyright © 2017