Гранулометрический состав исследуемых проб 12
Фракционный анализ и гравитационная обогатимость исследованных проб 21
Первичная марганцевая руда (Проба №1) 21
Анализ распределения марганца и железа по плотностям
И классам крупности 21
Фракционный анализ пробы № 1 25
Расчет ожидаемых результатов обогащения 33
Первичная марганцевая руда дробленная до 20 мм
Проба № 2) 49
Анализ распределения марганца и железа по плотностям
И классам крупности 49
3.3 Первичная марганцевая руда «Бедная» (Проба № 3) 52
3.3.1 Анализ распределения марганца и железа по плотностям
и классам крупности 52
3.4 Додробленный до 20 мм промпродукт крупной
отсадки (Проба № 4) 58
3.4.1 Анализ распределения марганца и железа по плотностям
и классам крупности 58
3.5 Промпродукт мелкой отсадки (Проба № 5) 63
3.5.1 Анализ распределения марганца и железа по плотностям
и классам крупности 63
3.6 Шламы от обогащения ( класс 1 – 0 мм ) (Проба № 6) 66
3.6.1 Анализ распределения марганца и железа по плотностям
и классам крупности 66
3.6.2 Обогащение шламов методом магнитной сепарации 68
3.7 Первичная руда представленная полосчатыми сростками 72
3.7.1 Анализ распределения марганца и железа по плотностям
и классам крупности 72
Заключение 76
Список использованных источников 78
Приложение А 79
В В Е Д Е Н И Е
Минерально – сырьевая база Республики Казахстан характеризуется разнообразием полезных ископаемых, большим количеством разведанных месторождений и крупными запасами минерального сырья.
В связи с этим социально-экономическое развитие республики на современном этапе тесно связано с горно-металлургическим комплексом, обеспечивающим основную долью экспорта и иностранных инвестиций в экономику страны.
Республика Казахстан по запасам марганцевых руд занимает третье место в мире, при этом основные запасы их находятся в Центральном Казахстане и представлены месторождениями Атасуйской, Жезказганской и Ушкатынской групп[1,6].
Одним из самых перспективных является месторождение Ушкатын-111, руды которого по качеству превосходят руды других месторождений, разрабатываемых в настоящее время и в основном представлены окисленными и первичными марганцевыми рудами.
При переработке данных руд возможно получение высококачественных марганцевых концентратов, которые отличаются низким содержанием вредных примесей - фосфора и серы и являются качественным сырьем для производства ферросплавов на металлургических заводах Казахстана и России.
В настоящее время на месторождении Ушкатын – 111, в основном, добываются и перерабатываются первичные марганцевые руды по гравитационной технологии с использованием процесса отсадки. Однако выполненные в период 1980-90 гг. исследования проводились на керновых пробах первичной руды, которые отличаются от руд текущей добычи как по гранулометрическому так и по фракционному составам, а также по содержанию в них марганца и железа.
В связи с этим возникла необходимость исследования характера распределения марганца и железа по фракциям крупности и плотности в первичных рудах текущей добычи с целью уточнения их гравитационной обогатимости и оптимизации технологических показателей обогащения.
Метрологическое обеспечение НИР осуществляет « Открытое акционерное общество» Национальный центр экспертизы и сертификации: сертификат 02/01-5497.
Методика исследований
1.1 Гранулометрический анализ
Для определения гранулометрического состава проб руды использован набор сит КСМ (ГОСТ 9758-86) с размерами отверстий, мм: 40; 20; 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63. После рассева от каждого класса крупнее 0,63 мм отмывались шламы, которые присоединялись к классу 0,63+0 мм.
1.2Фракционный анализ
Каждый из классов крупности всех исследуемых проб подвергался расслоению в растворах тяжелых жидкостей "М-45" (комплексная соль иодистого бария и иодистого кадмия) и "Клеричи" (муравьино-малоновокислый таллий) на фракции с плотностью (т/м3): менее 2,75; 2,75-2,85; 2,85-3,0; 3,0-3,2 и более 3,2. Полученные фракции после отмывки растворов жидкости высушивались, взвешивались, дробились и измельчались для отбора проб на химический анализ.
2 Экспериментальная часть
2.1 Объект исследований
На исследование поступило 7(семь) проб первичной марганцевой руды и продуктов обогащения обогатительной фабрики, перечень которых представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Перечень проб представленных на исследование
| Номер пробы | Наименование пробы | Вес, кг | Круп-ность, мм | Содержание,% | |||
| ГОКа | КазНТУ | ||||||
| Mn | Fe | Mn | Fe | ||||
| Первичная Mn руда | 100,0 | 40(50)-0 | 22,23 | 5,79 | 22,13 | 2,02 | |
| Первичная Mn руда продробленная до 20 мм | 111,0 | 20-0 | 22,23 | 5,79 | 22,70 | 2,96 | |
| Первичная Mn руда "Бедная" | 30,0 | 40(50)-0 | 19,55 | 1,56 | 18,18 | 2,35 |
Продолжение таблицы 1
| Номер пробы | Наименование пробы | Вес, кг | Круп-ность, мм | Содержание,% | |||
| ГОКа | КазНТУ | ||||||
| Mn | Fe | Mn | Fe | ||||
| Промпродукт крупной отсадки | 52,0 | 50-20 | нет | нет | 22,71 | 0,94 | |
| Промпродукт мелкой отсадки | 40,0 | 20-0 | 16,21 | 3,08 | 12,99 | 3,06 | |
| Шламы (класс -1+0 мм) | 52,0 | 1-0 | 23,87 | 4,35 | 23,94 | 4,47 | |
| Проба представлена только полосчатыми сростками | 50,0 | 80-0 | нет | нет | 22,84 | 0,96 |
2.2 Гранулометрический состав исследуемых проб
Гранулометрический анализ поступивших на исследование проб проводился без их додрабливания за исключением пробы представленной полосчатыми сростками, которая была подроблена до крупности 40 мм согласно используемой в настоящее время технологии обогащения. Результаты гранулометрических анализов приведены в таблицах 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
Таблица 2 -Ситовой анализ первичной Mn руды (проба №1)
| Классы крупности, мм | Выход, % | Содержание, % | Извлечение, % | ||
| Mn | Fe | Mn | Fe | ||
| 40(50)-20 | 50,86 | 20,90 | 1,28 | 48,03 | 32,21 |
| 20-10 | 18,54 | 22,70 | 1,63 | 19,01 | 17,45 |
| 10-5 | 11,24 | 23,33 | 3,08 | 11,85 | 17,13 |
| 5-2,5 | 5,90 | 22,61 | 3,23 | 6,03 | 9,43 |
| 2,5-1,25 | 1,68 | 24,36 | 3,61 | 1,85 | 3,00 |
| 1,25-0,63 | 2,24 | 25,41 | 3,96 | 2,57 | 4,38 |
| -0,63+0,0 | 9,54 | 24,74 | 3,47 | 10,66 | 16,40 |
| Итого | 100,0 | 22,13 | 2,02 | 100,0 | 100,0 |
В целом по пробе №1 содержание марганца и железа составило соответственно 22,13% и 2,02%, и руда, представленная данной пробой, соответствует первичной маложелезистой марганцевой руде (таблица 2).
Анализ результатов ситового анализа данной пробы показывает, что при дроблении руды до крупности 40(50) мм наибольший выход имеет класс крупности -40(50)+20 мм с содержанием марганца 20,90% и железа 1,28%, при этом извлечение марганца в данный класс крупности также максимален по отношению к другим классам крупности и составляет 48,03%. Аналогичная картина наблюдается и по железу.
Выход класса -40(50)+1,25 мм, который в настоящее время является продуктом подвергаемому обогащению, составляет 88,22% с содержанием марганца и железа 21,77% и 1,81%. Соответственно количество мелких классов крупностью -1,25+0,0 мм составляет 11,78% при содержании в них марганца 24,87% и железа 3,56% при извлечении марганца 13,23% и железа 20,78%.
Исключение из процесса обогащения данного класса крупности, согласно действующей технологической схеме, влечет за собой потери в извлечении как минимум на 13-14%.
Таким образом вовлечение переработку данного класса крупности (1,25-0,0мм) является реальным резервом повышения общего извлечения марганца из руды.
Так же анализ распределения марганца и железа по всем классам крупности показывает, что имеется незначительная концентрация марганца и железа в мелких классах крупности, например в классе -40(50)-20 мм содержание марганца составило 20,90% и железа 1,28%. а в классе 0,63-0,0 мм - 24,74% и 3,47% соответственно.
Таблица 3- Ситовой анализ первичной Mn руды дробленой до 20 мм (Проба №2)
| Классы крупности, мм | Выход, % | Содержание, % | Извлечение, % | ||
| Mn | Fe | Mn | Fe | ||
| 20-10 | 27,96 | 21,50 | 3,32 | 26,48 | 31,37 |
| 10-5 | 23,12 | 23,23 | 2,49 | 23,66 | 19,46 |
| 5-2,5 | 18,52 | 22,04 | 3,43 | 17,98 | 21,51 |
| 2,5-1,25 | 6,44 | 24,15 | 2,88 | 6,85 | 6,28 |
| 1,25-0,63 | 8,65 | 25,07 | 2,80 | 9,55 | 8,19 |
| -0,63+0,0 | 15,31 | 22,96 | 2,55 | 15,48 | 13,19 |
| Итого | 100,0 | 22,70 | 2,96 | 100,0 | 100,0 |
Содержание марганца и железа в пробе №2 дробленной до 20 мм составило соответственно 22,70% и 2,96%. Руда, представленная данной пробой, по содержанию марганца и железа также соответствует первичной маложелезистой марганцевой руде (таблица 3).
Анализ результатов ситового анализа данной пробы показывает, что выход классов крупностью 20-1,25 мм составляет 76,04% с извлечением марганца 74,97% и железа 78,62%. Однако, при этом выход класса 1,25+0,0 мм увеличивается до 23,96% с соответствующим извлечением марганца 25,03%, что являться потерей металла в случая их складирования.
Таким образом при уменьшении крупности дробления необходимо обязательно осуществлять обогащение мелких классов.
Распределение марганца и железа по классам крупности при дроблении руды до крупности 20 мм, практически равномерное и соответствует содержанию в руде, за исключением класса 2,5-0,63 мм, в котором содержание марганца на 2-3% выше, чем в руде.
Таблица 4 - Ситовой анализ первичной Mn руды "Бедная " (Проба №3)
| Классы крупности, мм | Выход, % | Содержание,% | Извлечение,% | ||
| Mn | Fe | Mn | Fe | ||
| 60-40 | 14,78 | 14,81 | 0,6 | 12,03 | 3,81 |
| 40-20 | 22,56 | 15,75 | 1,68 | 19,54 | 16,13 |
| 20-10 | 16,96 | 17,24 | 1,51 | 16,08 | 10,95 |
| 10-5 | 15,26 | 16,85 | 2,55 | 14,14 | 16,58 |
| 5-2,5 | 12,60 | 22,05 | 4,48 | 15,28 | 24,08 |
| 2,5-1,25 | 4,85 | 25,00 | 4,15 | 6,67 | 8,59 |
| 1,25-0,63 | 4,87 | 27,55 | 3,96 | 7,38 | 8,21 |
| -0,63+0,0 | 8,12 | 19,89 | 3,37 | 8,88 | 11,65 |
| Итого | 100,0 | 18,18 | 2,35 | 100,0 | 100,0 |
С целью определения гравитационной обогатимости исследовалась проба первичной марганцевой руды с низким содержанием марганца, так называемая "Бедная" руда (Проба №3).
Содержание марганца в данной пробе составило 18,18% и железа 2,35%. В целом представленная на исследования проба также относится к первичной маложелезистой марганцевой руде (таблица 4).
Анализ результатов ситового анализа данной руды дробленой до 50 мм показывает, что количество класса -50-1,25 мм составляет 87,01% с содержанием марганца 17,5% и железа 2,16% при извлечение марганца 83,74%, железа 80,14%.
Соответственно, выход класса 1,25-0,0 мм составил 12,99% с содержанием марганца 22,76% и железа 3,59%, при извлечении марганца 16,26% и железа 19,86%.
При этом наблюдается увеличение содержания марганца и железа в мелких классах: 5-2,5 мм до 22,05% и 4,48%; 2,5-1,25 мм до 25,0% и 4,15% и 1,25-0,63 мм до 27,55% и 3,96%.
С целью определения фракционного состава, а также с целью определения гравитационной обогатимости и возможных технологических показателей при его дообогащении исследованию подвергался промпродукт крупной отсадки с последующим его додрабливанием до крупности 20 мм (проба №4).
Таблица 5 - Ситовой анализ додробленного до 20 мм промпродукта крупной отсадки (Проба №4)
| Классы крупности, мм | Выход, % | Содержание, % | Извлечение, % | ||
| Mn | Fe | Mn | Fe | ||
| 20-10 | 44,90 | 25,56 | 0,95 | 50,54 | 45,27 |
| 10-5 | 23,72 | 20,98 | 0,90 | 21,91 | 22,65 |
| 5-2,5 | 13,58 | 19,99 | 0,89 | 11,95 | 12,82 |
| 2,5-1,25 | 4,56 | 21,58 | 1,05 | 4,33 | 5,07 |
| 1,25-0,63 | 4,99 | 20,43 | 1,03 | 4,49 | 5,45 |
| -0,63+0,0 | 8,25 | 18,67 | 1,00 | 6,78 | 8,74 |
| Итого | 100,0 | 22,71 | 0,94 | 100,0 | 100,0 |
Исходная крупность промпродукта отсадки составила 70-20 мм. Ситовой состав додробленного до 20 мм данного промпродукта представлен в таблице 5.
Содержание марганца и железа в представленном промпродукте крупной отсадки составило соответственно: 22,71% и 0,94%.
Анализ результатов ситового состава додробленного промпродукта (таблица 5) показывает, что количество класса крупнее 1,25 мм, который является продуктом для дальнейшего обогащения, составило 86,76% от продукта с содержанием марганца 23,23% и железа 0,93% и извлечением марганца 85,81% от продукта.
Наибольший выход составляет класс -20+10 мм с наибольшим содержанием марганца 25,56% и извлечением 50,54%. Содержание марганца во всех других класса крупности на 2-3% ниже, чем в целом по промпродукту. Распределение железа по всем классам крупности равномерное и соответствует содержанию железа в целом по промпродукту.
Количество отсеваемых шламов (класс -1,25 -0,0 мм) исключаемых из обогащения составит 13,24% от промпродукта, с содержанием марганца 19,33% и железа 1,01% при извлечении марганца 11,27%.
С целью определения фракционного состава получаемого продукта, а также оценки результатов расслоения постели второй камеры и анализа работы отсадочной машины в целом для обогащения класса -20+1 мм, исследовалась проба промпродукта мелкой отсадки (Проба №5).
Ситовой состав промпродукта мелкой отсадки приведен в таблице 6.
Таблица 6 - Ситовой анализ промпродукта мелкой отсадки (Проба №5)
| Классы крупности, мм | Выход, % | Содержание, % | Извлечение, % | ||
| Mn | Fe | Mn | Fe | ||
| 20-10 | 40,67 | 14,34 | 3,01 | 44,87 | 39,96 |
| 10-5 | 32,06 | 12,90 | 3,60 | 31,83 | 37,66 |
| 5-2,5 | 20,86 | 11,87 | 2,71 | 19,06 | 18,41 |
| 2,5-1,25 | 4,33 | 7,44 | 1,68 | 2,47 | 2,39 |
| 1,25-0,63 | 1,46 | 11,24 | 2,37 | 1,25 | 1,14 |
| -0,63+0,0 | 0,62 | 11,15 | 2,15 | 0,52 | 0,44 |
| Итого | 100,0 | 12,99 | 3,06 | 100,0 | 100,0 |
Содержание марганца и железа в представленном промпродукте мелкой отсадки составило, соответственно: 12,99% и 3,06% (Проба №5).
Низкое содержание марганца в промпродукте показывает на плохое разделение продукта во второй камере отсадочной машины или на неправильно выбранный режим разгрузки продукта из второй камеры.
Анализ результатов ситового состава промпродукта мелкой отсадки (класс -20+1 мм), приведенный в таблице 6 показывает, что количество класса -1,25+0 мм составляет всего 2,08% от промпродукта. При этом некоторое количество мелких классов могло образоваться при транспортировке и выполнении ситового анализа.
Таким образом промпродукт мелкой отсадки представлен в основном классом -20+1 мм, что соответствует технологическому режиму обогащения. При этом в промпродукте преобладают крупные классы, такие как 20-10 мм и 10-5 мм с выходом 40,67% и 32,06% от продукта. Распределение марганца и железа по классам крупности практически равномерное.
С целью определения возможности получения марганцевых концентратов из мелких классов руды крупностью -1+0 мм (шламы), которые в настоящее время согласно действующей технологии не перерабатываются и складируются в шламохранилище, исследовалась проба крупностью -1,0+0 мм (Проба №6).
Ситовой состав данной пробы шламов приведен в таблице 7.
Таблица 7 - Ситовой анализ шламов (Проба №6)
| Классы крупности, мм | Выход, % | Содержание, % | Извлечение, % | ||
| Mn | Fe | Mn | Fe | ||
| -2,5 | 0,80 | 18,08 | 2,55 | 0,60 | 0,45 |
| 2,5-1,6 | 2,68 | 21,38 | 3,94 | 2,39 | 2,35 |
| 1,6-1,0 | 8,35 | 21,64 | 4,21 | 7,54 | 7,85 |
| 1,0-0,63 | 9,61 | 22,30 | 4,26 | 8,94 | 9,15 |
| 0,63-0,315 | 19,80 | 25,17 | 4,70 | 20,80 | 20,80 |
| 0,315-0,10 | 20,88 | 31,38 | 5,20 | 27,35 | 24,28 |
| 0,1-0,063 | 2,28 | 36,72 | 5,40 | 3,50 | 2,74 |
| -0,063-0,0 | 35,60 | 19,44 | 4,07 | 28,88 | 32,38 |
| Итого | 100,0 | 23,94 | 4,47 | 100,0 | 100,0 |
Содержание марганца и железа в представленной пробе шламов составило, соответственно: 23,94% и 4,47% (Проба №6).
Анализ результатов ситового состава пробы показывает наличие классов крупнее 1,0 мм, выход которых составляет 11,83% с содержанием марганца 21,34% и железа 4,04%, при извлечении марганца 10,53% от класса. Однако, согласно действующей технологии обогащения, по которой перед отсадкой осуществляется классификация руды по классу 1 мм, классов крупнее 1 мм не должно быть. Это, в свою очередь, свидетельствует о необходимости улучшения условий проведения грохочения или износе данного сита.
Анализ распределения марганца и железа показывает, что происходит значительная концентрация марганца в мелких классах крупности. Например, с содержания марганца в классе 1-0,63 мм -22,30% оно поднялось до 36,72% в классе 0,1-0,063 мм, а железа с 4,26% до 5,4%. При этом содержание марганца и железа в самым тонких классах (-0,063-0,0 мм) снизилось по отношению к среднему содержанию в пробе (шламах) на 4% и составило 19,44%, однако содержание железа практически не изменилось.
Данные результаты свидетельствуют о том, что простая классификация по классам крупности позволит значительно увеличить содержание марганца в мелких классах до 30-36%.
Количество самых тонких шламов крупностью 0,063+0 мм, соответствующих флотационной крупности, составляет 35,6% от класса, с содержанием марганца 19,44% и железа 4,07%. В случае удаления данного класса из шламов путем классификации, содержание марганца в классе 1+0,063 мм составит 27,61% при выходе 52,57% и содержании железа 4,85%. Данный класс может является исходным продуктом для дальнейшего обогащения с целью повышения общего извлечения марганца из руды.
С целью определения гравитационной обогатимости первичной марганцевой руды представленной только полосчатыми сростками на исследование поступила проба руда данного состава (Проба №7). Исходная крупность кусков руды в пробе составила 80-20 мм. Среднее содержание марганца и железа в пробе составило, соответственно: 22,84% и 0,96%, т.е. соответствует руде текущей добычи.
Ситовой состав данной пробы после дробления до 40 мм представлен в таблице 8.
Таблица 8 - Ситовой анализ первичной Mn руды представленной полосчатыми сростками (Проба №7)
| Классы крупности, мм | Выход, % | Содержание, % | Извлечение, % | ||
| Mn | Fe | Mn | Fe | ||
| 40-20 | 69,78 | 23,61 | 0,97 | 72,13 | 70,39 |
| 20-10 | 15,40 | 21,26 | 0,90 | 14,34 | 14,46 |
| 10-5 | 6,73 | 21,10 | 0,82 | 6,22 | 5,73 |
| 5-2,5 | 3,47 | 20,05 | 1,00 | 3,04 | 3,57 |
| 2,5-1,25 | 2,19 | 20,95 | 1,36 | 2,0 | 3,10 |
| 1,25-0,63 | 0,91 | 21,60 | 1,25 | 0,86 | 1,17 |
| -0,63-0,0 | 1,52 | 21,24 | 1,00 | 1,41 | 1,58 |
| Итого | 100,0 | 22,84 | 0,96 | 100,0 | 100,0 |
Анализ результатов ситового состава данной пробы показывает, что при дроблении до 40 мм с преобладающим выходом образовался класс крупности 40-20 мм, с содержанием марганца 23,61% и железа 0,97%, при этом в нем находится 72,13% марганца и 70,39% железа. Выход мелких классов (-1,25+0,0 мм) составил 2,43%.
Распределение марганца и железа по классам крупности практически равномерное и в целом соответствует содержанию в пробе.