Лаборатория № 31 "Предконцентрации и рудоподготовки минерального сырья"

Основополагающим условием рационального использования недр является минимизация потерь полезного компонента в процессе отработки балансовых запасов месторождения, вовлечение в эксплуатацию забалансовых запасов при сохранении максимальной производительности горного оборудования и затрат на переработку, а также при снижении негативного воздействия горно-обогатительного предприятия на окружающую среду. Одним из основополагающих факторов, обеспечивающих достижение рационального использования недр, является научно-обоснованных подход к формированию качества руд перед процессами «глубокого» обогащения. На примере апатитсодержащих руд месторождения «Олений Ручей» обоснована эффективность включения в технологию рудоподготовки добытой рудной массы перед процессами «глубокого» обогащения разделительного принципа управления качеством руд. Разделительный принцип реализуется посредством рентгенолюминесцентной сепарации на рудной массе крупностью более 20мм. Повышенное содержание апатита в классе крупности -20+0мм обуславливает нерациональность включения в состав комплексной рудоподготовки мелкопорционной сортировки. Выделение в результате рентгенолюминесцентного разделения 36,9% пустых и слабоминерализованных пород, с содержанием 0,86% Р2О5, позволило сократить энергопотребление процессов дробления на 40% и измельчения на 5%; повысить содержание Р2О5 в 1,5 раза и снизить в 1,2 раза количество кальцийсодержащих безапатитовых минералов; увеличить выход апатитового концентрата в расчете на 1т руды на 39,2% и на 50,1% для бедной и рядовой руды соответственно; в 2 раза снизить количество тонкоизмельченных хвостов.

Повышение эффективности реализации процесса рентгенолюминесцентного разделения достигается за счет совершенствования системы транспортирования сепаратора. Обоснование эффективности предложенных элементов конструкции сепаратора базируется на результатах оценки комплекса методов численного в программном комплексе Rocky DEM и физического моделирования. Применение транспортирующего вибропитателя с треугольным сечением профилированной части лотка наклоненной на 14 градусов и успокоителем (наклонной под углом 24 градуса, не вибрирующей плоскости, повторяющей профиль транспортирующего лотка и составляющей 10% от него), позволило за счет выпрямления траектории движения кусков рудной массы по лотку увеличить их среднюю скорость и сократить в 1,3 раза разброс траектории в свободном падении. Перемещение кусков рудной массы через зону облучения и регистрации в ячейке барабанного раскладчика, оснащенной подвижным дном, выполненным в виде откидывающейся пластины с двумя фиксированными положениями: закрытом - в зоне облучения и открытом - в зоне выделения полезных кусков в концентрат обеспечивает 100% извлечение кусков, люминесценция, которых зарегистрирована как соответствующая регламентируемому уровню содержания полезного компонента.

По результатам укрупненно-лабораторных исследований обогатимости железистых кварцитов установлена эффективность реализации сухой магнитной сепарации посредством барабанного магнитного сепаратора, и порционной подачи рудной массы в зону разделения вибропитателем без предварительной ее подготовки, направленной на формирование узких классов крупности, границы диапазонов которых определяются значением модуля крупности не превышающим 2,5. Качественная оценка эффективности основана на результатах анализа данных видеофиксации физического моделирования, реализованного на лабораторном барабанном магнитном сепараторе серии СМБС-Л, и имитационного моделирования на его виртуальном прототипе в программном комплексе Rocky DEM. Доказано, что использование вибропитателя в качестве узла подачи материала в рабочую зону магнитного сепаратора позволяет: формировать монослой на поверхности лотка вибропитателя толщиной, близкой к максимальной крупности куска сепарируемой руды; реализовать порционную подачу материала в зону разделения; увеличить расстояние между кусками в зоне разделения при прохождении через область свободного падения, обеспечивая за счет этого возможность проведения сухой магнитной сепарации железистых кварцитов класса крупности –80+0 мм без предварительной подготовки. Количественная оценка эффективности базируется на вычислении разности значений извлечения Feобщ в немагнитную фракцию при сепарации материала рудной массы исходной крупности и классифицированного. Показано преобладание случаев с отрицательными значениями разности извлечений, свидетельствующими о снижении потерь Feобщ с немагнитной фракцией при сепарации рудной массы исходной крупности вне зависимости от значений магнитной индукции на поверхности обечайки барабана магнитного сепаратора.

Для железистых кварцитов месторождений Заимандровского района разработана, апробирована и внедрена в корпус сухой магнитной сепарации АО «Олкон» технология двухстадиальной сухой магнитной сепарации магнетитсодержащих руд, обеспечивающий за счет различий в скорости вращения (V) обечайки первого и второго барабанов магнитного сепаратора (отношение Vбарабан 1/ Vбарабан 2 не менее, чем 1,25) и значениях напряженности магнитного поля (В) на их поверхности (отношение Вбарабан 1 / Вбарабан 2 не менее, чем 1,30): повышение эффективности выделения сильномагнитных руд за счет уменьшения количества кусков (объема порции) одновременно находящихся в зоне разделения; снижение потерь железа общего с немагнитной фракцией.

Обогащение комплексных маложелезистых апатитовых руд Ковдорского месторождения посредством сухой магнитной и рентгенолюминесцентной сепарации обеспечивает за счет повышения содержания Feобщ до уровня апатит-магнетитовой руды (основного питания процессов обогащения магнитно-обогатительной фабрики и апатит-бадделеитовой обогатительной фабрики Ковдорского ГОКа) увеличение количества вовлекаемой в переработку маложелезистой апатитовой руды, в том числе складированной в спецотвалах. Оптимальными параметрами реализации процесса сухой магнитной сепарации является двух стадиальный режим, где на первой стадии формируется обогащенный Feобщ магнитный продукт из кусков рудной массы повышенного значения магнитной восприимчивости, на второй стадии, выполняющей роль контрольной операции, реализует доизвлечение кусков рудной массы. Двухстадиальная сепарация обеспечивает максимально-возможное, для используемого сепаратора, извлечение магнетита - минимальные потери Feобщ с немагнитной фракцией (12,77%). Применение операции грохочения на немагнитном продукте первой стадии СМС с использованием сита с размером ячейки 2мм позволяет выделить продукт с повышенным содержанием P2O5 (в 1,5 раза), технологические показатели которого позволяют направить его напрямую на апатит-бадделеитовую обогатительную фабрику. Включение контрольной операции для немагнитной фракции крупностью более 20мм, реализуемой посредством рентгенолюминесцентного разделения, обеспечивает возможность доизвлечения 5,42% Feобщ, содержащим 6,1% Feобщ, а также снижения количества минералов класса карбонаты (в отходы сепарации переходит 25,79% минералов класса карбонаты, идентифицируемых по содержанию CO2).