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.