Магнитная сепарация хвостов обогащения асбестовых руд ООО «Сибирские минералы» г.Ак-Довурак Республика Тыва.
опыты и эксперименты

Магнитная сепарация хвостов обогащения асбестовых руд

ООО «Сибирские минералы» г.Ак-Довурак Республика Тыва.

Актуальность.

Рассмотренная тема «Магнитная сепарация хвостов обогащения асбестовых руд ООО «Сибирские минералы» актуальна в наши дни, так как в результате многолетней деятельности комбината образовался большой объем отходов. На сегодняшний день  - это с одной стороны источник ветровой эрозии и источник загрязнения окружающей среды, а с другой стороны – дополнительное ценное сырье для дальнейшей промышленной переработки. В отвалах переработки асбестовых руд ООО «Сибирские минералы» содержатся 42%  двуокиси кремния, 40% окиси магния, 7,5%  железо-хромо-никелевого концентрата.

В Концепции развития горнодобывающей отрасли промышленности Республики Тыва (от 17.05.2012) до 2020 года указаны перспективные направления развития горной отрасли, предусматривающих глубокую переработку отвалов асбестовых руд.

Цель: изучить   возможности использования отходов обогащения асбестовых руд для дальнейшей переработки.

Задачи: выделить из отвалов обогащения асбестовых руд  магнитную фракцию в лабораторных условиях и определить ее содержание во взятой пробе;

оценить экономическую эффективность и целесообразность дальнейшей переработки отвалов асбестовых руд.

Объект исследования: хвосты обогащения асбестовых руд.

Методы исследования: изучение и анализ литературы, Интернет-ресурсов, лабораторная работа, обработка полученных данных.

Деятельность обогатительного комбината  «Туваасбест»

Разработка месторождений началась в 1964 года с запуском первой очереди производительностью по переработке руды в 700 тыс. тонн в год до 1976 года. После запуска второй очереди комбинат «Туваасбест» объем переработки руды увеличился до 5,5 млн. тонн в год. Основными потребителями предприятия являлись промышленные центры страны, тувинский асбест применялся при изготовлении 4000 видов изделий промышленности. Общие запасы асбеста на месторождении оцениваются в 2,8 млн. тонн при среднем содержании его в рудах 2,23 %. Тем самым общие запасы в результате за период эксплуатации на земельных отводах территории предприятия накопилось 28 млн. кубов отходов обогащения, которые являются источником дополнительных минеральных ресурсов.  

На данный  момент работа комбината приостановлена, в цехах обогатительной фабрики ведутся ремонтно-восстановительные работы.

Магнитное обогащение

Магнитное обогащение – это обогащение в магнитном поле, основанное на различии магнитных свойств разделяемых компонентов. Исходным материалом для магнитного обогащения в нашем случае являются хвосты асбестовых руд  магнитных (железо-хромо-никелевый концентрат) и немагнитных (окись магния и кремния) тел.

Процессы магнитного обогащения (магнитная сепарация) – это процессы разделения минеральных частиц, основанные на различии магнитных свойств разделяемых компонентов, осуществляемые путем изменения траектории движения частиц в магнитном поле.

Магнитное обогащение осуществляется в магнитных сепараторах, характерной особенностью которых является наличие в рабочей зоне магнитного поля. При движении материала через рабочую зону сепаратора под воздействием магнитной силы притяжения Fмаг минералы с различными магнитными свойствами перемещаются по различным траекториям, что позволяет магнитные минералы выделять в отдельный – магнитный  продукт, а немагнитные – в немагнитный (рис. 1).

Рисунок 1. Схемы разделения частиц по магнитным свойствам:

а-в – соответственно отклонение, удерживание и извлечение магнитных частиц; М.ф. – магнитная фракция; Н.ф. – немагнитная фракция

На частицы материала, перемещаемые через рабочую зону сепаратора, кроме магнитной силы действует целый ряд механических сил Fмех – силы тяжести и силы сопротивления среды, сила молекулярного сцепления, центробежная сила.

В настоящее время в народном хозяйстве широко применяются отходы асбестообогатительных фабрик. Неклассифицированные отходы используются для производства холодного асфальта и для балластировки железнодорожных путей. При классификации отходов получаются строительные пески и щебень, посыпка для бронирования толя и рубероида. Мелкая пыль используется как наполнитель в лакокрасочной промышленности.

Магнитный железняк – руда, образованная магнитным оксидом железа Fe3O4 – магнетитом (содержание железа 30-50% и серы до 4,0%). Они, как правило, магматогенного происхождения. От других железосодержащих минералов отличается магнитными свойствами, что позволяет ее эффективно обогащать магнитной сепарацией.

Железо является достаточно распространенным в природе элементом, его содержание в земной коре составляет 4,2%.

Магнитные методы  применяются при обогащении железных и марганцевых руд, а так же для разделения коллективных гравитационных концентратов мелких металлов.

Лабораторная работа

Определение магнитной фракции в хвостах обогащения асбестовых руд.

В трех точках ООО «Сибирские минералы» было взято 3 пробы по 10 кг отходов асбестовых руд. В лаборатории ОПИ техникума соединили, перемешали 3 пробы и определили гранулометрический состав путем ситового анализа (табл.1). Ситовой анализ – это рассев руды на ситах или решетах с отверстиями различной величины на классы крупности. При этом диаметр зерна характеризуется размером отверстия, через которое оно проходит. В нашем случае использовались сита со следующими размерами: -12+8 мм, -8+4 мм, -4+2 мм, -2+0 мм.

Таблица 1. Результаты ситового анализа

По результатам ситового анализа строят характеристику крупности исследуемого материала (рис.2).

Рисунок 2. Характеристика крупности отходов обогащения асбестовых руд

Из полученной смеси проб взяли 3 навески по 1 кг. Пробу №1 медленно пропускаем через сито размером +2 мм и взвешиваем надрешетный (+2 мм), подрешетный (-2 мм) продукты. Заносим в таблицу массу этих продуктов и находим процентное содержание. Рассыпаем на клеенку в слой 5 мм подрешетный продукт и с помощью магнита проводим разделение на магнитную и немагнитную фракции. Полученную массу  магнитной и немагнитной  фракции заносим в таблицу и находим процентное содержание в классе -2 мм. Таким же способом разделяем  надрешетный продукт, заносим в таблицу и находим процентное содержание магнитной и немагнитной фракции в классе +2 мм. Полученные результаты заносим в сводную таблицу. Те же операции проводим с  пробами № 2 и 3. Производим расчет среднего по классу +2 мм и – 2 мм.

Таблица 2. Результаты расчета магнитной фракции в хвостах обогащения асбестовых руд

Из таблицы видно, что среднее процентное содержание в классе +2 мм магнитной фракции  из пробы №1,2 и 3 составило 84,8 %, а  немагнитной фракции – 15,2 %. В классе -2 мм процентное содержание магнитной фракции 86,9 %, немагнитной  - 13,1 %. Исходя, из данной таблицы можно сказать, что железосодержащая (магнитная фракция) руда значительно преобладает над пустой породой в хвостах асбестовых руд. Данное утверждение показано на следующем графике (рис.3).

Рисунок 3. Диаграмма магнитной фракции по сумме проб

Полученную массу магнитной фракции в классе +2 мм пропускаем через щековую дробилку для того, чтобы вскрыть магнитную фракцию и впоследствии убрать немагнитную фракцию, получим два класса т.е. -2 мм и +2 мм (табл. 3) .

Таблица 3. Результаты массы магнитной фракции в классе +2 мм после щековой дробилки d=2мм

После дробления проб магнитной фракции класса +2 мм так же проводим магнитную сепарацию. Полученную массу магнитной и немагнитной фракции записываем в сводную таблицу и производим расчет среднего, средневзвешенного значения (табл.4, 5 и 6).

Таблица 4. Результаты обработки хвостов обогащения класса -2 мм после разделения магнитной сепарацией

Таблица 5. Результаты обработки хвостов обогащения в магнитном поле класса -2 мм после дробления

Таблица 6. Результаты обработки хвостов обогащения в магнитном поле класса +2 мм после дробления

Находим среднее содержание магнитной фракции  в исходной пробе (Σ1,2 и 3)  по  следующей формуле:

где  – сумма массы магнитной фракции в классе -2мм после дробления,  – сумма массы магнитной фракции в классе -2мм,  – сумма массы магнитной фракции в классе +2мм после дробления,  m1,m2,m3 – масса проб.

Рисунок 4. Технологическая схема по определению средней магнитной фракции в хвостах обогащения асбестовых руд (пробы №1,2 и 3).

Руда  γ=100 %

             γ = 78,4 %   +2 мм       Грохочение    -2 мм  γ = 21,6 %

                   Магнитная сепарация                                      Магнитная сепарация

      γ м.ф = 66,1%                                  γ н.ф = 12,3%                      γ м.ф = 18,8%                        γ н.ф = 2,8%

γ = 42,8 % +2мм     дробление     -2мм γ = 23,3%

                                                          магнитная сепарация

магнитная сепарация                 γ м.ф = 21,9%                          γ н.ф = 1,4 %

γ м.ф = 37,5%                    γ н.ф = 5,3 %

Заключение

Проведенные нами исследования показали, что в отходах обогащения асбестовых руд содержится высокое содержание магнитной фракции – 78,2 %. Чтобы раскрыть эту цифру необходимо  провести химический анализ по разделению составных компонентов фракции. Поэтому данную работу мы продолжим с преподавателем химии для проведения количественного и качественного анализа.

Проведенная лабораторная работа подтвердила, что магнитная сепарация может использоваться при дальнейшей более глубокой переработке отвалов обогащения.

Мы надеемся, что со временем начнется работа по переработке отвалов обогащения ООО «Сибирские минералы» с целью извлечения из них полезных компонентов и получения необходимых продуктов для народного хозяйства.