ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВЫХ ХВОСТОВ ШЛАМОХРАНИЛИЩ ДОНСКОГО ГОКА В ПЕРИОД 2017-2020 ГОДОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВЫХ ХВОСТОВ ШЛАМОХРАНИЛИЩ ДОНСКОГО ГОКА В ПЕРИОД 2017-2020 ГОДОВ

Тусбаев Бакытжан Нуржанович

менеджер по обогащению, Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG (до апреля 2021 года),

Республика Казахстан, г. Нур-Султан

Алиакпарова Гульфайруз Муханбетовна

инженер по обогащению, Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG,

Республика Казахстан, г. Нур-Султан

Акимжанов Жомарт Ахметсапаевич

канд. техн. наук, инженер по обогащению, Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG,

Республика Казахстан, г. Нур-Султан

Кауанова Ляззат Сарсенбаевна

начальник лаборатории, Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG,

Республика Казахстан, г. Хромтау

Сандыбеков Рустам Асыланович

инженер-технолог, Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG,

Республика Казахстан, г. Хромтау

Абдурзакова Бахыттыгуль Бауыржановна

инженер-технолог, Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG,

Республика Казахстан, г. Хромтау

 

STADY OF FLOTATION ENRICHMENT OF CHROMIUM-CONTAINING SLUDGE TAILS OF SLURRY DEPOSITS OF THE DONSKOY GOK IN THE PERIOD OF 2017-2020

Bakytzhan Tusbayev

Manager of mineral processing, Research engineering center ERG (until April 2021),

Kazakhstan, Nur-Sultan

Gulfairuz Aliakparova

Engineer of mineral processing, Research engineering center ERG,

Kazakhstan, Nur-Sultan

Zhomart Akimzhanov

Ph.D., Engineer of mineral processing, Research engineering center ERG,

Kazakhstan, Nur-Sultan

Lyazzat Kauanova

Сhief of laboratory, Research engineering center ERG,

Kazakhstan, Chromtau,

Rustam Sandybekov

Engineer-technologist, Research engineering center ERG,

Kazakhstan, Chromtau

Bakyttygul Abdurzakova

Engineer-technologist, Research engineering center ERG,

Kazakhstan, Chromtau

 

АННОТАЦИЯ

Исследование было направлено на доизвлечение флотацией хромита из тонких классов шламов, образующихся в процессе производства гравитационного хромового концентрата. Приведены результаты исследования по флотации шламов. Подтверждена возможность извлечения хромита из тонких классов шламов (содержание класса минус 26 мкм на уровне 60-70%) при помощи флотации, позволившей получить флотационный концентрат с содержанием Сr₂O₃ на уровне 48-50% при операционном извлечении 66-67%. Флотационный концентрат может быть использован для производства хромовых окатышей и выплавки ферросплавов.

ABSTRACT

The study was aimed at additional recovery of chromite by flotation from fine classes of sludge generated during the production of gravity chromium concentrate. The results of research on sludge flotation are presented. The possibility of extracting chromite from fine classes of sludge (the content of the class minus 26 microns at the level of 60-70%) using flotation has been confirmed, which made it possible to obtain a flotation concentrate with a Cr₂O₃ content at the level of 48-50% with an operational recovery of 66-67%. Flotation concentrate can be used for the production of chrome pellets and smelting of ferroalloys.

 

Ключевые слова: шламы хромового производства, флотация, флотационный реагент.

Keywords: sludge of chrome production, flotation, flotation reagent.

 

В данной статье предоставлены результаты исследования по обогащению флотационным способом шламовых хвостов Донского ГОКа, накопленных в шламохранилищах после производства гравитационного концентрата, так как основная масса хромита содержится в тонких классах шламов крупностью менее 71 мкм.

В настоящее время в шламохранилищах Донского ГОКа скопились значительные количества хромсодержащих шламов, характеристики которых приведены в таблицах 1,2.

Таблица 1.

Гранулометрический состав шламовых хвостов Донского ГОКа

 

Видно, что шламы имеют тонкий гранулометрический состав, так класса крупности менее 71 мкм более 81%, а менее 26 мкм более 61%. Исходя из этого, было определено, что приемлемым способом извлечения хромита из шламов может быть флотация.

Данные химического анализа шламов показаны в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты химического анализа класса минус 0,071+0 мм из смеси шламовых хвостов Дуберсай : ДОФ = 1 : 1

 

Из таблицы 2 следует, что основные породообразующие минералы представлены кварцем, глинистым материалом.

Анализ технической литературы по флотации минералов хрома показал, что ранее [1] был предложен способ флотации хромовой руды, согласно которому для выделения хромита во флотационный концентрат руду измельчают до крупности менее 150 мкм, проводят обесшламливание по крупности 10 мкм, подают собиратель в количестве 1,5 – 2,0 кг/т руды, проводят агитацию и затем проводят флотацию. В этом способе вместо олеиновой кислоты, талового масла или их мыл для повышения эффективности процесса предлагают использовать другой собиратель – N-хлоргидринный олеиламидоэтилморфолин. Однако в описании изобретения не были приведены данные по выходу флотационного концентрата, содержанию и извлечению Cr₂O₃.

Исследование по флотации шламовых хвостов крупностью 0-71 (10-71) мкм проводили использованием различных флотореагентов. В качестве собирателя применяли Олеат натрия – OlNa [2], Flotinor V2711 и Flotinor 7085 (компания Clariant), Oxfloat A780 (компания Oxflo), в качестве депрессора минералов пустой породы использовали жидкое стекло Na₂SiO₃ и соду Na₂CO₃, в качестве регулятора среды серную кислоту – H₂SO₄, в качестве пенообразователя – Оксаль Т-92.

Лабораторные тесты [3] с собирателями Flotinor проводили в открытом цикле, после обесшламливания по классу -10 мкм, последовательно моделируя основную, контрольную флотацию и перечистные операции. Для тестов использовали флотомашины объемом 1 л и масса навески была 300 г.

Тест №1 с использованием Flotinor V2711: основная и контрольная флотация – 36 мин, расход собирателя 800 г/т, соды – 2900 г/т, жидкого стекла – 1700 г/т, содержание исходное Cr₂O₃ – 31,7%. рН среды 9,5 регулировали добавлением серной кислоты. Получили пенный продукт с содержанием Cr₂O₃ – 32,8%. Далее в процессе 3-х перечистных операции – по 8, 8 и 6 мин получили флотационный концентрат с содержанием Cr₂O₃ – 38,0% при выходе – 54% и извлечение – 55%.

Тест №2 с использованием Flotinor 7085: основная и контрольная флотация – 10 мин, расход собирателя 360 г/т, соды – 1700 г/т, жидкого стекла – 1000 г/т, содержание исходное Cr₂O₃ – 31,2%. рН среды 10,0. Получили пенный продукт с содержанием Cr₂O₃ – 34,3%. Далее в процессе 4-х перечистных операций – по 12, 10, 8 и 6 мин получили флотационный концентрат с содержанием Cr₂O₃ – 44,0% при выходе – 54% и извлечение – 58%. Результаты тестов в открытом цикле с обесшламливанием питания флотации по классу -10 мкм на собирателях Flotinor показали невысокую эффективность собирателя по отношению к хромиту в шламах.

Для лабораторных тестов в открытом и замкнутом цикле без обесшламливания по классу -10 мкм использовали пневмо-механические флотационные машины объемом 3 л и 2 л с навеской шламов 1000 г.

На рисунке 1 приведена схема теста №3 на смеси шламовых хвостов Дуберсай и ДОФ = 1 : 1, на классе минус 0,071+0 мм с использованием в качестве собирателя Flotinor 2711.

 

Рисунок 1. Схема теста №3 по обогащению смеси шламовых хвостов Дуберсай и ДОФ = 1 : 1 в открытом цикле

 

В таблице 3 приведены результаты теста №3 по основной и перечистной флотации с использованием в качестве собирателя Flotinor 2711.

Таблица 3.

Результаты теста №3 по основной и перечистной флотации

Продукты	Выход, %	Содержание Cr2O3, %	Извлечение, %	Примечание
Концентрат	78,50	38,10	88,30	Основная флотация
Хвосты флотации	21,50	18,50	11,70
Исходное питание	100,0	33,90	100,0
Концентрат	76,30	40,60	81,61	1-ая перечистка
Хвосты флотации	23,70	29,50	18,39
Исходное питание	100,0	38,0	100,0
Концентрат	69,60	44,00	75,90	2-ая перечистка
Хвосты флотации	30,40	31,90	24,10
Исходное питание	100,0	40,30	100,0
Концентрат	59,70	47,30	64,40	3-тья перечистка
Хвосты флотации	40,30	38,70	35,60
Исходное питание	100,0	43,80	100,0

 

Из таблицы 3 следует, что в открытом цикле без обесшламливания по классу -10 мкм с Flotinor 2711 после 3-х перечисток получен концентрат с содержанием Cr₂O₃ - 47,30% при операционном извлечении на 3-ей перечистке 64,40%.

На рисунке 2 приведена схема теста №4 по флотации смеси шламовых хвостов Дуберсай: ДОФ = 1 : 1 с Flotinor 2711 в замкнутом цикле, также без обесшламливания по классу -10 мкм. Результаты теста приведены в таблице 4.

 

Рисунок 2. Схема теста №4 по флотации шламовых хвостов смеси Дуберсай : ДОФ = 1 : 1 с Flotinor 2711 в замкнутом цикле

 

Таблица 4.

Результаты теста №4 по флотации в замкнутом цикле шламовых хвостов смеси Дуберсай : ДОФ = 1 : 1 с собирателем Flotinor 2711

 

Из таблицы 4 следует, что с Flotinor 2711 получен концентрат с содержанием Cr₂O₃ - 35,35% при извлечении 39,99%. Потери с хвостами составляют 60,01% при содержании 25,82%.

Следующие тесты были проведены с использованием в качестве собирателя олеата натрия.

Тест №5, с использованием в качестве собирателя OlNa, по флотации смеси шламовых хвостов Дуберсай : ДОФ = 1 : 1 проведен по схеме, приведенной на рисунке 3, результаты теста приведены в таблице 5.

 

Рисунок 3. Схема теста №5 в замкнутом цикле по флотации смеси шламовых хвостов Дуберсай : ДОФ = 1 : 1 с использованием в качестве собирателя OlNa.

 

Таблица 5.

Результаты теста №5 в замкнутом цикле по флотации шламовых хвостов Дуберсай : ДОФ = 1 : 1 с использованием в качестве собирателя OlNa

Продукты	Выход, % от операции	Содержание Cr2O3, %	Извлечение, % от операции	Примечание
Концентрат	30,86	33,38	35,76	с обесшламливанием
Хвосты флотации	69,14	26,76	64,24
Класс минус 0,071+0 мм	100,0	28,80	100,0

 

Таким образом в лабораторных тестах из смеси шламовых хвостов Дуберсай: ДОФ = 1 : 1, не удалось получить хромитовые концентраты с содержанием Cr₂O₃ - 45% при использовании собирателей OlNa и Flotinor 2711.

Далее были проведены лабораторные тесты с применением собирателя Oxfloat A780.

Тесты в открытом цикле с использованием собирателя Oxfloat A780 проводились без обесшламливания по классу -10 мкм, на пневмо-механических машинах объемом 3л (основная и контрольная флотация) и 2л (перечистные операции). Масса навески была 1000 г. В двух тестах №6 и №7 проверялось влияние жидкого стекла и схемы флотации на технологические показатели. Схемы тестов приведены на рисунках, данные тестов приведены в табл. 6 и 7.

 

Рисунок 4. Схема теста №6 по флотации в открытом цикле смеси шламовых хвостов Дуберсай : ДОФ = 1 : 1 с собирателем Oxfloat A780 и депрессором жидкое стекло

 

Таблица 6.

Данные теста №6 в открытом цикле по флотации смеси шламовых хвостов Дуберсай : ДОФ = 1 : 1 с использованием в качестве собирателя Oxfloat A780 и депрессора пустой породы - жидкого стекла

 

Рисунок 5. Схема теста №7 по флотации в открытом цикле смеси шламовых хвостов Дуберсай : ДОФ = 1 : 1 с собирателем Oxfloat A780 без применения жидкого стекла

 

Таблица 7.

Данные теста №7 в открытом цикле по флотации смеси шламовых хвостов Дуберсай : ДОФ = 1 : 1 с использованием в качестве собирателя Oxfloat A780 и без применения жидкого стекла

 

Сравнение данных тестов №6 и №7 показало, что содержание Cr₂O₃ на уровне 44% в финальном концентрате в открытом цикле достигается без использования жидкого стекла в одну перечистку концентрата основной флотации.

Для повышения извлечения были проведены несколько пилотных тестов №8 и пилотных тестов №9 в замкнутом цикле с собирателем Oxfloat A780, схема которых приведена на рисунках 6 и 7, технологический режим тестов №8 и №9 приведен в таблице 8, средневзвешенные результаты тестов №8 и №9 приведены в таблице 9. В каждом пилотном тесте масса навески шлама была 200 кг по твердому. Для снижения потери оксида хрома с отвальными хвостами в контрольную флотацию подали вспениватель Т-92 в количестве 20 г/т.

Таблица 8.

Технологический режим пилотных тестов №8 и №9

 

На рисунке 6 приведена схема нескольких пилотных тестов №8 с одной перечисткой, средневзвешенные результаты которых приведены в таблице 9.

 

Рисунок 6. Схема пилотных тестов №8 с одной перечисткой

 

С целью повышения качества хромового концентрата были проведены пилотные тесты с двумя перечистками хромового концентрата. Схема нескольких пилотных тестов №9 с двумя перечистками приведена на рисунке 7, а средневзвешенные технологические показатели приведены в таблице 9.

 

Рисунок 7. Схема пилотных тестов №9 с двумя перечистками

 

В таблице 9 приведены средневзвешенные показатели нескольких пилотных тестов №8 и нескольких пилотных тестов №9.

Таблица 9.

Результаты средневзвешенных показателей пилотных тестов №8 и №9

Продукты	Выход, %	Содержание Сr2O3, %	Извлечение, %	Примечание
Концентрат I перечистки	47,17	43,19	69,64	Одна перечистка (тесты №8)
Хвосты отвальные	52,83	16,815	30,36
Слив классификатора	100,0	29,26	100,0
Концентрат II перечистки	35,74	45,62	55,13	Две перечистки (тесты №9)
Хвосты отвальные	64,26	20,654	44,87
Слив классификатора	100,0	29,57	100,0

 

Из таблицы 9 следует, что в результате нескольких пилотных тестов №8 и нескольких пилотных тестов №9 получены следующие средневзвешенные показатели:

- с одной перечисткой хромовый концентрат с содержанием Сr₂O₃ – 43,19% при извлечении 69,64% и выходе 47,17%; при этом хвосты отвальные с содержанием Сr₂O₃ – 16,82% при выходе хвостов 52,83%. Потери с хвостами составляют 30,36%;

- с двумя перечистками хромовый концентрат с содержанием Сr₂O₃ – 45,62% при извлечении 55,13% и выходе 35,74%; при этом хвосты отвальные с содержанием Сr₂O₃ – 20,65% при выходе хвостов 64,26%. Потери с хвостами составляют 44,87%.

Введение второй перечистки позволило увеличить содержание Сr₂O₃ в хромовом концентрате на 2,43% (с 43,19% до 45,62%) при снижении извлечения на 14,51% (с 69,64% до 55,13%).

Для проверки в промышленных условиях процесса флотации хромитов из шламов, на ОФ «Акжар-хром» Донского ГОКа был создан опытно-промышленный флотационный участок производительностью 10 т/ч по твердому.

Набор оборудования участка позволяет провести опытно-промышленное испытание (ОПИ) по технологической схеме, которая показана на рисунке 8.

 

Рисунок 8. Схема проведения опытно-промышленного испытания по флотации хромита из шламов на ОФ «Акжар-хром» Донского ГОКа

 

Изначально расход собирателя Oxfloat A780 был на уровне 1000-1200 г/т, но в процессе ОПИ было установлено, что требуемые показатели флотационного обогащения достигаются при расходе собирателя 800 г/т, при этом можно обойтись одной перечисткой.

В процессе ОПИ было отмечено значительное пенообразование на всех операциях, в связи с этим было принято решение не подавать вспениватель на контрольную флотацию. Сводные данные ОПИ приведены в таблице 10.

Таблица 10.

Данные по анализам Сr₂O₃ в питании и продуктах флотации при опытно-промышленных испытаниях (ОПИ) на ОФ «Акжар-хром»

ОПИ	Экспресс анализы				Химические анализы
	Содержание Cr2O3 в продуктах,%			Извл. Cr2O3,%	Содержание Cr2O3 в продуктах,%			Извл.Cr2O3,%
	Исх	Конц	Хвосты		Исх	Конц	Хвосты
№1	35,2	48	14,1	84,88	35,2	48	14,1	84,88
№2	37,8	54	29,2	49,54	36,9	53,4	28,1	50,34
	32,5	48,3	25,6	45,17	32,5	48,3	25,6	45,17
№3	37,5	52,7	30,4	44,74	37,3	50,5	29,8	49,05
	38	52,5	28,3	55,38
№4	34,3	50,5	14,8	80,42	34,3	49,5	14,3	82,00
№5	36,2	47,9	20,3	76,23
№6	36,8	49,6	18,3	79,66
№7	35,5	50,5	23,6	62,93	34,3	47,5	20,8	70,02
№8	35,8	52	25,4	56,79
Ср. знач	35,96	50,6	23	66,07	35,08	49,53	22,12	66,77

 

По данным таблицы 10 видно, что при питании опытно-промышленного флотационного участка шламами крупностью менее 71 мкм с содержанием Сr₂O₃ на уровне 35% получен концентрат с содержанием Сr₂O₃ на уровне 48-50% при операционном извлечении 66-67%.

Таким образом в процессе исследований, которые начинались с лабораторных тестов и на последнем этапе проводились в опытно-промышленных масштабах, была подтверждена возможность извлечения хромита из тонких классов шламов (содержание класса -26 мкм на уровне 60-70%) при помощи флотации, позволившей получить флотационный концентрат с содержанием Сr₂O₃ на уровне 48-50% при операционном извлечении 66-67%.

 

Список литературы:

1. Авторское свидетельство СССР №479493 от 05.08.1975 года
2. Шинкоренко С.Ф. и др., Справочник по обогащению руд черных металлов, Недра, 1980, стр. 432
3. Практикум по обогащению полезных ископаемых, под редакцией Бедрань Н.Г., Недра, 1991, стр. 179-221