ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ФЛОТАЦИОННОГО МЕТОДА ОБОГАЩЕНИЯ ШЛАМОВЫХ ХВОСТОВ ДОНСКОГО ГОКА

ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ ШЛАМОВЫХ ХВОСТОВ ДОНСКОГО ГОКА

Алиакпарова Гульфайруз Муханбетовна

инженер по обогащению ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG»,

Республика Казахстан, г. Астана

Акимжанов Жомарт Ахметсапаевич

доктор PhD, инженер по обогащению ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG»,

Республика Казахстан, г. Астана

Кауанова Ляззат Сарсенбаевна

начальник лаборатории ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG»,

Республика Казахстан, г. Хромтау

Дюсенова Сымбат Берікқалиқызы

доктор PhD, инженер по обогащению ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG»,

Республика Казахстан, г. Астана

Сандыбеков Рустам Асыланович

инженер-технолог ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG»,

Республика Казахстан, г. Хромтау

Абдурзакова Бахыттыгуль Бауыржановна

инженер-технолог ТОО «Научно-исследовательский инжиниринговый центр ERG»,

Республика Казахстан, г. Хромтау

АННОТАЦИЯ

В работе приведены результаты опытно-промышленных испытаний флотационного метода обогащения шламовых хвостов Донского горно-обогатительного комбината. Разработана флотационная схема методом прямой флотации с получением хромового концентрата.

Ключевые слова: шламовые хвосты, слива ГЦ-100, пески АНГЦУ, собиратель, хромовый концентрат, прямая и обратная флотация.

Введение

За время переработки хромовых руд на гравитационных обогатительных фабриках Донского ГОКа образовались шламы. ТОО «УОМиТК» (участок обогащения мелких и тонких классов), осуществляющее повторную переработку шламов, обеспечивает выпуск хромового концентрата с выходом более 25 % от исходных шламов. Действующая, технологическая схема включает гравитационные процессы обогащения (винтовую сепарацию, концентрацию на столе, гидроклассификацию). В отвальных шламовых хвостах вторичной переработки слива гидроциклона ГЦ-100 установлено высокое содержание тонких классов крупности -0,044+0 мм - до 80%. Данные шламовые хвосты содержат большое количество глины, при этом содержание ценного компонента - оксида хрома, колеблется от 25% до 36%.

Важностью решения задачи является снизить потери полезного ценного компонента с получением качественного хромового концентрата. Гравитационная технология обогащения хромовой руды позволяет получать хромовый концентрат из крупных и средних фракций, но из тонких фракций эффективного обогащения не достигаются.

Были проведены лабораторные исследования обогатимости шламовых хвостов методом прямой флотации, разработана технологическая схема флотации.

На основании положительных результатов лабораторных исследований проведены опытно-промышленные испытания технологии на базе ОФ ТОО «УОМиТК».

Основная часть. Гранулометрическая характеристика продуктов

Гранулометрическая характеристика пробы отвальных хвостов текущего производства ТОО «УОМиТК» Донского ГОКа приведены в таблице № 1 и на рис.1

Таблица 1.

Гранулометрическая характеристика слива ГЦ-100

Рисунок 1. Динамика гранулометрической характеристики слива ГЦ-100

Согласно данным гранулометрической характеристики отвальных хвостов текущего производство, слива гидроциклонов ГЦ-100 (таблица 1 и динамики рис.1), наибольшее содержание Cr2O3 38,6% сосредоточено в классах крупности -0,040+0,026 мм, а основная часть массовой доли 51,4% приходится на классе -0,010+0 мм с сод. Cr2O3-27,99%. Общий выход тонкого класса крупности -0,040+0 мм составило 75,6% с содержанием Cr2O3 29,28 %.

С целью выделения глины проведена операция обесшламливание, вторичная классификация слива ГЦ-100 в гидроциклоне АНГЦУ (автоматизированная гидроциклонная установка) с получением песков и слива. Пески гидроциклонов АНГЦУ направляются на флотацию.

Гранулометрическая характеристика с распределением оксида хрома по всем классам крупности и химический состав продукта питание флотации (пески АНГЦУ) представлены в таблицах №2, №3 и на рис.2.

Таблица 2.

Содержание основных компонентов в пробе пески АНГЦУ

Таблица 3.

Результаты гранулометрической характеристики пески АНГЦУ

Рисунок 2. Динамика гранулометрической характеристики пески АНГЦУ (питание флотации)

Согласно данным гранулометрической характеристики пески АНГЦУ наибольшее содержание Cr2O3 сосредоточено в классах крупности -0,040+0,026 мм, а основная часть массовой доли приходится на классе -0,010+0 мм с сод. Cr2O3-36,31%. Общий выход тонкого класса крупности -0,040+0 мм составило 60,5%.

Гранулометрическая характеристика слива АНГЦУ с распределением оксида хрома представлена в таблице 4 и на рис 3.

Таблица 4.

Результаты гранулометрической характеристики слива АНГЦУ

Рисунок 3. Динамика гранулометрической характеристики слива АНГЦУ

Согласно данным гранулометрической характеристики слива АНГЦУ наибольшее сод. Cr2O3 26,76% сосредоточена в классах крупности -0,071+0,026 мм, -0,040+0,026 мм, а основная часть массовой доли 69,5% приходится на классе крупности -0,010+0 мм с сод. Cr2O3-23,39%.

Опытно-промышленный флотационный участок.

На базе ОФ ТОО «УОМиТК» построен опытно-промышленный флотационный участок с использованием оборудований: контактный чан КЧ-10, пневмомеханических флотомашин ФПМ-16 (3 камеры) и ФПМ-6,3(4 камеры) с автоматическими шкафами управления, насос Metso VF 80  для перекачивания концентрата, насосы ПРВП для перекачивания хвостов,  контактный чан КЧ-0,8 (800 л) для приготовления реагента, чан емкостью 800л для реагента, насосы перистальтические Watson- Marflof для дозирования и перекачивания реагента собирателя, нагнетатель воздуха AtlasCopco ZS 4 45kWJ-0.6-50, расходомеры на трубопроводе конечных продуктов обогащения (концентрат и отвальные хвосты) и шкафы управления насосами.

В работу опытно-промышленного испытания флотационной технологии направлены отвальные хвосты, слива ГЦ-100, текущего производства ТОО «УОМиТК». С целью выделения глины проведена вторичная классификация слива ГЦ-100 в гидроциклонах АНГЦУ (автоматизированная гидроциклонная установка). Пески гидроциклонов АНГЦУ являются питанием флотации.

В рамках лабораторных исследований для прямой флотации хромового сырья подобран реагент, катионный собиратель, придающий частицам окисленным минералам хрома гидрофобные свойства. Реагент наряду с собирательными свойствами имеет способность к пенообразованию, тем самым улучшая диспергирование воздуха и устойчивость минерализованной пены.

Необходимый расход реагентов определен при проведении лабораторных опытов, для уточнения дозирования реагента и подтверждения результатов с применением данного реагента проверяют в промышленных или в полупромышленных условиях.

Пуско-наладочные работы опытно-промышленного испытания.

В период с 18.05.2022-25.05.2022г проверены схемы флотации:

• с операцией перечистки режим №1
• без перечистки режим №2

Для обеспечения стабильной флотации и достижения заданных показателей определены оптимальные режимы: 

-расход воздуха во флотомашинах: на основной флотации 300 м³/мин, на контрольной 200 м³/мин;

-уровень пульпы во флотационных машинах: на основной 65% и на контрольной флотации 60%.

Демонстрационные испытания.

По результатам отработанных режимов для проведения демонстрационного опытно-промышленного испытания 72 часа выбрана технологическая схема обогащения без перечистной операции.

Оптимальным выбран режим №2, где получен концентрат с высоким содержанием оксида хрома в операции «хромовой головки» до 55 %. В операции основной флотации содержание Cr2O3 в пенном продукте составило до 50 %, в контрольной флотации до 40 % с малым выходом. Общее содержание Cr2O3 в концентрате составило 45%-49 %.

В случае низкого содержания Cr₂O₃ в концентрате контрольной флотации до 35% - рекомендуем гибкую оптимальную технологическую схему с операцией перечистки.

Демонстрационные испытания 72 часа проведены в период с 25.05.2022 г. (10:00) по 29.05.2022 г. (13:00).

При проведении опытно-промышленных демонстрационных испытаний флотации шламовых хвостов после обесшламливания в гидроциклонах, по схеме с операцией «хромовой головки», основной и контрольной флотации на пилотной установке пневмомеханических флотомашин ФПМ-16 получен от операции пенный продукт с массовой долей оксида хрома 46,06 % при извлечении оксида хрома 80,90%.

На рис.4 представлены результаты средних значений ежечасных опробований по дням испытаний.

Рисунок 4. Динамика средних технологических показателей ежечасных опробований по дням испытаний

В таблице 5 и рис.5 представлены гранулометрические характеристики продуктов флотации и питания.

Таблица 5.

Гранулометрические характеристики продуктов флотации и питания. И расчет выхода класса крупности в концентрат в сравнении от выхода класса крупности в питании флотации

По результатам гранулометрических характеристик питания флотации и продуктов обогащения был произведен расчет выхода каждого класса крупности в концентрат от выхода класса крупности в питании флотации (таблица 5, рис.5).

Рисунок 6. Диаграммы гранулометрических характеристик концентрата, хвостов флотации

Согласно таблицы 5:

-выход класса крупности -0,026+0,010 мм в концентрат получаем 5,45% с содержанием Cr₂O₃ -43,64%, что составляет   75,69% при 100% выхода данного класса в исходном питании флотации.

-выход класса крупности -0,010+0 мм в концентрат составляет 27,65% с содержанием Cr₂O₃ -44,06%, при 100% выхода данного класса в питании, получаем выход класса -0.010+0 мм -75,55%

-выход класса крупности -0,040+0,026 мм в концентрат составляет 11,2% с содержанием Cr₂O₃ -53,34%, при 100% выхода данного класса в питании, получаем выход класса -0,040+0,026мм -67,06%

-выход класса крупности -0,071+0,040 мм в концентрат составляет 13,51% с содержанием Cr₂O₃ -48,87%, при 100% выхода данного класса в питании, получаем выход класса -0,071+0,040мм -55,14%

Результаты гранулометрических характеристик продуктов флотации с распределением оксида хрома по классам крупности показали флотационную обогатимость тонких классов крупности шламовых хвостов.

На рис.6 представлены фотографии продуктов гидроциклонирования на АНГЦУ и хвостов флотации.

Пески АНГЦУ                                      Слив АНГЦУ

Хвосты флотации

Рисунок 6. Фотографии хвостов флотационного обогащения и гидроциклонирования

В научной исследовательской деятельности для решения повышения извлечения оксида хрома в концентрат с отвальных хвостов гравитационного обогащения рассмотрен метод обратной флотации, который заключается в выделении в пенный продукт пустой породы и аккумулирования полезного компонента оксида хрома в хвостовом кармане флотомашин.

Теоретический смысл в том, что тонкие частицы пустой породы свободно могут извлечься в пену (хвосты), а в камерном продукте останутся минералы хрома, обладающие тяжелым удельным весом 3560 кг/м³

Из отчетов исследований мировых институтов минералогического анализа шламовых хвостов Донского ГОКа минеральный состав пустой породы: серпентин, оливин, кварц, гранат, периклаз, карбонаты, разновидности оливина, серпентина.  Основными минералами пустой породы являются серпентин и оливин. При этом из разных отчетов отражается различный количественный состав породы в преобладающим соотношении либо это минерал серпентин, либо оливин.

Были проведены лабораторные опыты методом обратной флотации, на которых не смогли достигнуть положительных результатов. В виду разного минерального состава пустой породы и разных свойств обогащения основных минералов (серпентин флотируется реагентами аминами либо анионными собирателями, оливин флотируется олеатом натрия с расходом до 7 кг/т) не подобран универсальный реагент и режим.

При разработке технологии флотации прямым методом было фокусировано извлечение оксида хрома на один целевой минерал хромшпенилид.

На основании проведенных лабораторных опытов флотационного обогащения методом прямой и обратной флотации, можно заявить, что технология обогащения шламовых хвостов Донского ГОКа методом прямой флотации выбрано верно.

Опытно-промышленным испытанием методом прямой флотации шламовых хвостов Донского ГОКа подтвердили результаты лабораторных опытов флотации хромшпенилида.