ИЗУЧЕНИЕ ОБОГАТИМОСТИ НИЗКОКАЧЕСТВЕННЫХ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ ОТВАЛОВ

ИЗУЧЕНИЕ ОБОГАТИМОСТИ НИЗКОКАЧЕСТВЕННЫХ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ ОТВАЛОВ

Дюсенова Сымбат Берікқалиқызы

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

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

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 статье рассматривается возможность гравитационного обогащения низкокачественных железомарганцевых отвалов (забалансовых руд). Были проведены исследования вещественного состава проб железомарганцевого отвала месорождения Ушкатын-ІІІ. Минеральный состав исходной пробы представлен следующими основными минералами: рудные – браунит, гематит, фриделит, гаусманит, родонит; нерудные – кальцит, кварц, каолинит, альбит. Определено, что оптимальными для гравитационного обогащения, являются машинные классы крупности -50+13 мм, -13+2,5 мм и -2,5+0,5мм. Фракционным анализом установлено, что при разделении по плотности 3000 кг/м³, возможно получение тяжелой концентратной фракции с выходом 20,68 %, средним содержанием марганца 34,21 % и железа 6,83 %, при извлечении марганца 83,40 %.

Ключевые слова: марганец, железо, отвал, забалансовая руда, фракционный анализ, вещественный состав.

В последние годы в Республике Казахстан и за рубежом значительно возрос интерес к извлечению ценных компонентов из дополнительных источников - забалансовых руд и отвалов. Это связано, в первую очередь, с появлением различных устройств нового поколения, предназначенных для доизвлечения металлов, исключением затрат на добычу, а также достигнутыми успехами в разработке технологических схем и, в то же время, решении проблемы окружающей среды [1].

В связи с этим возникает необходимость проведения исследовательских работ по изучению вещественного состава и обогатимости железомарганцевых отвалов. Патентные исследования по обогащению марганецсодержащего сырья свидетельствуют о перспективности исследований по получению железомарганцевого концентрата при переработке отвальных рудных отсевов [2-4].

Целью работы является изучение минералогических особенностей железомарганцевых отвалов для опеределения обогатимости и возможности получения марганцевого концентрата.

Объектом исследований являлись железомарганцевые отвалы месторождения Ушкатын-ІІІ (Казахстан), которые относят к забалансовым рудам.

Химический состав исходной пробы приведен на рисунке 1.

Рисунок 1. Химический состав исходной пробы

Результаты химического анализа показали, что содержания марганца и железа составили 8,54 % и 2,34 %. Основными минералами пустой породы являются оксид кальция 33,21 %, оксид кремния 33,68 %.

Для идентификации различных фаз был проведен полуколичественный рентгенофазовый анализ (рисунок 2).

Рисунок 2. Результаты полуколичественного рентгенофазового анализа

Исходная проба представляет собой раздробленный материал разной формы: уплощенной, остроугольной, реже полуокатанной формы. Основная масса (около 60 %) представлена сколками кремнисто-карбонатной породы, также характерны обломки с сочетанием кальцита с гематитом и кварц-гематитовые. Обломки с рудными минералами составляют около 35 %, представлены тонкополосчатыми кремнисто-карбонатными агрегатами, сложенными гаусманитом, браунитом, родонитом, фриделитом.

Исследовано несколько аншлифов представленной пробы (рисунок 3).

А)                                                             Б)

В)                                                          Г)

А) катаклазированный браунит (Br) частично замещенный фриделитом (Fr),с прожилками выполненными родонитом и кварцем, аншлиф 2, ув.160, 1 дел. шкалы = 0,007 мм; Б) зернистые скопления браунита (Br) в кальцитовом прожилке почти полностью замещаются фриделитом (Fr), аншлиф 3, ув.160; В) Браунит-гаусманит-фриделитовая руда, аншлиф 5, ув.160, 1 дел. шкалы = 0,007мм; Г) Прожилковый гематит листовато- чешуйчатой формы в срастании с кварцем и калишпатом, аншлиф 7, ув.160, 1 деление шкалы = 0,007 мм

Рисунок 3. Результаты минералогического исследования аншлифов

На основании исследований под микроскопом в отраженном свете можно сказать, что минеральный состав рудных сколков представлен браунитом гаусманитом, фриделитом, нерудные минералы: кварц, кальцит. По минеральному составу выделяется следующие типы руд: фриделит - браунитовая, где браунит составляет около 40 %, фриделит-браунит-гаусманитовая, где в большей степени развиты образования гаусманита.

Фриделит - браунитовая представляет собой тонкозернистый, ксеноморфный агрегат, замещенный фриделитом. По прожилкам, в ассоциации с кварцем и кальцитом, развивается родонит. Размер зерен и сростков браунита от 0,07 до 0,28 мм

Фриделит-браунит-гаусманитовая руда — это тонкое чередование прослоев тонкозернистого гаусманита и силикатов марганца (фриделита и родонита) в срастании с кальцитом, полевым шпатом, кремнисто-глинистыми образованиями, редко с кварцем. Нередки мономинеральные прослои кальцита мощностью от 1,0 до 5,0 мм. Участками гаусманит полностью замещен фриделитом.

С целью составления гранулометрической характеристики [5] исходная проба была рвздроблена до 50 мм и рассеяна мокрым способом (таблица 1).

Таблица 1.

Мокрый ситовой анализ пробы, дробленной до 50 мм

По результатам средневзвешенное содержание марганца и железа, составило 9,78 % и 2,53 % соответственно (по химическому анализу исходной пробы, марганца 8,54 %, железа 2,34 % соответственно).

Сцелью определения возможности использования гравитационных процессов для обогащения исходной пробы выполнен фракционный анализ [5] путем расслоения машинных классов в растворе тяжелой жидкости М-45 на фракции плотностью, кг/м³: более 3000, -3000+2900, -2900+2800, -2800+2700 и менее 2700 (таблица 2).

Таблица 2.

Фракционный состав и распределение содержания марганца и железа при разделении машинных классов крупности на фракции различной плотности

Теоретически возможный баланс металлов при гравитационном обогащении и разделении по плотности 3000 кг/м³ приведен в таблице 3.

Таблица 3.

Теоретический баланс металлов при разделении по плотности 3000 кг/м³

Фракционным анализом установлено, что при разделении машинных классов крупностью -50+13 мм, -13+2,5 мм и -2,5+0,5 мм, по плотности 3000 кг/м³, общий выход тяжелой концентратной фракции, от суммарного класса -50+0,5 мм, в идеальных условиях, составил 20,68 % со средним содержанием марганца 34,21 % и железа 6,83 % при извлечении марганца 83,40 % и железа 58,15 %, отношение марганца к железу 5 т.е. выделяется марганцевый концентрат. Также результаты фракционного анализа показали, что для выделения более богатых фракций требуется плотность разделения больше чем 3000 кг/м³, которая может достигаться только в отсадочных машинах.

Таким образом, минеральный состав исходной пробы представлен следующими основными минералами: рудные – браунит, гематит, фриделит, гаусманит, родонит; нерудные – кальцит, кварц, каолинит, альбит. По результатам ситовых анализов и характера распределения марганца и железа по классам крупности определено, что оптимальными для гравитационного обогащения, являются машинные классы крупности -50+13 мм, -13+2,5 мм и -2,5+0,5мм.

Фракционным анализом установлено, что при разделении машинных классов крупностью  -50+13 мм, -13+2,5 мм и -2,5+0,5 мм, по плотности 3000 кг/м³, общий выход тяжелой концентратной фракции в идеальных условиях, от суммарного класса  -50+0,5 мм по пробе составил 20,68 % со средним содержанием марганца 34,21 % и железа 6,83 %, при извлечении марганца 83,40 % и железа 58,15 %, отношение марганца к железу 5 т.е. выделяется марганцевый концентрат.

Список литературы:

1. Абдыкирова Г.Ж., Дюсенова С.Б., Тойланбай Г.А., Рамазанова Ж.А. Обжиг-магнитное обогащение марганецсодержащего техногенного сырья // Обогащение руд. – 2017. – № 5. – С.54-58. https://doi.org/10.17580/or.2017.05.09.
2. Студенцов В.В., Клец А.Н. Керембекова Б.Ж. и др. Развитие марганцевой сырьевой базы Казахстана. Материалы научно-практической конференции КазИМС «Состояние разработки и проблемы внедрения прогрессивных технологий добычи и переработки рудного сырья». – Алматы. – 1995.
3. Карелин В.Г. Обогащение марганцевой руды с повышенным содержанием железа // Материалы Конгресса обогатителей стран СНГ. – Москва. – 2009.
4. Святов Б.А., Толымбеков М.Ж., Байсанов С.О. Становление и развитие марганцевой отрасли Казахстана. – Алматы. – 2002.
5. Леонов С.Б., Белькова О.Н. Исследование полезных ископаемых на обогатимость. – Москва. – 2001.