Размещено на http://www.allbest.ru/

Прогнозная оценка обогатимости бедных марганцевых руд Парнокского месторождения по результатам минеролого-технологических исследований

Содержание

• Введение
• 1. Расчет минимальной массы представительной пробы
• 2. Схема подготовки технологической пробы к минералого-технологическим исследованиям и технологическим испытаниям
• 3. Выбор и обоснование выбора методов анализа и способов технологического испытания
• 4. Количественная оценка "неизбежных" потерь при обогащении данного вида сырья
• 5. Расчет теоретически-возможных технологических показателей обогащения по предлагаемой технологической схеме
• 6. Оборудование для реализации предложенной схемы
• Заключение
• Список литературы

Введение

Современное развитие мирового производства металлов, химической продукции, твердого топлива характеризуется непрерывным ростом их объемов и качества в условиях повышения требований к охране окружающей среды и необходимости комплексного использования природных ресурсов.

С другой стороны, технологические свойства добываемого минерального сырья ухудшаются: снижается его качество, усложняется фазовый состав, текстура и структура. Добываемое сырье требует обогащения, причем по сложным комплексным технологиям, с использованием современного специального оборудования. В настоящее время на обогащение необходимо направлять все добываемые руды цветных металлов, 90% руд черных металлов, весь коксующийся и более половины энергетического угля, все горно-химическое сырье и значительную часть сырья для производства строительных материалов. Для создания современных эффективных технологий обогащения требуется глубокое изучение вещественного состава полезных ископаемых, их текстурно-структурных особенностей и технологических свойств [1].

Целью данного курсового проекта является прогнозная оценка обогатимости бедных марганцевых руд по результатам минеролого-технологических исследований.

Для минералого-технологического исследования предоставлена проба

отобранная на Парнокском месторождении и является представительной для бедных марганцевых руд участка Магнитный-1.

Отобранный материал по вещественному составу представляет собой глинистый материал с выветренным щебнем Mn-алевролитов.

Проба отобрана из рудного отвала, сформированного при опытно-промышленной добыче, из разных его мест.

1. Расчет минимальной массы представительной пробы

Некоторое предельное количество материала, в котором еще могут сохраниться все свойства исходного (опробуемого) материала, составляет минимальную массу пробы. Любая представительная средняя проба или проба, получаемая в любой стадии сокращения, должна иметь массу не меньше массы минимальной пробы.

Минимальная масса пробы зависит от следующих факторов:

· крупности и формы кусков;

· плотности минералов;

· равномерности распределения зерен извлекаемых компонентов в материале;

· содержания этих зерен;

· требуемой точности опробования.

Массу проб определяют по эмпирической формуле:

q= kd^б, кг

где d - диаметр максимальной частицы, мм; k и б - эмпирические коэффициенты, зависящие от однородности опробуемого материала, содержания в нем пенного компонента и его ценности.

Для руд Парнокского месторождения - бедных марганцевых руд, принимаем следующие эмпирические коэффициенты: k = 0,06; б = 1,8.

Получаем:

q = 0,06?30^1,8 = 27 кг.

Масса исходной пробы (330 кг) больше массы минимальной массы представительной пробы (27 кг), таким образом, данная проба является представительной для данного вида сырья. И подготовка пробы к дальнейшему технологическому исследованию начинается с перемешивания и последующего сокращения.

2. Схема подготовки технологической пробы к минералого-технологическим исследованиям и технологическим испытаниям

Схема рудоподготовки предусматривала в исходной руде отправить штуфы на анализ (определение текстуры, структуры минерального свойства). Исходный материал - 30мм перемешивался и квартовался. От него отбирались пробы для химического анализа (для составления пробы исходной руды) и ситового анализа. Ситовой анализ проводился по классам крупности +5, - 5+3, - 3+1, - 1+0.5, - 0.5+0.25, - 0.25+0.1, - 0.1+0.074, - 0.074+0.044, - 0.044 мм. Продукты ситового анализа направлялись на минералогический анализ. После чего был проведен отбор минералов от классов крупности для микрорентгеновского анализа.

От исходной пробы отбирался материал, предварительно квартовался. Часть пробы идет на проведение магнитных испытаний. А 23,75кг классифицировались по классам крупности, класс +3 идет в запас, а остальные направляются на отбор проб для проведения анализов (фазовый эмиссионный спектральный, рентгеновский и микрозондовый анализы).

Схема подготовки технологической пробы к испытаниям представлена на рис. 1.

3. Выбор и обоснование выбора методов анализа и способов технологического испытания

Под вещественным составом минерального сырья понимают его элементный, фазовый (минеральный, химический) и гранулометрический состав.

При разработке технологии обогащения минерального сырья необходимо глубокое изучение его вещественного состава. В цели и задачи исследования входило [1]:

· качественное и количественное определение химического и минерального состава изучаемого полезного ископаемого;

· выяснение его структуры (ассоциации минералов, характера выделения и крупности зерен рудных минералов) и распределения отдельных элементов по содержащим их минералам;

· определение состава извлекаемых минералов и характера связи их с сопутствующими минералами (изоморфные примеси, эмульсионные включения, адсорбционные соединения, поверхностные пленки и т.п.).

Для определения полного химического и минералогического состава исходной пробы, геометрических и морфологических характеристик зерен полезных минералов, распределения п/и по классам крупности, содержания их в продуктах обогащения, были использованы следующие анализы:

· элементный анализ

· химический анализ

· гранулометрический анализ

· рентгеноструктурный анализ

· микрорентгеновский анализ

· эмиссионный спектральный фазовый анализ

· минералогический анализ

· Для изучения элементного состава исследуемой руды был использован полуколичественный спектральный анализ.

Спектральный анализ - определение состава пробы, основанный на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, радиации, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. Он является первым этапом непосредственного исследования вещественного состава и позволяет быстро получить ориентировочные данные о содержании элемента в пробе. Метод заключается в сравнении спектров эталонной и исследуемой пробы, полученных спектрографом. На основании спектрального анализа устанавливается текстурная особенность руд и дается предварительное описание образцов. Преимущества данного метода - простота и невысокая стоимость анализа. Крупность пробы для исследования - 1+0,01 мм.

Результаты полуколичественного спектрального анализа пробы руды приведены в таблице 1.

По элементному составу (табл. 1) руда характеризуется повышенным содержанием железа, кремния и фосфора. Обращает внимание нахождение в этих рудах достаточно высоких концентраций цинка (1.18%) и свинца (0.25%), связанных с вхождением указанных элементов в состав псиломелана В результате микрорентгеновского анализа выяснилось, что последний содержит от 0.6-2.4% ZnO. В руде содержится <0.2 г/т Au, 1.84 г/т Ag. Полученные ранее данные о повышенном содержании этих элементов в пробе не подтвердились. Изучение тяжелых фракций расслоения эмиссионным спектральным фазовым анализом (Аполицкий В.Н., ВИМС) показало, что серебро присутствует в основном в самородной форме. Общее содержание марганца в пробе составляет 10.60%, или 13.69% в пересчете на MnO, из него собственно MnO - 0.93% и MnO₂ - 15.64%.

Таблица 1

Элементный состав исходной пробы

Элементы	Содержание, % весов.
SiO2	50.00
Al2O3	7.33
Fe2O3	10.30
FeO	0.1
TiO2	0.47
P2O5	1.00
MnO2	15.64
MnO	0.93
CaO	1.34
MgO	1.10
K2O	2.31
Na2O	0.09
CO2	0.05
Sобщ.	0.12
Zn	1.18
Pb	0.25
Ge	0.0002
Au	<0.2 г/т
Ag	1.84 г/т
H2O+	5.29
H2O---	2.11
Сумма	99.61
Анализ на Au производился нейтронно-активационным методом. Ag анализировалось атомно-абсорбционным методом

· Химический фазовый анализ основан на различном действии некоторых растворителей на минералы, в результате чего в установленных оптимальных условиях обработки руды или продуктов обогащения осуществляется избирательное растворение изучаемых минералов, а затем производится определение в растворе содержания соответствующего элемента. Анализ является количественным. Этот метод основан как на различии в степени растворения минералов, так и в скорости их растворения.

Зависимость селективности растворения от индивидуальных особенностей одного и того же минерала различных месторождений, а в ряде случаев различных типов руд одного и того же месторождения приводит к тому, что для каждого конкретного геологического объекта приходится разрабатывать свою методику, в лучшем случае - несколько модифицировать уже имеющуюся, используя общую схему [1].

В настоящее время разработано большое количество методов фазового химического анализа. Фазовый химический анализ широко применяют научно-исследовательские институты горнорудной промышленности и лаборатории обогатительных фабрик.

Высокая точность фазового анализа обусловлена возможностью обработки больших количеств анализируемого минерала при малом содержании определяемых минералов (обычно до 10-20 г, а в некоторых случаях до сотен граммов).

Продолжительность фазового химического анализа для большинства руд составляет от одного до трех дней, а в лабораториях обогатительных фабрик экспрессный анализ выполняется в течение одной смены.

Необходимая крупность пробы для исследования - 0,1 + 0 мм

· Гранулометрический анализ - комплекс операций разделения материала на классы крупности. Классы крупнее 0,074 (0,044) мм разделяются ситовым анализом, более тонкие - седиментационным.

Ситовый анализ - операция рассева материала на ситах. Для анализа применяют наборы сит, имеющих различную шкалу, характеризующуюся определенным модулем (отношением диаметров соседних сит). Для рассева крупных и средней крупности продуктов применяют сита с модулем 2 (например, средние сита с отверстиями 50, 25, 12, 6, 3 мм), а для рассева тонких продуктов - сита с модулем v2 или ⁴v2. Обычно рассев производится на наборе сит на ситовом анализаторе или вручную. Продолжительность просеивания на анализаторе 15 мин.

Проба для ситового анализа предварительно подвергается статическому отмучиванию для выделения шлама крупностью тоньше 20 или 30 мкм Обесшламленный материал высушивают и рассевают. Массу шламов (разность исходной массы и массы обесшламленного материала) прибавляют к массе нижнего продукта самого тонкого сита. Иногда отмывку шламов производят непосредственно на самом тонком сите.

Минимальная масса представительной пробы для ситового анализа (определение гранулометрического состава руды) зависит от размера кусков опробуемого материала. При опробовании руд наибольшее распространение получила формула Локонова:

q_гр = 0,02d² + 0,5d,

q_гр - минимальная масса пробы для ситового анализа, кг;

d - размер максимальных кусков, мм.

Масса необходимая для ситового анализа нашей пробы равна

для измельченной руды до крупности - 5 мм:

q_гр = 0,02?5² + 0,5?5 = 3 кг.

Гранулометрический состав исходной руды и распределение марганца, кремния и фосфора по классам крупности приведены в табл.3.

Таблица 3

Гранулометрический состав исходной руды Парнокского месторождения и распределение основных элементов по классам крупности, %

Класс	Выход,	Содержание	Распределение
крупности, мм		Mn	SiO2	Fe	P	Mn	SiO2	Fe	P
+5	2,67	21,25	64,7	6,52	0,17	6,51	3,11	2,66	1,12
-5+3	1,21	4,91	75,7	7,97	0,15	0,68	1,65	1,47	2,98
-3+1	2,79	9,45	58,3	6,86	0,41	3,03	2,93	2,92	2,82
-1+0.5	9, 19	13,47	49,5	5,82	0,44	14,21	8,2	8,17	9,97
-0.5+0.25	6,62	10,6	49,1	7	0,44	8,05	5,86	7,08	16,32
-0.25+0.1	11,67	9,04	52,4	7,49	0,44	12,11	11,02	13,36	0,09
-0.1+0.074	3,55	5,17	61,1	6,69	0,35	2,11	3,91	3,63	3,06
-0.074+0.044	7	4,5	69,1	5,24	0,29	3,62	8,72	5,61	5
-0.044	55,3	7,83	54,8	6,52	0,43	49,69	54,61	55,1	58,63
Исходная руда	100	8,713547	55,49503	6,544111	0,405606	100	100	100	100

Полученные классы направлялись на минералогический анализ.

· Фазовый эмиссионный спектральный анализ эффективен на этапе диагностики минеральных фаз, образуемых тем или иным элементом, особенно в случаях, недоступных оптической микроскопии, когда содержание элемента низко, а степень его рассеяния в матрице горной породы высока. Метод основан на "многоступенчатой” дискретной эмиссии одного и того же элемента в том случае, когда он входит в состав нескольких различных по составу соединений (фаз), одновременно содержащихся в анализируемой пробе горной породы, руды или концентрата, и в каждом из них ассоциирует с различными минералообразующими элементами.

Использование того или иного метода при количественной оценке содержаний минералов определяется особенностями минерального состава анализируемого объекта: содержанием, структурным состоянием минералов, размером их зерен, степенью проявления наложенных процессов и т.д.

В случае нахождения элемента в одном минерале применяются пересчеты результатов элементных определений на минеральный состав.

· Микрозондовый (микрорентгеноспектральный) анализ

Принцип действия микрозонда следующий: генерируется пучок электронов, который собирается электромагнитными линзами в узкий пучок - электронный зонд. Попадая в образец, электроны выбивают электроны с оболочек атомов вещества, и вызывают рентгеновское излучение. Каждый элемент излучает на характерном для него наборе частот, и может быть по нему идентифицирован. Концентрации элементов определяются по интенсивности излучения.

Подготовка образцов: для выполнения качественного микрозондового анализа поверхность образца должна быть отполирована и очищена. Неровности приводят к нетипичному рассеиванию рентгеновских лучей и значительным ошибкам в определении концентрации элементов. Для того чтобы на поверхности образца не накапливался заряд, на него напыляют тонкую токопроводящую пленку, обычно углерод или золото.

Ограничения метода:

Невозможно определить различные валентные состояния атомов. В последние годы появились методики разделения пиков S2-S6+ (сульфидной и сульфатной серы), Fe2+ и Fe3+. Пока эти методики недостаточно отлажены для рутинного применения.

Не определяются самые легкие элементы, с атомной массой меньше углерода. Современные приборы уже позволяют определять элементы, начиная с Бора.

Высокий предел обнаружения, можно определить концентрации элементов не ниже 0.05%. Порог обнаружения зависит от силы тока и времени накопления. Современные приборы позволяют понизить порог обнаружения до 10-50 ppm.

Имеющийся в распоряжении группы электронный микрозонд Cameca SX-50 снабжен тремя волновыми спектрометрами, что позволяет проводить качественный и количественный анализы на все элементы периодической системы Д.И. Менделеева, начиная с бора (Z = 5). Принцип работы электронного микрозонда состоит в регистрации и определении интенсивности характеристического рентгеновского излучения элементов, генерируемого при взаимодействии ускоренных электронов зонда с атомами мишени (исследуемого образца). Метод не является деструктивным, что особенно важно при анализе ценных образцов и природных драгоценных камней. Состав индивидуальных минеральных фаз, а также вариации в составе отдельных исследуемых зерен могут быть определены с пространственным разрешением 1,5-2,5 мкм. Сканирование электронным зондом позволяет получать увеличенные (до 50000Х) изображения поверхности образца во вторичных и отраженных электронах и характеристических рентгеновских лучах. Дополнительное програмное обеспечение позволяет проводить анализ изображений с целью получения информации о количественном содержании минеральных фаз, их морфометрических характеристиках и др., а также использовать систему Internet для передачи аналитических данных и изображений.

Рентгеновский структурный анализ, методы исследования структуры вещества по распределению в пространстве и интенсивностям рассеянного на анализируемом объекте рентгеновского излучения. Р. с. а. наряду с нейтронографией и электронографией является дифракционным структурным методом; в его основе лежит взаимодействие рентгеновского излучения с электронами вещества, в результате которого возникает дифракция рентгеновских лучей. Дифракционная картина зависит от длины волны используемых рентгеновских лучей и строения объекта. Для исследования атомной структуры применяют излучение с длиной волны ~1, т.е. порядка размеров атомов. Методами Р. с. а. изучают металлы, сплавы, минералы, неорганические и органические соединения, полимеры, аморфные материалы, жидкости и газы, молекулы белков, нуклеиновых кислот и т.д. Наиболее успешно Р. с. а. применяют для установления атомной структуры кристаллических тел. Это обусловлено тем, что кристаллы обладают строгой периодичностью строения и представляют собой созданную самой природой дифракционную решётку для рентгеновских лучей.

Экспериментальные методы Р. с. а. Для создания условий дифракции и регистрации излучения служат рентгеновские камеры и рентгеновские дифрактометры. Рассеянное рентгеновское излучение в них фиксируется на фотоплёнке или измеряется детекторами ядерных излучений. В зависимости от состояния исследуемого образца и его свойств, а также от характера и объёма информации, которую необходимо получить, применяют различные методы Р. с. а. Монокристаллы, отбираемые для исследования атомной структуры, должны иметь размеры ~ 0,1 мм и по возможности обладать совершенной структурой. Исследованием дефектов в сравнительно крупных почти совершенных кристаллах занимается рентгеновская топография, которую иногда относят к Р. с. а. [2]

Таблица 2

Примерный минеральный состав руды, % масс.

Минералы	Содержание, %
Кварц	40
Глинистые минералы (серицит, гидрослюды, каолинит	20
Гидроокислы Mn	20
Гидроокислы и оксиды железа	15
Хлорит	3
Прочие (пол. шпат, пирит и др.)	2

Среднее расчетное содержание в технологической пробе полезного ископаемого:

Mn - 12.5%; Fe - 7.0%, P - 0.2%, SiO₂ - 25.0%.

Общий вес технологической пробы - 380 кг, максимальный размер кусков - 30 мм.

Щебенистая часть, составляющая не более 10% объема пробы, состоит из обломков кремнистых и глинисто-кремнистых пород, имеющих массивную и микрослоистую структуру. Более тонкий материал, слагающий пробу, кроме обломков вышеуказанных пород содержит серицит, гидрослюду, обломочные зерна кварца, кислородные соединения марганца и железа.

Рудное вещество характеризуется различными формами выделения. Оно отмечается в виде:

1) скоплений гидрооксидов марганца, оксидов и гидрооксидов железа, пигментирующих обломки кремнистых пород (рис. 1,2);

2) тонких чешуек гидроокислов марганца в глинистой массе (рис. 3,4);

3) рыхлых (сажистых) образований;

4) достаточно плотных, сложенных соединениями марганца и, реже, железа, обломков размером до 1-3 мм (рис. 5).

Рудные минералы, слагающие пробу, представлены псиломеланом, вернадитом, рансьеитом, тодорокитом, гетитом. Кроме того, в рудах присутствуют гидрогетит, гематит, маггемитизированный магнетит. Из нерудных минералов наибольшее распространение имеют кварц, серицит и гидрослюда, в резко подчиненном количестве присутствуют хлорит, каолинит.

Псиломелан является одним из главных рудных минералов. Он совместно с вернадитом слагает глиноподобные массы шоколадно-бурого цвета.

В тесной ассоциации с ними отмечаются рансьеит и гидрогетит. Присутствие псиломелана и вернадита в пробе подтверждается данными рентгеноструктурного анализа. На рентгенограммах эти минералы дают различные диффузные рефлексы в области 1.575-1.642; 2.17-2.18; 2.395-2.45; 4.7; 7, свидетельствующие об их высокой дисперсности (рис.2).

Псиломелан отмечается также в виде редкой вкрапленности, прожилков, пятен в обломках кремнистых пород. В этом случае минерал характеризуется криптокристаллическим строением, высокой отражательной способностью, отсутствием двуотражения и анизотропии.

Кроме того, псиломелан слагает обломки размером до 1-3 мм, являющиеся фрагментами почковидных образований (рис.5). Их отличительной особенностью является черный цвет, концентрически зональное строение, обусловленное чередованием тончайших (0.02-0.15 мм), в различной степени раскристаллизованных зонок. В этих образованиях отмечается тесная ассоциация псиломелана с рансьеитом и тодорокитом. Формирование последних двух минеральных фаз происходило несколько ранее псиломелана, являющегося, очевидно, самым поздним минералом, возникшим в зоне окисления.

Рансьеит не имеет широкого распространения в исследуемом материале. На его долю приходится порядка 10-15% от общего количества рудных минералов, слагающих пробу. Отмечаются две формы выделения данного минерала. В одном случае он в виде мельчайших частичек в ассоциации с рентгеноморфным псиломеланом и вернадитом входит в состав рыхлых глиноподобных масс. В другом - так же как и псиломелан, слагает фрагменты почковидных образований (рис. 6). В этом случае он представлен агрегатами тонкопластинчатых и тонковолокнистых с грубой трещиноватостью зерен.

Благодаря кристалличности минерал обнаруживает отчетливое двуотражение и заметные эффекты анизотропии. Тщательно отобранный под бинокулярной лупой и подвергнутый рентгеновскому анализу рансьеит дал типичные для данного минерала отражения: 1.42; 1.62; 1.79; 2.23; 2.45; 3.6; 7.3.

Рис. 1. Пигментация обломков кремнистых пород гидроксидами марганца, оксидами и гидроксидами железа.

Рис. 2. Скопления гидроксидов марганца, оксидов и гидроксидов железа

Рис.3. Тонкие чешуйки гидроксидов марганца в глинистой массе

Рис. 4. Тонкие чешуйки гидроксидов марганца в глинистой массе (слабосвязаны).

Рис. 5. Плотные, сложенные соединениями марганца и, реже, железа, обломков (фрагментов почковидных образований) размером до 1-3 мм

Рис. 7.

Тодорокит имеет весьма ограниченное распространение. Он слагает единичные фрагменты почковидных образований (рис.7) и встречается в тесной ассоциации с рансьеитом и псиломеланом. Тодорокит обычно встречается в виде лучистых, перистых, розеточных образований. Под микроскопом минерал характеризуется серым цветом и невысокой отражательной способностью. Агрегаты тодорокита имеют заметное в воздухе двуотражение, достаточно сильную анизотропию в желтовато-бурых тонах.

Гетит, гидрогетит, гематит имеют достаточно широкое распространение и характеризуются многообразием форм выделения. В одних случаях они совместно с псиломеланом и вернадитом слагают слабосвязные округлые образования размером до 1-3 мм, имеющие желтовато-оранжевый цвет. В других случаях - пигментируют обломки кремнисто-глинистых пород. Кроме того, достаточно часто можно наблюдать развитие гетита и гидрогетита по гематиту, который отмечается в глинистой массе в виде единичных обломков размером до 1-3 мм.

Магнетит - присутствует в пробе в незначительном количестве. В виде единичных, характеризующихся хорошей кристалличностью, зерен он отмечается в обломках глинисто-кремнистых пород. Размеры этих зерен колеблются от 0.06 до 0.4 мм. Кроме того, магнетит наблюдается в виде неправильной формы зерен, обломков (0.06-0.6 мм), погруженных в рыхлую глинистую массу. Он находится в тесной ассоциации со вторичными, возникшими при окислении, маггемитом и мартитом.

Пирит - отмечается в виде единичных, мельчайших (не превышающих 0.01 мм) выделений в обломках кремнистых и глинисто-кремнистых пород.

Кварц - наиболее распространенный нерудный минерал. На его долю приходится порядка 40% от общего количества минералов, слагающих пробу. Чаще всего он представлен агрегатами мельчайших зерен кварца округлой и ксеноморфной формы размером 0.02-0.07 мм. На фоне основной микрозернистой массы выделяются гнездовидные скопления более крупных (0.1-0.2 мм) зерен кварца. Агрегаты зерен описываемого минерала в той или иной степени обогащены рудным компонентом - гидроокислами и окислами железа и марганца, благодаря чему часто приобретают различные оттенки желтовато-бурого цвета. Нередко от скоплений зерен кварца остаются лишь реликты.

Глинистые минералы - серицит и гидрослюда - являются одними из главных нерудных компонентов исследуемой пробы. Основная их часть, представленная тонкочешуйчатым материалом, наблюдается в смеси с минералами марганца (вернадитом и псиломеланом) и железа (гидрогетитом). Кроме того, эти минералы являются основными компонентами, слагающими обломки глинистых микрослоистых пород.

Хлорит - не имеет сколько-нибудь существенного значения в балансе марганцевых руд. Он установлен в единичных обломках, погруженных в глинистую массу. Характеризуется коричневато-желтым цветом и мелкочешуйчатым, спутанно-волокнистым строением. Размер чешуек не превышает сотые доли миллиметра.

По физическому состоянию (твердости, плотности, цвету) слагающего пробу материала, а также по соотношению минеральных фаз, входящих в ее состав, можно выделить несколько составляющих, в той или иной степени обогащенных соединениями марганца:

1) обломки кремнистых и глинисто-кремнистых пород, содержащие гидрооксиды марганца (псиломелан, вернадит), гидрооксиды и оксиды железа (гидрогетит, гематит, магнетит);

2) слабосвязанные образования шоколадно-бурого цвета, состоящие, по данным рентгеноструктурного анализа (п/к), из смеси рансьеита (10%), псиломелана+вернадита (70%), кварца (6-8%), гидрогетита (10%), гематита (3%), глинистых минералов;

3) слабосвязанные образования желтовато-оранжевого цвета, в состав которых входит псиломелан+вернадит (5%), гидрогетит (80%), гематит (10%), глинистые минералы;

4) фрагменты (до 1-3 мм) почковидных образований, представленных достаточно плотными, имеющими черный цвет, скоплениями гидроокислов марганца, имеющие колломорфное строение. Они сложены в основном псиломеланом, реже - рансьеитом и изредка - тодорокитом;

5) тонкая глинистая фракция, состоящая из рансьеита (4-5%), кварца (5%), гидрослюды, серицита (90%), каолинита (1-2%).

Кремнистые и глинисто-кремнистые породы представляют собой смесь силикатов (кварц), алюмосиликатов (гидрослюды) и продуктов их разрушения (серицит). Связующими компонентами в этой смеси выступают серицит, гидрослюды, а также гидроокислы марганца и железа (псиломелан, гидрогетит, гематит, маггемит). Гидроокислы марганца и железа в кремнистых породах находятся как в виде скоплений отдельных минеральных частиц (микронников), так и развиваются по поверхности зерен кварца и гидрослюд, пропитывая и пигментируя их (рис.1). Выделения марганцевых минералов в кремнистых породах представлены скрытокристаллическими и сажистыми скоплениями микронных частиц, бляшками и пленками на поверхности зерен кварца, гидрослюд и серицита.80% от всей массы этих выделений составляют выделения площадью менее 0.8 кв. мм (рис.1, прил.1). Кварц в кремнистых породах представлен отдельными зернами и гнездовидными агрегатами зерен.80.7% от всей массы зерен кварца составляют мельчайшие зерна площадью менее 2.4 кв. мм (рис.1, прил.2).

Рыхлые глиноподобные (сажистые) образования являются смесью марганцевых железосодержащих, глинистых минералов и кварца (рис.4). Смесь слабосвязанная; марганцевые минералы, присутствующие в ней в большом количестве (10% рансьеита, 70% псиломелана+ вернадита), на 53.56% представлены выделениями площадью менее 0.12 кв. мм, на 29.23% выделениями площадью 0.12-0.4 кв. мм. Максимальная площадь выделений марганцевых минералов достигает 0.92 кв. мм, и доля таких выделений от общей массы марганцевых минералов, входящих в рыхлые глиноподобные образования, составляет только 2.13% (рис. 4, прил. 3).

Таблица 4

Результаты гравитационного анализа классов крупности руды Парнокского месторождения, %

Классы крупности	Выход от	Выход от	Содержание	Распределение
(мм) и фракции	опыта,%	Исход.,%
плотности (г/см3)			Mn	SiO2	Fe	P	Mn	SiO2	Fe	P
-1+0.5	100	9, 19	13,47	49,5	5,82	0,44	100	100	100	100
3.3	3,58	0,329002	0,83	34,91	35,54	0,32	0,22	2,52	21,86	18,91
2.7-3.3	28,06	2,578714	22,05	27	9,8	0,76	45,93	15,31	47,25	48,47
2.7	68,36	6,282284	10,61	59,5	2,63	0,21	53,85	82,17	30,89	32,63
-0.5+0.25	100	6,62	10,6	49,1	7	0,44	100	100	100	100
3.3	11,15	0,73813	1,05	12,27	33,32	1,13	1,1	2,79	53,07	28,7
2.7-3.3	22,3	1,47626	20,42	32	7,42	0,81	42,96	14,53	23,64	41,05
2.7	66,55	4,40561	8,91	61	2,45	0,2	55,94	82,68	23,69	30,25
-0.25+0.1	100	11,67	9,04	52,4	7,49	0,44	100	100	100	100
3.3	8,35	0,974445	1,39	17,63	41,65	1,34	1,28	2,81	46,43	25,52
2.7-3.3	19,32	2,254644	19,61	24	10,92	0,91	41,91	8,85	28,17	39,96
2.7	72,33	8,440911	7,1	64	2,63	0,21	56,81	88,34	25,4	34,52
-0.1+0.074	100	3,55	5,17	61,1	6,69	0,35	100	100	100	100
3.3	10,58	0,37559	5,05	19,8	36,14	1	10,33	3,43	57,15	30,37
2.7-3.3	15,8	0,5609	14,71	34,75	10,64	0,89	44,96	8,99	25,13	40,18
2.7	73,62	2,61351	3,14	72,69	1,61	0,14	44,71	87,58	17,72	29,45
-0.074+0.044		7	4,5	69,1	5,24	0,29	3,62	8,72	5,61	5
-0.044		55,3	7,83	54,8	6,52	0,43	49,69	54,61	55,1	58,63
Исходная руда		100	8,71	55,5	6,54	0,41	100	100	100	100

Таблица 5

Соотношение фракций различной степени магнитности в общем магнитном продукте (по классам крупности)

Классы крупности, мм	-3+1	-1+0.5	-0.5+0.25	-0.25+0.1	-0.1+0.074
Выход суммарный магн. фр., %, в т. ч.	5.67	7.67	4.33	5.93	6.00
Выход слабомагн. фр.	3.64	7.05	3.94	5.63	3.02
Выход среднемагн. фр.	0.70	0.35	0.22	0.15	1.78
Выход сильномагн. фр.	1.33	0.27	0.17	0.15	1.20

Приведенные в табл. 5 данные указывают на низкий выход магнитной фракции, которые колеблется от 4.33 до 7.67%.

Разделение магнитной фракции на слабомагнитную, среднемагнитную и сильномагнитную показало существенное преобладание первой.

Минералогическим анализом немагнитных фракций установлено, что они идентичны по составу и представлены:

1) обломками массивных и микрослоистых кремнистых и глинисто-кремнистых пород;

2) сростками указанных пород с гидроокислами Mn, оксидами и гидрооксидами Fe;

3) единичными сростками гидроокислов Mn с кварцем;

4) единичными слабосвязными образованиями оранжево-желтого цвета (с минералами Fe).

Состав магнитных фракций по данным минералогического анализа следующий:

а) слабомагнитная

слабосвязные образования шоколадно-бурого цвета (по составу преимущественно псиломелан-вернадитовые);

фрагменты почкообразных скоплений гидроокислов Mn (псиломелана, тодорокита и рансьеита);

единичные слабосвязные образования оранжево-желтого цвета (преимущественно гетит-гидрогетитовые);

единичные обломки кремнистых пород;

б) средней магнитности

слабосвязные образования оранжево-желтого цвета;

обломки кремнистых пород, обогащенные гематитом, гидрогетитом;

оксиды Mn представленные псиломеланом, тодорокитом, рансьеитом, и слабосвязные образования шоколадно-бурого цвета (смесь вернадита, псиломелана, рансьеита и глинистых минералов);

в) сильномагнитная

сростки маггемитизированного магнетита с гематитом и гидрогетитом;

сростки гематита с кварцем.

В табл.6 представлены сводные результаты магнитного анализа классов крупности - 3+0 мм пробы бедной руды Парнокского месторождения.

Таблица 6

Результаты магнитного анализа руды Парнокского месторождения по классам крупности, %

Наименование продуктов	Выход Выход от опыта, от исх, % %	Mn	SiO2	P	Fe
		Содерж.	извлеч. извлеч. от опыта от исх	содерж.	извлеч.	содерж.	извлеч.	содерж.	Извлеч.
Класс - 3+1 мм	100 2,79	9,45	100	58,3	100	0,41	100	6,86	100
Магн. фр.	5,67 0,16	10,28	6,17 0,17	33,34497	3,24	1,241834	17,17	15,17834	12,55
Немагн. фр.	94,33 2,63	9,40011	93,83 2,62	59,8	96,76	0,36	82,83	6,36	87,45
Класс - 1+0.5 мм	100 9, 19	13,47	100	49,5	100	0,44	100	5,82	100
Магн. фр.	7,67 0,7	14,31265	8,15 0,74	31,44329	4,87	1,282647	22,36	15, 20949	20,04
Немагн. фр.	92,33 8,49	13,4	91,85 9,45	51	95,13	0,37	77,64	5,04	79,96
Класс - 0.5+0.25 мм	100 5,62	10,6	100	49,1	100	0,44	100	7	100
Магн. фр.	4,33 0,29	12,25	5,00 0,78	35,84319	3,16	2, 207575	21,72	26,88522	16,63
Немагн. фр.	95,67 5,33	10,52532	95,00 6,29	49,7	96,84	0,36	78,28	6,1	83,38
Класс - 0.25+0.1 мм	100 11,67	9,04	100	52,4	100	0,44	100	7,49	100
Магн. фр.	5,93 0,69	12,21268	8,00 0,93	19,08685	2,16	0,757268	10,21	18,43575	14,60
Немагн. фр.	94,07 10,98	8,84	92,00 11,74	54,5	97,84	0,42	89,79	6,8	85,40
Класс - 0.1+0.074 мм	100 3,55	5,17	100	61,1	100	0,35	100	6,69	100
Магн. фр.	6 0,213	6,02	7,00 0,25	18,8	1,85	0,506667	8,69	26,9	24,13
Немагн. фр.	94 3,34	5,115745	93,00 4,31	63,8	98,15	0,34	91,31	5,4	75,87
Класс - 0.074+0.044 мм	100 6,99	4,5	100	69,1	100	0,288354	100	5,24	100
Магн. фр., 2 А	17,06 1, 19	14,02438	53,17 3,71	33,62	8,30	0,52368	30,98	13,61	44,31
Магн. фр., 3 А	11,91 0,83	6,164224	16,32 1,58	57,76	9,96	0,423308	17,48	8,6	19,55
Магн. фр., 5 А	5,88 0,41	9,463168	12,37 0,86	40,82	3,47	0,510588	10,41	13,97	15,68
Магн. фр., 10 А	3,38 0,24	3,02	2,27 0,16	70,4	3,44	0,318572	3,73	3,89	2,51
Немагн. фр., 10 А	61,76 4,32	1,157336	15,87 1,11	83,72001	74,83	0,17456	37,39	1,523569	17,96
Класс - 0.044+0 мм	100 55,3	7,83	100	54,8	100	0,43	100	6,52	100
Магн. фр.	5,88 3,25	8,46	6,35 3,51	41,16	4,42	0,52	7,11	15,9	14,34
Немагн. фр.	94,12 52,05	7,790642	93,65 51,79	55,65214	95,58	0,424377	92,89	5,933999	85,66

Таблица 7

Результаты магнитного обогащения класса крупности + 5 мм руды Парнокского месторождения, %

Продукт	Выход	Содержание	Извлечение
	От руды	Mn	SiO2	Fe	Mn	SiO2	Fe
Концентрат	0,89	38,75	25,4	7,8	3,75	0,4	1,06
Хвосты	1,78	12,51	77,34	5,88	2,76	2,71	1,6
Исх. продукт +5 мм	2,67	21,26	64,7	6,52	6,51	3,11	2,66

Таблица 9

Результаты обогащения шламовой (отмытой) части исходной руды по магнитно-гравитационной схеме, %

Название Продукта	Выход от операции	Mn	SiO2	Fe
		содерж.	извлечен.	содерж.	извлечен.	Содерж.	Извлечен.
Магн. фр.	9,5	11,81	11,70299	29,25	5,455906	18,48	29,96334
Конц. стола	24	7,75	19,40154	62,5	29,45158	2,7	11,05961
Шламы	5,1	10,32	5,490009	40,62	4,067499	7,56	6,580465
Хвосты	61,4	9,9	63,40547	50,62	61,02501	5	52,39659
Исх. продукт	100	9,58687	100	50,93105	100	5,85916	100

4. Количественная оценка "неизбежных" потерь при обогащении данного вида сырья

Потери марганца связаны с тонкодисперсным включением марганца в различные минеральные формы, со взаимным срастанием ценных минералов с минералами пустой породы, с соотношением содержания ценного минерала и минералов пустой породы и т.д.

Также потери марганца связаны со шламами магнитно-гравитационной схемы обогащения мелкого класса. Потери со шламами составляет 10,32%.

5. Расчет теоретически-возможных технологических показателей обогащения по предлагаемой технологической схеме

На основании проведенных анализов и технологических испытаний, можно предложить следующую схему обогащения руды Парнокского месторождения.

Исходная руда, крупностью - 30+0мм, поступает на классификацию по классам крупности - 30+5, - 3+1, - 1+0,5, - 0,5+0,25, - 0,25+0,1, - 0,1+0,074, - 0,074+0,044, - 0,044+0 мм. Класс +5мм поступает на магнитное обогащение. Классы - 3+1, - 1+0,5, - 0,5+0,25, - 0,25+0,1, - 0,1+0,074 мм тоже поступает на магнитное обогащение. Классы 0,074+0,044, - 0,044+0 мм поступают на магнитно-гравитационное обогащение.

Итого общее извлечение марганца в концентрат - 48,75 %, а в хвостах соответственно остается 51,25 %.

6. Оборудование для реализации предложенной схемы

Технологическая схема обогащения бедных марганцевых руд представляет собой следующее: исходная руда крупностью - 30+0 мм поступает на классификацию с разделением на 8 классов, крупный класс +5 мм отправляется на магнитное обогащение в сильно магнитное поле. Для магнитного обогащения принято использовать следующее оборудование: волковые сепараторы 5СВК, ЭРМ-2, ЭРМ-3 и ЭРМ-4 при напряжении магнитного поля на зубце в рабочем зазоре (10-15) * 10³.

Класс крупности - 3 +0,074 мм отправляется на магнитное обогащение в сильном магнитном поле, рекомендуется использовать мокрый роликовый магнитный сепаратор в разработке Механобр с верхней подачей материала СЭ-127.

Класс крупности - 0,074 +0 отправляется в тоже магнитное обогащение на мокрых роликовых магнитных сепараторах в разработке Механобра. Немагнитная фракция отправляется на доводку в отсадочных машинах типа ОМТМ-3.

Заключение

Для исследования обогатимости бедной марганцевой руды Парнокского месторождения, проба была подвергнута элементному, химическому, гранулометрическому, минеральному, рентгеноструктурному, микрорентгеновскому и фазовому эмиссионному спектральному анализам. По результатам анализа были определены крупность, форма, качество ценного компонента. Так же была предложена принципиальная технологическая схема обогащения бедной марганцевой руды Парнокского месторождения. По данной схеме могут быть получены следующие технологические показатели Mn_конц. = 48,75 %, Mn_хв = 52,25 %

Данные, полученные по схеме являются теоретическими, для их подтверждения необходимо проведение полупромышленных и промышленных испытаний.

марганцевая руда месторождение спектральный

Список литературы

1. Е.Л. Чантурия "Исследование обогатимости полезных ископаемых". Часть 1. - М.: Издательство МГГУ, 2012 г.

2.Г.С. Жданов "Основы рентгеноструктурного анализа", М. - Л., 1940г.

3.С.И. Митрофанов, Л.А. Барский, В.Д. Самыгин "Исследование полезных ископаемых на обогатимость" - М.: Недра, 2014 г.

4. Технологическая оценка минерального сырья. Опробование месторождений. Характеристика сырья: Справочник под редакцией П. Е Остапенко. - М.: Недра, 1990г.

5. Малахов Г.М., Головко Л.К., Гражданцев И.И. "Совершенствование методов добычи и обогащения марганцевых руд" - М., Недра, 2010г.

6. Урванцев В.П., Остроухов И. И, Логивинов В.П. "Добыча, переработка и использование марганцевых руд" - М., Недра, 1980г.

Размещено на Allbest.ru