22 Февраль 2018

 

А.Д. ЕГОРОВ, д-р истор. наук, профессор, Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

 

Месторождение кварцевых песков Ушинское (Рязанская обл.) детально изучено с точки зрения минерального состава, для него разработана технология обогащения полезного ископаемого [2].

Целью настоящего исследования является выбор оборудования для эффективной магнитной сепарации. Для этого магнитная сепарация одних и тех же продуктов проводилась в сепараторах разных марок –МБСОУ-164/200, СМВИ (российского производства) и сепараторе типа СМРС (украинского производства).

Магнитной сепарации подвергались: – рабочая фракция (– 0,8 мм), полученная сухим рассевом исходных песков по зерну 0,8 мм; – зернистая фракция (– 0,8 мм + 0,1 мм), полученная после промывки рабочей фракции;

– концентрат (- 0,8 мм + 0,1 мм) после интенсивной оттирки зернистой фракции в оттирочной машине И1.

После этого определялся состав хвостов магнитной сепарации.

Минералогический анализ магнитных фракций выполнялся с помощью оптического микроскопа МБС-9. Для этого магнитные фракции рассевались по крупности: +0,5; +0,25; +0,1; –0,1 мм. Из каждой фракции отбиралось не менее 100 зерен для подсчета минералов линейным способом. При минералогическом анализе было выделено более 30 минералов и разновидностей пород.

Развернутый анализ легкой, тяжелой и магнитных фракций кварцевых песков Ушинского месторождения приведен в [4]. Детальный анализ проведен на материале пробы Rp-6, наиболее засоренной железосодержащими минералами. Магнитная фракция пробы Rp-6 в основном сложена кварцем с мельчайшими чешуйками биотита, глауконитом разных генераций и ожелезненным кварцем из алевропесчаников с железистым цементом. Содержание магнитной фракции в пересчете на пробу для различных продуктов обогащения, полученных на различных сепараторах, колеблется от 0,42 до 2,8%.

Для доведения кварцевого песка до требований ГОСТ 22551–77* по содержанию железа магнитная сепарация проводилась на каждом аппарате дважды или трижды (табл. 1).

ni-1

Хвосты магнитной сепарации первой стадии далее названы «магнитная фракция 1», хвосты второй стадии – «магнитная фракция 2», хвосты третьей стадии – «магнитная фракция 3». Немагнитные фракции, полученные из концентрата после интенсивной оттирки, удовлетворяют требованиям ГОСТ 22551–77* «Песок кварцевый, молотые песчаник, кварц и жильный кварц для стекольной промышленности» по содержанию железа на бесцветное стекло (Fe2O3 < 0,03%). Так как химический состав не определяет минерального (вещественного) состава магнитных и немагнитных продуктов, с целью определения критериев выбора обогатительного оборудования был проведен минералогический анализ магнитных фракций. При этом выявлены изменения в их минеральном составе, обусловленные влиянием различных обогатительных процессов и различного оборудования. На сепараторе МБСОУ-164/200 испытывались: проба рабочей фракции –0,8 мм кварцевого песка и проба концентрата после интенсивной оттирки фракции –0,8 +0,1 мм. Каждая проба подвергалась магнитной сепарации дважды.

На магнитном сепараторе СМВИ испытывались: зернистая фракция и концентрат после интенсивной оттирки. Каждая проба подвергалась магнитной сепарации трижды с проведением минералогического анализа магнитных фракций всех стадий сепарации. Минеральный состав хвостов магнитной сепарации зернистой фракции (табл. 2 и рисунок) сходен с таковым рабочей фракции, хотя магнитные фракции, полученные при сепарации зернистой фракции, характеризуются несколько более пестрым составом, чем аналогичные продукты рабочей фракции.

Магнитная фракция 1 состоит более чем наполовину из зерен глауконита и глауконитовых пород. Другой составляющей для этого продукта являются зерна кварца с мельчайшими чешуйками биотита, их содержание растет по мере уменьшения размера зерна от 20 до 30%.  В магнитных фракциях 2 и 3 прослеживается увеличение доли кварца с включениями биотита (до 50%), обломков алевропесчаника с железистым цементом (до 10–15%) и уменьшение доли глауконита (в магнитной фракции 2 до 25%, а в магнитной фракции 3 до 10%). Также в магнитной фракции 2 увеличивается содержание биотита до 8–10% и зерен микрокварцитов с гематитом до 15%.  В магнитной фракции 3 содержание этих минеральных форм уменьшается до 5 и 7% соответственно. Таким образом, первая стадия сепарации извлекает в основном глауконит, а последующие стадии – в большей степени кварц с включениями биотита.

Зерна глауконита (твердость 2–3) при оттирке измельчаются зернами кварца (твердость 7) и уходят со шламами. Поэтому минеральный состав хвостов магнитной сепарации после оттирки характеризуется почти полным отсутствием глауконита и глауконитсодержащих пород (табл. 2 и рис. 1). Главными минералами хвостов оттертой пробы являются кварц с мельчайшими чешуйками биотита и кварц из песчаников с железистым цементом. Суммарное содержание этих компонентов увеличивается в хвостах второй стадии сепарации до 35–45%, а в хвостах третьей стадии – даже до 50–60%. При этом на первой стадии сепарации выделяется большое количество граната (до 40% зерен крупностью –0,25 +0,1 мм) и микрокварцитов с гематитом (до 10%).

На магнитном сепараторе типа СМРС были исследованы зернистая фракция и концентрат после интенсивной оттирки.

Магнитная фракция этой серии опытов содержит 20% кварца с мельчайшими чешуйками биотита и 60% глауконита. На 2-й стадии соотношение этих минералов меняется, а глауконит и обломки глауконитсодержащих пород составляют около 7%. Содержание кварца с чешуйками биотита составляет более 56%, кварца из песчаников с железистым цементом и обломков этих пород более 21%.

При сравнении магнитных фракций, полученных на сепараторе типа СМРС, и таких же продуктов, полученных на сепараторах МБСОУ и СМВИ, видно, что они сильно отличаются друг от друга. Суммарный выход на пробу глауконита по двум стадиям сепарации составляет для всех трех аппаратов около 0,6%, а суммарный выход кварца с чешуйками биотита для сепараторов МБСОУ и СМВИ практически вчетверо (0,2%) меньше, чем для СМРС (0,8%).

Хвосты магнитной сепарации концентрата после интенсивной оттирки (табл. 2), исследованные на магнитном сепараторе типа СМРС, содержат еще больше кварцевых составляющих, чем аналогичные продукты, полученные на сепараторе СМВИ. Суммарный выход глауконита(после двух стадий обогащения) на сепараторе СМРС несколько выше, чем на СМВИ (0,022 и 0,013% соответственно). Но при этом суммарный выход кварцевых составляющих (кварца с чешуйками биотита, кварца из железистых песчаников и обломков этих пород, а также микрокварцитов с гематитом) в шесть с половиной раз больше (1,542 и 0,239% соответственно). Кроме того, общий выход хвостов на СМРС (после двух стадий сепарации) в четыре с половиной раза больше, чем на СМВИ (1,86 и 0,42% соответственно). После трех стадий разрыв увеличивается до 7 раз (3,26 и 0,47% соответственно). На фоне этих изменений химический анализ (табл. 1) не показывает никакой разницы, так как содержание железа в немагнитной фракции 0,027% для СМРС и 0,026% для СМВИ. Рисунок и табл. 2 хорошо иллюстрируют тот факт, что минеральные формы, извлекаемые при магнитной сепарации, делятся на несколько групп по выходам на пробу. К первой группе относятся кварцевые минералы и породы, а также глауконит. Их содержание в расчете на пробу достигает 0,2–0,9%. Вторую группу составляют микрокварциты с гематитом, биотит, гранат, ставролит, гематит (магнетит), их содержание составляет 0,05–0,1% в расчете на пробу. В третью группу входят остальные минералы – хлорит, кианит, турмалин, рутил, светлые слюды, полевые шпаты, лимонит, роговая обманка, пироксен, содержание которых не превышает 0,01%. Такие минералы, как силлиманит, апатит, циркон, не содержат железа и поэтому выделяются только в тяжелую фракцию, но их содержание также не превышает 0,01% в расчете на пробу.

ni-2

Сравнение магнитных фракций разной степени обогащения, полученных на различных сепараторах, показывает, что магнитные фракции непромытой пробы и проб, прошедших промывку, содержат практически одинаковое количество глауконита – около 0,6%. В то время как в легкой фракции в составе зерен разной крупности его доля составляет от 10 до 25%, а выход на пробу – более 11%. Ранее [3] было показано, что при магнитной сепарации этих продуктов извлекается только небольшая доля глауконита и немагнитная фракция содержит еще много железа (более 0,04 %). Требованиям ГОСТ 22551 на бесцветное стекло удовлетворяют немагнитные фракции проб 3, прошедших интенсивную оттирку и сепарацию на всех приборах. Но сепараторы МБСОУ 164/200 и СМВИ предпочтительнее, так как при одной и той же степени очистки кварцевых песков выход магнитной фракции на этих приборах в несколько раз меньше, чем на сепараторе СМРС.

ni-3

Таким образом:

  1. Последовательное проведение операций промывки, интенсивной оттирки и магнитной сепарации позволяет получить немагнитный концентрат, содержащий менее 0,03% Fe2O3
  2. Минералогический анализ немагнитных и магнитных продуктов, полученных на различных сепараторах, является эффективным методом определения извлекаемости различных минеральных форм в магнитную фракцию кварцевых песков Ушинского месторождения.
  3. Исследование немагнитных и магнитных продуктов показало, что эффективность сепарации на приборах СМВИ и МБСОУ 164/200 гораздо выше, чем на сепараторах типа СМРС.