Обогащение минерального сырья

Представлены результаты исследований по получению сорбционных, керамических и вяжущих материалов из модифицированных природных алюмосиликатов и магнезиальных силикатов. Предназначена для специалистов учебных, научных и производственных организаций, занимающихся изучением минерального нерудного сырья и разработкой технологий получения на его основе материалов различного назначения. Может быть полезна студентам и аспирантам, обучающимся по программам, связанными с химической технологией тугоплавких неметаллических и силикатных материалов, а также преподавателям вузов.

Сборник статей «Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов» включает материалы XIII Международной научно-практической конференции, проходившей 27-29 ноября 2013 г. в Забайкальском государственном университете. Сборник состоит из пяти частей. Часть I содержит доклады секции «Современные технологии производства».

Сборник статей «Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов» включает материалы XIII Международной научно-практической конференции, проходившей 27-29 ноября 2013 г. в Забайкальском государственном университете. Сборник состоит из пяти частей. Часть III содержит доклады секций «Обогащение полезных ископаемых», «Геология и геофизика», «Геолого-технологическая».

В учебнике изложены физико-химические основы и технология производства благородных металлов. Дана характеристика исходного сырья, представлены технологические схемы его переработки, описано используемое оборудование, приведены показатели металлургических процессов.

В пособии излагаются конструкции, принцип действия, область применения и методы расчета химических машин и аппаратов, предназначенных для переработки минерального сырья. Авторы приводят описание машин для дробления, классификации, рассматривают гравитационные методы обогащения, флотации, обезвоживания, магнитный и электрический методы обогащения, а также оборудование по разделению жидких неоднородных систем.

О технологической и экономической эффективности использования немеханических энергетических воздействий при переработке труднообогатимого минерального сырья

К настоящему времени накоплен достаточно большой экспериментальный материал по структурно-химическим изменениям минералов с различным типом химической связи при активационном измельчении. На основе выполненных исследований установлена возможность прогнозирования особенностей измельчения и специфики дефектообразования в минералах с различным видом химической связи. Показано, что вид и количество образующихся дефектов на поверхности минералов определяют такие важные для обогатительных процессов свойства, как гидратированность, растворимость, флотируемость и др.

В монографии изложены результаты изучения возможности обогатимости полезных ископаемых в лабораторных условиях, построения кривых обогатимости, рассмотрены возможности моделирования результатов обогащения по полученным кривым (плотности разделения, выходу и зольности концентрата и выходу промежуточного продукта и хвостов), а именно: моделирования сепарационного процесса тяжелосредного обогащения, которое позволяет решить проблему прогнозирования и уменьшить различия между теоретическими расчетами и реальными результатами обогащения.

Приведены результаты изучения процесса ошламования ниобийсодержащих руд Вишневогорского месторождения. За критерий ошламования принимается содержание классов крупности менее 50 и 5 мкм, определенное на современном лазерном гранулометре. Выбор оптимальных методов и оборудования измельчения проводился по степени ошламования конечных продуктов. При исследовании использованы центробежная и стержневая мельницы. Для измельчения ниобиевых руд наилучшие результаты по степени ошламования показала стержневая мельница. По результатам экспериментов выбрана технологическая схема рудоподготовки ниобиевых руд с применением специальных методов дезинтеграции. В схеме использовано дробильное оборудование, обеспечивающее наибольшую степень селективности — конусная инерционная дробилка, и наименьшую степень ошламования при измельчении — стержневая мельница.

Приведены результаты экспериментальных исследований магнитных свойств железосодержащего сульфидного и несульфидного минерального сырья при радиационно-термической обработке. Установлено, что объемная магнитная восприимчивость для пирита возросла более чем в 100 раз, а для бокситовой руды — почти в 6 раз. Показана возможность использования радиационно-термической модификации для бокситового и оловосодержащего минерального сырья при его переработке

В учебном пособии кратко изложены основы кристаллографии и минералогии, методы обогащения полезных ископаемых. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Металлургия». Может быть полезно инженерам-обогатителям, горнякам, геологам и технологам.

Приведены результаты экспериментальных исследований механических свойств известняка, роговика и песчаника при обработке образцов кернов ускоренными электронами. Показано, что в результате обработки изменяются деформационно-прочностные характеристики исследованных горных пород. Установлено, что у известняка и роговика уменьшаются прочность при одноосном сжатии и модуль упругости, изменяется соотношение скоростей продольных и поперечных волн; у песчаника уменьшается прочность на растяжение, увеличиваются прочность при одноосном сжатии, скорости продольных и поперечных волн, а также динамический модуль Юнга. Модификация минерального сырья при обработке ускоренными электронами открывает перспективы для создания эффективных энергосберегающих технологий рудоподготовки и переработки комплексных руд сложного состава

Дан анализ низкой эффективности барабанных мельниц при раскрытии сростков повышенной прочности в труднообогатимых рудах. Показано, что основной причиной являются недостаточные разрушающие нагрузки. Приведены основные структурно-химические характеристики свойств минеральных срастаний и роль дефектов при их разрушении. Обоснованы принципы оценки необходимого уровня энергетических воздействий для раскрытия сростков минералов с различными типами и значениями межатомных и межмолекулярных связей при использовании высокоэнергетических и высокоскоростных воздействий свободного удара в дезинтеграторах. Приведены примеры необходимых скоростей соударений минералов и разрушающих органов дезинтегратора при раскрытии сростков сульфидных и редкометальных руд и углей.

Рассмотрена возможность извлечения благородных и редких металлов из каустобилитов (сланцы, природные битумы и др.). Представлены результаты минералого-технологических исследований проб, анализ которых показывает повышенное содержание ценных микроэлементов в некоторых объектах. Все исследуемые объекты содержат углерод различной степени метаморфизма. В зависимости от типа сырья, исследования выполнялись по трем направлениям: стадиальное диагностическое сорбционное выщелачивание, флотационное обогащение с предварительным измельчением пробы в среде аминоуксусной кислоты и магнитное обогащение. Проведенные исследования рассеянного углеродистого вещества из каустобилитов позволяют предположить, что концентраторами металлов являются асфальтеновые фракции битумоидов. Результаты исследований показали перспективность вовлечения в переработку нетрадиционного углеродсодержащего сырья для извлечения редких и благородных металлов.

Представлены новые экспериментальные данные о химическом и фазовом составе, структуре и физико-химических свойствах поверхности минералов метасоматически измененных кимберлитовых пород. Установлены условия формирования и основные генетические типы минеральных микро- и наноразмерных фаз на поверхности алмазов в виде алюмосиликатных минералов, примазок в виде тонких слоев глинистых минералов, кальцита и доломита, связанных цементирующим веществом карбонатного состава, а также эффект их негативного влияния на извлечение алмазов в процессе пенной сепарации. Вскрыты механизмы и предложены эффективные методы комбинированных энергетических воздействий на природную гетерогенную систему “алмаз – поверхностные минеральные фазы” для разрушения гидрофильных минеральных пленок на поверхности кристаллов алмазов, предотвращения их повторного образования и снижения потерь алмазов в процессах переработки алмазосодержащих кимберлитов

Приведены аналитические данные и результаты исследований по разделению сульфидных минералов коллективных концентратов полиметаллических руд. Выбраны способы разделения минералов с близкими технологическими свойствами. Выявлены факторы, влияющие на эффективность разделения минералов упорных руд и полиметаллических концентратов. Приведены новые данные по активирующему влиянию катионов меди на флотируемость разновидностей сфалерита, галенита, пирита и пирротина и изучены факторы активирующего действия медных минералов. Изучено влияние разновидностей пирита и сульфидов цветных металлов на окисление, флотируемость и депрессию минералов. Исследованы способы разделения полиметаллических концентратов, предусматривающие многостадийную схему флотации с извлечением разновидностей труднофлотируемых минералов в черновые концентраты и продукты с выделением их в разных циклах. Разработан и рекомендован системный режим дозирования селективных собирателей, депрессоров, модификаторов, которые обеспечивают получение лучших результатов.

Рассмотрена собирательная способность легко десорбируемых форм (ДС-формы) этилового и бутилового ксантогенатов. Дано визуальное доказательство расширения “сухого” пятна на минеральной поверхности при десорбции с нее активных по отношению к границе раздела “газ – жидкость” форм ксантогената. Показано, что ДС-формы реагента, представленные продуктами от взаимодействия ксантогенатов с солями тяжелых металлов, могут оказать эффект удаления жидкости из прослойки, разделяющей минеральную частицу и пузырек газа. Основная сила, действующая в прослойке на жидкость, обусловлена неоднородностью поверхностного натяжения, возникшей в момент локального прорыва, и поверхностным давлением молекул в пленке ДС-форм реагента. Собирательная способность ДС-форм ксантогената определена как мера его воздействия на объем жидкости в прослойке. Дана численная оценка сил, оказываемых на жидкость в прослойке легко десорбируемыми формами этилового и бутилового ксантогенатов. Установлена зависимость объемного расхода жидкости, вытекающей из прослойки, от поверхностного натяжения активных на границе раздела “газ – жидкость: форм реагента. Показано, что собирательная способность реагента зависит от поверхностного натяжения раствора его ДС-форм и определяется структурой углеводородного фрагмента собирателя.

Представлены новые экспериментальные данные по исследованию спектральных характеристик фотолюминесценции природных алмазов с глубоких горизонтов трубок “Мир” и “Интернациональная” (Республика Саха (Якутия)) в зависимости от состава основных и дополнительных оптически активных структурных дефектов в кристаллах и температурных режимов регистрации спектров с учетом кинетики люминесценции. Высказано предположение о возможности повышения эффективности фотолюминесцентной сепарации алмазных кристаллов за счет применения низкотемпературных воздействий.

Рассмотрена собирательная способность производных форм этилового и бутилового ксантогенатов, образованных нестехиометрическим взаимодействием их с окислителем. Дано визуальное доказательство наличия в растворе тонких микрокапель, стабилизированных отрицательным зарядом. Определены размер и ζ-потенциал микрокапель, а также скорость растекания эмульсии по поверхности воды. Установлено, что указанная скорость превышает скорость растекания продуктов, полученных при нестехиометрическом взаимодействии ксантогената с солями тяжелых металлов. Показано, что продукты взаимодействия ксантогенатов с окислителем в момент прорыва водной прослойки, разделяющей минеральную частицу и пузырек газа, могут десорбироваться с минеральной поверхности и переходить на границу раздела “газ – жидкость” (ДС-формы). Растекание ДС-форм реагента по границе раздела оказывает силовое воздействие на жидкость в прослойке и приводит к ее удалению. Дана численная оценка сил, действующих на жидкость в прослойке со стороны ДС-форм этилового и бутилового ксантогенатов. Установлена зависимость объемного расхода жидкости, вытекающей из прослойки, от поверхностного давления активных на границе раздела “газ – жидкость” форм реагента. Найдены численные значения поверхностного давления эмульсии “диксантогенид – ксантогенат” в зависимости от исходной концентрации ксантогената. Показано, что собирательная способность реагента зависит от поверхностного натяжения раствора его ДС-форм и определяется структурой углеводородного фрагмента собирателя.

В предлагаемой вниманию читателей монографии впервые в отечественной и мировой литературе рассмотрена в широком аспекте многостадийная модель флотации, предложенная автором более 30 лет назад. Показаны возможности ее использования в различных направлениях флотационной очистки воды, сгущения осадков и обогащения полезных ископаемых. Широко освещены вопросы, касающиеся нового флотационного оборудования в виде флотокомбайнов, разработанных на основе модели многостадийной флотации. Указаны перспективы и пути интенсификации флотационных процессов очистки воды.

Приведены результаты экспериментальных исследований магнитных свойств железосодержащего техногенного минерального сырья при радиационно-термической обработке. Установлено, что объемная магнитная восприимчивость пирит и арсенопирит содержащего оловянного техногенного сырья возросла в среднем в 5 раз. Показано, что при радиационнотермической магнетизации и магнитной сепарации из оловянного техногенного сырья Новосибирского оловокомбината возможно получение оловянного концентрата марки КОС-3, отвечающего требованиям фьюминг-процесса

Описана существующая технология обезвоживания гипсовой суспензии, образующейся при известняковой очистке дымовых газов в адсорбционных колоннах, которая включает предварительное сгущение пульпы в гидроциклонах диаметром 75 мм с последующим обезвоживанием сгущенного продукта последних на ленточном вакуум-фильтре при глубоком вакууме. Для вывода шламов предусмотрен высокоскоростной сгуститель, работающий с применением флокулянтов.

На моно- и полиминеральных фракциях, рудном материале и концентратах изучено влияние основных технологических факторов на разделение минералов. Установлены главные критерии, определяющие выбор способов селективного фракционного выделения минералов и их разновидностей в разных циклах технологической схемы. К основным критериям отнесены: степень активирующего влияния минералов меди на другие сульфиды; многофункциональная роль соединений железа; значения pH среды; сочетание и концентрации депрессирующих ионов модификаторов; соотношения долей композиции селективных собирателей; научные принципы построения технологических схем; основы концентрирования и выделения минералов в разных операциях процессов обогащения

В статье описана новая технология формирования штабеля для научного выщелачивания золота. Приведены принципиальная технологическая схема научнеого выщелачивания и аппаратная схема участка дробления. Дается календарный план укладки руды в карту и план производства золота.

Представлены структура и технологические особенности водно-шламовой схемы с замкнутым внутрифабричным водооборотом на основе двухстадиальной гидроклассификации в гидроциклонах с применением системы «ContiClass®» и гидросайзерах и последующим осветлением их слива в радиальных сгустителях, а также уплотнением сгущенного продукта в гидроциклонах, работающих в замкнутом цикле с установками по осветлению шламовых вод. В такой схеме не применяются флотомашины и пресс – фильтры.

В статье обосновывается необходимость разработки нового концептуального подхода к изучению технологических и экономических свойств минерального сырья при его исчерпании и активном развитии фазовых технологий обогащения.

В статье обосновывается необходимость разработки нового концептуального подхода к изучению технологических и экономических свойств минерального сырья при его исчерпании и активном развитии фазовых технологий обогащения.

На основе комплекса минералогических исследований установлена идентичность состава измененных кимберлитов и образованных в процессе переработки шламов. Выявлен высокий процент содержания глинистых минералов типа талька, тальк-сапонита, хлорит-сапонита, Na-сапонита и рентгеноаморфной фазы до 50 %. Присутствует кальцит, доломит, серпентин. Методами оптической микроскопии, инфракрасной спектроскопии и микрорентгеноспектрального анализа изучен состав поверхности природных алмазов при взаимодействии с диагностированными минералами. Установлена последовательность и условия формирования минеральных образований на поверхности кристаллов в условиях переработки метасоматически измененных кимберлитов.

В статье дано описание барабанных сушилок с системой оттирки (отчистки) различных пород, в частности известняковых. Используемые технологии и оборудование позволяют увеличить долю ценных материалов, исключив дополнительную промывку пород, что является большим преимуществом для регионов с холодными климатическими условиями

В статье обосновывается необходимость разработки нового концептуального подхода к изучению технологических и экономических свойств минерального сырья при его исчерпании и активном развитии фазовых технологий обогащения

Комплексом аналитических исследований установлены различия в составе минеральных образований на поверхности природных алмазов интенсивно измененных кимберлитов в условиях залегания и переработки алмазосодержащих руд. Предложена классификация минеральных образований на алмазах в зависимости от их происхождения, свойств и способа закрепления на поверхности кристаллов.

Представлены новые результаты исследований структурно-химических свойств минеральных образований на поверхности гидрофильных природных алмазов, полученные методами рамановской, РФС и ОЖЕ-спектроскопии. С применением сканирующего электронного микроскопа Jeol-5610 и анализатора INCA исследованы морфологические особенности минеральных нанообразований. На основе изучения фазового состава неизвлеченных алмазов в процессе обогащения кимберлитовых руд установлено два типа минеральных образований на их поверхности: микрообразования в виде глобул силикатной природы < 1 мкм; образования, представленные нанопленкой на глубину более 5 нм, в виде силикатов. На исследуемых алмазах диагностированы силикаты тальковой группы, имеющие слоистую структуру и обуславливающие гидрофильность поверхности кристаллов

В продуктах ступенчатого обжига пирит-арсенопиритовых концентратов выявлено присутствие фаз арсенатов железа FeAsO4, Fe4As2O11, Fe3(AsO4)2. Представлены результаты исследований по выщелачиванию огарков в щелочной среде, создаваемой гидроксидом натрия с использованием пероксида водорода в качестве окислителя. Экспериментально подтверждена эффективность щелочного выщелачивания в присутствии H2O2 для вскрытия золота, связанного с арсенатами железа (II) и (III) и снижения содержания мышьяка от 1.2 – 1.4 до 0.06 – 0.15 %. Показано, что предварительное выщелачивание огарков способствует повышению извлечения золота цианированием от 91 – 91.9 до 97.3 – 97.9 %

Дана численная оценка соотношения активностей физической и химической форм сорбции реагента на сульфидных минералах. Сделан ряд допущений: 1) основным кинетическим ограничением образованию флотационного контакта является прослойка жидкости, разделяющая минеральную частицу и пузырек газа; 2) вклад в удаление жидкости из прослойки вносится обеими формами сорбции реагента; 3) объем жидкости, удаляемый физической формой сорбции реагента, определяется разностью объемов жидкости в прослойках, ограниченных поверхностями менисков с наступающим ΘA и отступающим краевыми углами ΘR, имеющими радиус шейки R. Объем жидкости, удаляемый в результате действия поверхностных сил (гидрофобных, дисперсионных), не учитывался по причине низкой плотности и мозаичности закрепления реагента. Приведены результаты экспериментальных работ по определению предельных значений наступающих и отступающих статических контактных углов на поверхности ряда сульфидов цветных металлов. Показано, что селективность флотационного разделения сульфидов зависит от соотношения объемов жидкости, удаляемых десорбируемой физической и недесорбируемой химической формами сорбции реагента. Предложенный метод оценки селективности пригоден для минералов с близкими поверхностными свойствами, когда стабилизирующее ионно-электростатическое взаимодействие минералов с пузырьками газа отсутствует или незначительно. Результаты расчета могут быть полезны для оптимизации собирательной способности физически закрепившегося малополярного или десорбируемых производных форм ионногенного реагента с целью повышения селективности разделения сульфидных минералов.

Представлены результаты исследований обогатимости хвостов из хвостохранилища обогатительной фабрики Ярославской горнорудной компании. Установлено, что содержание в них СаF2 составляет 14.92 %, СаСО3 — 13.16 %, Zn — 0.49 %. Применение новых композиций модификаторов при флотации флюорита дает возможность выделения марочных концентратов, содержащих CaF2 93.19 – 95.54 % при извлечении 52.75 – 30.15 %. Извлечение цинка в концентрат с содержанием 42.11 % составило 38.84 %