Предварительное обогащение вольфрамосодержащей руды тяжелосредной сепарацией. Часть 2

Кононко Р.В., заведующий лабораторией обогащения алмазосодержащего сырья, отдел обогащения минерального сырья АО "Иргиредмет", канд. техн. наук

Ахмедзянов А.И., ведущий инженер лаборатории обогащения алмазосодержащего сырья, отдел обогащения минерального сырья АО "Иргиредмет"

Уразова Ю.В., младший научный сотрудник лаборатории обогащения руд, отдел обогащения минерального сырья АО "Иргиредмет"

Переработка сырья с низким содержанием ценного компонента и сложных,упорных руд сопряжена с трудностью достижения высоких показателей извлечения и кондиции концентрата. Упорность вольфрамосодержащей руды для последующих операций, например, возможно снизить предварительным тяжелосредным обогащением. Тяжелосредная сепарация позволяет эффективно разделять по плотности материал широкого диапазона крупности в одном аппарате.

Исследование с закладочной смесью

Согласно проекту, заполнение отработанного пространства рудника будет осуществляться закладочной смесью (ЗС), приготовленной из хвостов флотации обогатительной фабрики. Планируемый состав литой твердеющей ЗС был определен заказчиком (табл. 1).

Таблица 1. Состав литой твердеющей ЗС

Исследование началось с наработки хвостов флотационного обогащения из направленной заказчиком пробы скарнов. По результатам флотации в оптимальном режиме были получены хвосты крупностью 65 % класса –0,071 мм.

Хвосты в сухом виде были смешаны с цементом, далее добавлялась вода, и полученная смесь тщательно перемешивалась. Готовая ЗС была залита в формы размером 100×100×100 мм для определения прочности и в большую форму для изготовления плиты литой твердеющей ЗС.

По истечении 28 суток для трех форм 100×100×100 мм была определена прочность на одноосное сжатие. Ее значения оказались достаточно близкими и составили в среднем 4,29 МПа.

Скарны второй пробы, предназначенной для опытов по ТСС, и закладочная смесь были подвергнуты дроблению до крупности –40+0 мм и рассеву на сите по зерну 5 мм. Были определены выход класса крупности –40+5 мм, немашинного для ТСС класса крупности –5+0 мм и содержание в них и в исходном материале WO₃, Mo, CaCO₃ и CaF₂.

Класс крупности скарнов –40+5 мм делили на фракции разной плотности на тяжелосредном сепараторе Viking Cone фирмы Gekko Systems, в суспензии плотностью 2,7; 2,8; 2,9; 3,0 г/см³, приготовленной из измельченного ферросилиция марки 270D. Класс крупности закладочной смеси –40+5 мм не обогащался ввиду того, что его плотность была ниже минимальной плотности суспензии для разделения скарнов.

Выход фракции класса крупности –40+5 мм оказался больше для скарнов, чем для закладочной смеси – 83,6 и 71,7 % соответственно (табл. 2). Содержание WO₃, Mo, CaCO₃ и CaF₂ в скарнах составило 0,330; 0,037; 16,4; 13,1 %, карбонатный и кальциевый модули – 50 и 89 соответственно.

Таблица 2. Ситовая и качественная характеристика проб руды и ЗС

Таким образом, по содержанию кальцита (более 13 %) и карбонатному модулю (более 80) проба скарнов близка к труднообогатимому сырью.

Содержание WO₃, Mo и CaCO₃ в несортируемом классе крупности скарнов –5+0 мм выше, чем в классе –40+5 мм – 0,356, 0,044 и 24,3 % против 0,325, 0,028 и 14,9 % соответственно. Также выше карбонатный и кальциевый модули – 68 и 101 против 46 и 87 соответственно.

По закладочной смеси указанной разницы не наблюдается. ЗС является труднообогатимой, содержит гораздо меньше WO₃, Mo и CaF₂, чем скарны (0,069, 0,0096 и 5,8 % соответственно), и больше CaCO₃ (23,0 %). Карбонатный и кальциевый модули, в большей степени из-за убогости по содержанию WO₃, достаточно высокие – 333 и 416 соответственно.

Результаты фракционирования скарнов класса крупности –40+5 мм представлены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты фракционирования скарнов класса крупности –40+5 мм

Как видно из данных фракционирования, плотность основной по массе фракции скарнов составила >3,0 г/см³, выход – 69,3 %. В эту фракцию с содержанием WO₃ 0,410 % распределилось 87,4 % WO₃ и лишь 32,6 % CaCO₃, что позволило снизить карбонатный и кальциевый модули с 46 и 87 до 17 и 58 соответственно. Содержание CaF₂ при этом возросло с 13,3 до 16,9 %. С уменьшением плотности фракции содержание WO₃ в ней снижается, наибольшая разница (более чем в три раза – 0,359 % против 0,119 %) отмечена между фракциями 2,9–3,0 и 2,8–2,9 г/см³ с небольшим выходом – 6,1 и 3,2 % соответственно.

В самую легкую фракцию с содержанием WO₃ 0,051 % при выходе 6,3 % распределился 1,0 % WO₃ и лишь 5,7 и 1,7 % CaCO₃ и CaF₂ соответственно. Получены высокие карбонатный и кальциевый модули – 263 и 334 соответственно, в основном за счет сниженного содержания WO₃.

В промежуточные фракции плотностью 2,9–3,0; 2,8–2,9; 2,7–2,8 г/см³ и выходом 6,1; 3,2; 15,1 % распределилось 6,7; 1,2; 3,6 % WO₃ при его содержании 0,359; 0,119; 0,078 % соответственно. Наибольшие кальциевый и карбонатный модули – 341–535 и 384–572 – получены во фракциях 2,7–2,8 и 2,8–2,9 г/см³ соответственно, в том числе из-за повышенной концентрации в них CaCO₃ (40,7–41,8 %).

Расчетные показатели ТСС класса крупности –40+5 мм от руды изменяются следующим образом при уменьшении плотности разделения с 3,0 до 2,9 г/см3 (табл. 4):

• выход хвостов снижается с 25,7 до 20,6 %, содержание WO₃ в хвостах – с 0,133 до 0,077 %, потери с хвостами – с 10,3 до 4,8 %, извлечение CaCO₃ в хвосты – с 51,0 до 43,1 %;
• карбонатный и кальциевый модули хвостов увеличиваются с 246 и 286 до 449 и 493 соответственно, выход концентрата – с 74,3 до 79,4 %, извлечение WO₃ в концентрат – с 89,7 до 95,2 %;
• получены близкие содержания WO₃ в материале на дальнейшее обогащение – 0,396–0,398 % – при карбонатном и кальциевом модулях 27–30 и 67–69 соответственно.

Таблица 4. Прогнозные показатели ТСС

На основе полученных результатов были определены расчетные показатели обогащения методом ТСС трех вариантов шихты скарнов и закладочной смеси в соотношении 9:1, 8:2 и 7:3 при классе крупности –40+5 мм и плотности разделения 2,9 г/см³ (табл. 5).

Таблица 5. Баланс по руде при плотности разделения 2,9 г/см³ для шихты

Выводы

На основании проведенных работ были сделаны следующие выводы:

• Закладочная смесь, приготовленная на основе хвостов флотации вольфрамосодержащих скарнов, по содержанию CaCO₃ (более 13 %) и карбонатному модулю (более 80), является труднообогатимым сырьем для флотационной схемы обогащения исходной руды.
• Плотность руды больше плотности закладочной смеси, поэтому она может быть выделена на стадии предварительного обогащения в отвальные хвосты ТСС.
• ТСС класса крупности –40+5 мм, при плотности разделения 2,9 или 3,0 г/см³, позволяет вывести в хвосты закладочную смесь и наиболее труднообогатимую составляющую скарнов при относительно небольших потерях WO₃ – 4,8–10,3 % от его массовой доли в скарнах.
• С увеличением доли закладочной смеси в шихте выход материала на флотационное обогащение от исходного уменьшается.
• Учитывая значительный выход несортируемого класса крупности –5+0 мм, целесообразно провести исследования по возможности уменьшения класса крупности обогащаемого по методу ТСС материала.
• Рекомендовано провести исследования по сравнительному обогащению руды полного цикла с получением товарного концентрата по схеме с ТСС и без нее.

Что касается последнего пункта, известно о схеме обогащения вольфрамосодержащей руды с предварительной тяжелосредной сепарацией,предложенной авторами из КНР [2]. Сравнение конечных показателей флотационного обогащения исходной руды и объединенного концентрата ТСС класса крупности –10+0,5 мм, с отсевом –0,5+0 мм от этой же дробленой до 10 мм руды, показывает, что с тяжелосредной сепарацией извлечение в товарный флотационный концентрат от руды увеличивается на 3,37 % (с 68,92 до 72,29 %), кондиция концентрата – на 4,37 % (с 38,51 до 42,88 %) WO₃. При этом получают крупные отвальные хвосты ТСС, пригодные для отдельного сухого складирования.

Список использованных источников

1. Weihai Haiwang Hydrocyclone Co. Ltd. Scheelite heavy medium tailing discarding and flotation combined separation system / Weihai Haiwang Hydrocyclone Co. Ltd. [Электронный ресурс] // China National Intellectual Property Administration Patent No. CN214347167U : [сайт]. – URL: https://patents.google.com/patent/CN214347167U/en.