(Глинистая часть)

Рисунок 3.4 - Дифрактограмма отходов обогащения

Железной руды Абагурской обогатительной фабрики (магнитная часть)

Рисунок 3.5 – Дериватограмма отходов

обогащения железной руды Абагурской

обогатительной фабрики

Диссоциация карбонатов отмечена эндоэффектом при 720…850 ⁰С, алюмосиликатов – эндоэффект 500…700 ⁰С, который наблюдается при разрушении кристаллической решетки гидрослюды, хлоритов, установленных рентгеноструктурным анализом. Отход содержит органические соединения (углерод), имеющие характерный эндоэффект при 670…700 ⁰С. Установлено, что основная потеря массы (около 90 %) происходит в области повышенных температур, начиная с 500 ⁰С, связанная с диссоциацией минеральных составляющих.

Установлено, что остаточное магнитное железо неравномерно распределено по фракциям. В крупных фракциях песков содержание общего железа не превышает 12…15 %, а магнитного – 2,5…5 % (таблица 3.5). Установлено, чем мельче проба, тем выше содержание общего и магнитного железа, а именно во фракциях 0,315…0,14 мм. Именно эти фракции необходимо подвергать дополнительному обогащению и далее использовать в производстве, например, керамзита и других керамических изделий.

Таблица 3.5 – Распределение железа по фракциям в хвостах Абагурской

аглофабрики

		Содержание Fe,%
		0,63	0,63…0,315	0,315…0,14	<0,14
Общая проба	общее	11,65	14,8	32,23	21,19
	магнитное	3,03	4,83	21,82	10,63
Магнитная часть пробы	общее	21,27	29,97	45,35	39,08
	магнитное	18,8	21,36	60,33	26,6

Гранулометрический состав. Дисперсность шламистой части железорудных «хвостов» из отводного канала определялась на счетчике Коултера. Диспергирование отходов проводилось в воде и с помощью ультразвука. Результаты оказались практически одинаковыми (таблица 3.6).

Средний размер частиц составляет 18,16 мкм. Удельная поверхность дисперсного отхода составила в среднем 12 м²/кг.

Таблица 3.6 – Распределение частиц по их диаметрам

Размер, мкм	2,67	3,36	4,24	5,34	6,78	8,48	10,68	13,46
Содержание, %	0	5,5	7,3	7,5	6,5	7,1	8,3	9,3
Размер, мкм	16,95	21,36	26,91	33,91	42,72	53,82	67,81	85,4
Содержание, %	7,5	7,3	5,1	5,7	4,0	1,2	10,5	7,5

3.3 Применение отходов обогащения железной руды для

производства обжиговых материалов

В настоящем разделе приведены данные об использовании «хвостов» Абагурской аглофабрики в качестве сырьевого компонента при производстве керамических изделий. Сравнительная характеристика минерального состава суглинистого сырья и рудных «хвостов» дана в таблице 3.7.

Таблица 3.7 – Петрографический анализ суглинков и рудных «хвостов» Абагурской обогатительной фабрики (г. Новокузнецк)

Минералы	Месторождение суглинка				Рудные хвосты (обогатительная фабрика, г. Новокузнецк)
	Байдаевское (г. Новокузнецк)	Лузинское (г. Омск)	Гусино-бродское (г. Новосибирск)	Клещихин-ское (г. Новосибирск)
легкая фракция
Кварц	73,7	58,3	65	82,4	26,6
Хлоритизиро-ванные породы	6	0,4	0,5	0,4	21
Полевые шпаты	14,9	39	30,5	13,6	6,7
Мусковит	1,1	1	1,2	0,6	1,7
Обломочные породы	3,7	1,3	2,9	3	44
тяжелая фракция
Группа эпидота	50,1	50	47,8	38,8	28,9
Ильменит, магнетит	12,7	17	18,8	13,7	22,1
Зеленая роговая обманка	16,1	17,6	11	21,4	2,4
Циркон Анатаз	2,3 4.4	2,5 4.1	4,8 4.9	4,0 6.2	1,3 -
Лейкоксен	4,3	2	2,2	4,0	2
Гранат	-	1,6	2	0,9	32,9
Турмалин	0,4	1,6	0,9	1,0	0,2
Рутил	0,1	0,8	0,3	-	0,2
Тремолит	0,3	1	-	1,5	0,4
Лимонит	4,9	0,2	1,7	5,8	0,7
Аппатит	3,1	-	3,2	-	1,8
Пироксены	0,4	-		0,3
Примеси	0,2	1,6	0,1	0,4	8,7

Результаты петрографического анализа показали полиминеральный состав суглинистого сырья, наличие железосодержащих примесей, которые работают в керамической шихте в качестве плавней и структурирующих компонентов.

Были проведены исследования применения отходов обогащения железной руды в производстве керамзита в качестве корректирующей и опудривающей добавки (таблица 3.8).

Таблица 3.8 – Сравнительная эффективность опудривающих добавок

Опудривающая добавка	Параметры вспучивания		Свойства керамзита
	Оптимальная температура, оС	Интервал вспучивания, оС	Объемная плотность, г/см3	Прочность при объемном сжатии, МПа
Без опудривания	1180	65	0,58	7
Пиритные огарки	1200	90	0,41	5,5
Кварцевый песок	1220	120	0,5	7,3
Хвосты обогащения	1230	130	0,42	6,1

Установлено, что минеральная железосодержащая добавка имеют ряд преимуществ по сравнению с огнеупорными кварцевыми или высокожелезистыми добавками, например, пиритными огарками. Последние легко расплавляясь, особенно в восстановительной среде, образуют очень тонкую, непрочную гладкую корочку, снижающую прочность межпоровых перегородок. Огнеупорные добавки обычно припекаются к телу гранулы. Изученная добавка отличается полиминеральным составом и наряду с легкоплавкими компонентами содержат каолинит, кварц. Железистые оксиды при обжиге образуют с глинистыми составляющими легкоплавкие эвтектики. Расплав пропитывает поверхностный слой гранул, закрывая поры и трещины, образующиеся при сушке, создавая газонепроницаемую оболочку. Огнеупорные составляющие, как каолинит, кварц, предотвращают слипание гранул, позволяют повысить температуру обжига, расширить интервал вспучивания, а также способствуют упрочнению корочки. Высокая дисперсность отходов повышает их реакционную способность, растворение в расплаве, т.е. образование более однородной массы корочки керамзита.

Использование отходов в качестве добавки в шихту и опудривающей добавки, позволили улучшить качество керамзита и получить марку 400…450. Способ производства и состав шихты запатентованы (А. С. №2853532/29-33, А. С. № 2844913/29-33, А.С. № 2957643/29-33). Методика определения интервала действия «хвостов» обогащения железной руды в керамической шихте приведена в разделе 2.5.

Установлено, что отходы не обладают пластичностью [48], поэтому для получения стенового материала с использованием «хвостов» была применена технология полусухого прессования. В лабораторных условиях использовался следующий режим изготовления образцов: влажность пресс-порошка – 8…12 %, давление прессования – 10…25 МПа, Формовались изделия диаметром 60 мм и высотой 56…67 мм с последующей их сушкой и обжигом при 1000 ⁰С. Полученные результаты приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 – Физико-механические свойства обожженных изделий

Состав шихты, масс. %	Влаж-ность шихты, %	Давление прессования, МПа	Средняя плотность, г/см3	Прочность при сжатии, МПа	Водопоглощение, %
Отходы, 100	8,2	10	1,899	85	17
Отходы. 100	9,6	12,5	1,923	9,0	16
Отходы, 100	10,8	12,5	1,879	8,0	18
Отходы, 70 Суглинок 30	10,6	10	1,941	12,0	15
Отходы, 70 Суглинок 30	11,4	12,5	1,938	14,0	15

Результаты экспериментальных исследований показывают, что из шихты, состоящей из 70 % отходов обогащения железной руды и 30 % суглинка, получен стеновой материал марки 100…150.

Для «тощего» керамического сырья, к которому относятся отходы обогащения железной руды, разработан метод жесткого формования стеновых изделий из предварительно гранулированной шихты. Сырье гранулируется на специальных грануляторах с добавлением связующего до фракции 5…7 мм. После опудривания полученных гранул глинистым порошком, прессования их и обжига изделий достигается прочность кирпича до 30 МПа с высокой морозостойкостью. Результаты исследований применения отходов обогащения железной руды, как добавки при производстве керамической плитки, приведены в главе 4.