11. Области применения электросепарации.
Электрический метод обогащения, сепарация в поле коронного и особенно коронно-электростатического может применяться для широкого круга полезных ископаемых. Недостаток аппаратуры и отсутствие условий для производства высококачественных аппаратов сдерживает применение этого удобного метода обогащения, который может применяться для доводки черновых концентратов, продуктов обогащения, для обогащения руда с целью повышения ее качества до ее тонкого измельчения, для обеспыливания и классификации материала по крупности.
В таблице 11.1 приведены свойства некоторых минералов, являющиеся характерными при определении методов их разделения по электропроводности, магнитным и гравитационным свойствам. Если минералы расположены в разных столбцах, их можно разделить магнитной и электрической сепарацией, хотя все возможности электросепарации в таблице не отражены, т.к. она составлена без учета реагентной обработки, трибоэффекта и диэлектрической проницаемости.
Таблица 11.1.
Определение возможности разделения минералов различными методами.
Плотность |
Диэлектрик |
Проводник |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Кг/м3 |
Магнитный |
Слабомагнитный |
Немагнитный |
Сильномагнитный |
Магнитный |
Слабомагнитный |
Немагнитный |
>8000 |
|
|
|
|
|
|
Золото |
8000 |
|
|
|
|
|
|
Медь |
8000 |
|
|
|
|
|
Танталит |
|
7500 |
|
|
|
|
|
|
Галенит |
7000 |
|
|
|
|
Ферберит |
Вольфрамит |
Касситерит |
6500 |
|
|
Шеелит |
|
|
|
Вульфенит |
6000 |
|
|
Бадделеит |
|
|
Самарскит |
|
5700 |
|
|
|
|
|
|
Халькозин |
5300 |
Монацит |
|
|
|
|
Колумбит |
|
5300 |
|
|
|
|
|
Гематит |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
5100 |
|
Борнит |
|
Магнетит |
|
Франклитнит |
|
5000 |
|
Бастнезит |
|
|
|
|
Пирит |
4900 |
|
|
|
|
|
Эвксенит |
Лопарит |
4800 |
|
|
Циркон |
Ильменит |
Ильменит |
|
Молибденит |
4700 |
|
|
|
|
|
Хромит |
|
4600 |
Ксенотим |
|
|
|
|
|
|
4400 |
|
|
|
|
Давидит |
Пирротин |
Пирохло |
4300 |
|
|
Барит |
|
|
|
Ковеллин |
4200 |
|
|
|
|
|
|
Рутил |
4150 |
|
|
Перовскит |
|
|
|
Халькопирит |
4100 |
|
|
Корунд |
|
Ильваит |
|
Брукит |
4000 |
Гранат |
|
Целестин |
|
Маматит |
|
Сфалерит |
3800 |
Сидерит |
|
|
|
|
|
|
3600 |
Ставролит |
|
Кианит |
|
Эгирин |
|
|
3500 |
|
|
Алмаз |
|
|
|
Акмит |
3500 |
|
Оливин |
Топаз |
|
|
|
|
3300 |
|
Эпидот |
Сфен |
|
|
|
Авгит |
3250 |
|
Форстерит |
Силлиманит |
|
|
|
|
3200 |
|
Роговая обманка |
Флюорит |
|
|
|
|
3200 |
|
|
Апатит |
|
|
|
|
3100 |
|
Турмалин |
|
|
|
|
|
2900 |
|
Биотит |
Ангидрит |
|
|
|
|
2850 |
|
|
Мусковит |
|
|
|
|
2800 |
|
|
Берилл |
|
|
|
|
2750 |
|
|
Полевой шпат |
|
|
|
|
2700 |
|
|
Кальцит |
|
|
|
|
2600 |
|
|
Кварц |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
2500 |
|
|
Нефелин |
|
|
|
|
2300 |
|
|
Гипс |
|
|
|
|
2200 |
|
|
Хризотил |
|
|
|
Графит |
2050 |
|
|
Сера |
|
|
|
|
Краткие сведения об основных областях применения электросепарации приведены в табл. 11.2.
Таблица 11.2.
Основные полезные ископаемые и материалы,
обогащаемые электрическими методами
Обогащаемый материал |
Тип сепаратора |
Область применения |
1 |
2 |
3 |
Каменный уголь |
Коронные барабанные и камерные, трибоадгезионные |
Обогащение, классификация и обеспыливание мелких классов. Петрографическое обогащение. |
Руды железные |
Коронные барабанные и камерные, трибоадгезионные |
Обогащение. Получение сверхбогатых концентратов, обеспыливание и классификация различных продуктов |
Титано - магнетитовые |
То же |
Обогащение |
Марганцевые, хромитовые, сурьмяные и др. |
Коронные барабанные и камерные, трибоадгезионные. |
Обогащение, обеспыливание и классификация разных продуктов. |
Оловянные, вольфрамовые и др. |
То же. |
Обогащение, доводка некондиционных продуктов. |
Литиевые |
Трибоадгезионные. |
Обогащение |
Коллективные концентраты россыпных рудных месторождений |
Коронные, коронно-электростатические, электростатические, диэлектрические, трибоадгезионные |
Селективное обогащение и доводка коллективных концентратов, содержащих золото, платину, касситерит, вольфрамит, монацит, циркон, колумбит, пирохлор, танталит, берилл и др. |
Алмазосодержащие породы |
Коронно - электростатические, электростатические, |
Обогащение, доводка коллективных концентратов, регенерация алмазосодержащих отходов. |
1 |
2 |
3 |
Асбестовые руды |
Коронные барабанные и камерные, трибоадгезионные |
Обогащение, обеспыливание и классификация дробленых и других продуктов |
Графит |
Коронные барабанные и камерные, трибоадгезионные |
Обогащение, доводка и классификация некондиционных концентратов |
Руды серные, борные |
Трибоадгезионные, трибоэлектростатические |
Обогащение, доводка некондиционных концентратов |
Керамическое сырье |
Коронные барабанные и камерные, трибоадгезионные |
Обогащение, классификация и обеспыливание гранатов, нефелиновых сиенитов, полевошпатовых и др. пород, глин и пр. |
Каолин, барит, тальк. Фосфоритные руды, цементное сырье, цемент. Соли каменные, калийные. Пески кварцевые, кварцево - известняковые, полевошпатовые (в том числе слюдистые) |
|
Обогащение, классификация |
Кварц пылевидный |
Трибоадгезионные |
Классификация |
Флюсы металлургические |
Трибоадгезионные |
Классификация известняка |
Абразивы |
Трибоадгезионные |
Классификация и обогащение |
Порошки, используемые в порошковой металлургии |
Коронные барабанные и камерные, трибоадгезионные |
Классификация по крупности, сепарация по форме, разделение по насыпной плотности |
В практике электрической сепарации большой опыт имеется по доводке коллективных концентратов: титано – цирконового, тантало – ниобиевого, оловянно – вольфрамового, монацит – ксенотимового. Успешно разделяются и более сложные комплексы, например: ильменито – рутило – цирконо – монацитовый, тантало - колумбито – касситерито – цирконовый.
В качестве примера рассмотрим схему доводки на Верхнеднепровском горно – металлургическом комбинате (ВДГМК, Украина) гравитационного коллективного концентрата, содержащего 90 % тяжелых минералов плотностью более 2900 кг/м3 и около 10% кварца (рис. 11.1).
Основные минералы тяжелой фракции - циркон, рутил, ильменит, лейкоксен, ставролит, дистен, силлиманит, турмалин, хромит (см. табл. 11.3).
Табл. 11.3.
Минерал |
Формула |
Плотность |
Удельная магнитная восприимчивость, [м3/кг] |
Электропроводность, Ом-1 * см -1 |
Циркон |
ZrSiO4 |
4800 |
(-1 …+ 10) * 10-8 |
10-10 … 10-12 |
Рутил |
TiO2 |
4200 |
(-1 …+ 10) * 10-8 |
104 … 1 |
Ильменит |
FeTiO3 |
4800 |
(85 … 450) * 10-8 |
104 … 102 |
Лейкоксен |
Смесь TiO2, Ti(OН)4, SiO2, гидроксидов Fe,Mn. |
3000…3800 |
(-1 …+ 10) * 10-8 |
Изменяется в широких пределах |
Ставролит |
(Fe,Mg,Zn)2*Al9* (Si,Al4)O22(OH)2 |
3600 |
(10 … 60) * 10-8 |
10-10 … 10-12 |
Дистен |
Al2(SiO5) |
3250 |
(-1 …+ 10) * 10-8 |
10-10 … 10-12 |
Силлиманит |
Al(AlSiO5) |
3250 |
Немагнитный |
Диэлектрик |
Турмалин |
(Ca,Na,K)*(Al,Fe,Li,Mg,Mn)3* (Al,Cr,Fe,V)6*(BO3)3*(Si6O18)* (OH,F)4 |
3100 |
(10 … 60) * 10-8 |
10-10 … 10-15 |
Хромит |
FeCr2O4 |
4700 |
(25 … 31) * 10-8 |
10-14 … 10-16 |
Основной процесс в схеме доводки – электросепарация. Схема имеет пять отдельных технологических узлов электросепарации:
- узел разделения концентрата на проводниковую и непроводниковую фракции; проведение этой операции в голове процесса (вместо обычно применяемой магнитной сепарации) целесообразно при соотношении масс проводниковой и непроводниковой фракций приблизительно как 1:1;
- узел доводки рутилового концентрата;
- узел доводки цирконового концентрата;
- узел доводки дистенового концентрата;
- узел доводки ставролитового концентрата.
Коллективный концентрат, обесшламленный или обеспыленный по классу -0,044 мм, разделяют на проводники и непроводники в барабанных коронно-электростатических сепараторах ЭКС – 1250 и СЭС – 1000 М и пластинчатых трибоэлектрических сепараторах ПЭСС. В проводниковую фракцию выделяют рутил, ильменит, хромит, а в непроводниковую – циркон, ставролит, дистен, силлиманит.
Дистен – силлиманитовый концентрат получают в трибоэлектрических сепараторах СТЭ из продукта, содержащего 30 – 40% кварца и 50 – 60% дистен - силлиманита.
Товарные концентраты содержат:
Ильменитовый – от 96 – 98 % ильменита или 60 – 61,5 % TiO2, 2 – 2,5 % SiO2, 1,5 – 2,5 % Al2O3;
Рутиловый - от 92 до 94 % рутила, 4 – 5 % ильменита, или 91 – 95 % TiO2;
Цирконовый - от 92 до 97 % циркона или 60 – 65 % ZrO2;
Ставролитовый – от 85 до 90 % ставролита или 44,5 – 47,5 % Al2O3;
Дистен – силлиманитовый - от 90 до 93 % дистена и силлиманита или 56 – 58 % Al2O3.
Извлечение TiO2 и ZrO2 в соответствующие концентраты составляет 93 – 95 % от операции доводки коллективного концентрата.
При доводке пирохлоровых концентратов в России применяют электрическую сепарацию для отделения пирохлора от циркона, апатита, сфена и примесей силикатных минералов (рис. 11.2). Получаемый пирохлоровый концентрат содержит более 37% Nb2O5. На другом предприятии черновой ниобиевый (лопаритовый) концентрат разделяют на сепараторе СЭС – 1000 М. В непроводниковую фракцию выделяют нефелин, полевой шпат и часть эгирина, а в проводниковую – лопарит и эгирин. Проводниковую фракцию разделяют на магнитных сепараторах с получением концентрата, содержащего до 95% лопарита.
Рис. 11.1. Схема разделения коллективного гравитационного концентрата на ВДГМК.
Рис. 11.2. Схема доводки пирохлоровых концентратов электрической сепарацией.
Приложение 1