Содержание к диссертации
стр.
Введение 5
ГЛАВА I. Современное состояние теории и практики обогащения
окисленных железистых кварцитов и хвостов магнитной
сепарации ..... 10
1.1. Практика обогащения окисленных железистых кварцитов
и хвостов магнитного обогащения в СССР и за рубежом ю
-
Анализ научно-исследовательских работ по совершенствованию магнитно-флотационной технологии обогащения окисленных железистых кварцитов 22
-
Перспектива использования электрохимического метода кондиционирования пульпы в процессе флотационного дообогащения промпродукта и хвостов магнитной сепарации 34
Выводы к главе I 38
ГЛАВА П. Исследование основных процессов, протекающих на
поверхности железных минералов и в жидкой фазе
при электрохимической обработке пульпы 41
-
Термодинамический анализ состояния поверхности гематита в условиях его электрохимической обработки . 42
-
Исследование физико-химических свойств минералов железа при электрохимической обработке пульпы ... 51
-
Изменение состояния поверхности железных минералов при электрохимическом кондиционироваьши 51
-
Изучение гидратированности поверхности железных минералов в процессе электрохимической обработки пульпы 58
2.3. Влияние электрохимической обработки на окислительно-
восстановительные свойства и рН суспензий 75
Выводы к главе П 81
ГЛАВА Ш. Исследование адсорбционных и флотационных свойств
железных минералов и выбор оптимальных режимов
электрохимического кондиционирования пульпы при обо
гащении различных продуктов магнитной сепарации же
лезистых кварцитов 83
-
Влияние электрохимического кондиционирования пульпы на флотационные и адсорбционные свойства железных минералов 83
-
Влияние режимов электрохимической обработки пульпы на технологические показатели флотации хвостов мокрой магнитной сепарации Михайловского ГОКа 94
-
Выбор оптимальных режимов электрохимического кондиционирования пульпы при прямой флотации ігромпродук-
та электромагнитной сепарации Михайловского ГОКа . . 101
3.4. Электрохимическое кондиционирование пульпы - эффек
тивный метод интенсификации флотационной доводки
магнетитовых концентратов 108
Выводы к главе Ш 123
ГЛАВА ІУ. Полупромышленные испытания электрохимического кон
диционирования пульпы при флотации промпродукта
электромагнитной сепарации Михайловского ГОКа и
хвостов магнитной сепарации 125
-
Полупромышленные испытания электрохимического кондиционирования пульпы при флотации промпродукта электромагнитной сепарации Михайловского ГОКа 125
-
Полущюмышленные испытания электрохимического конди-
ционирования при флотации хвостов мокрой магнитной
сепарации Михайловского ГОКа 135
Выводы к главе ІУ 145
Общие выводы 146
литература 148
Приложение 162
Введение к работе
"Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 г.г. и на период до 1990 г." предусмотрено промышленное освоение технологии обогащения окисленных железистых кварцитов.
Необходимость решения этой проблемы определяется тем, что окисленные железные руды являются одним из основных источников дальнейшего расширения сырьевой базы черной металлургии страны, поскольку с углублением действующих карьеров и шахт происходит удо-рожение добычи магнетитовых кварцитов и богатых железных руд, а также значительно сокращается добыча последних в Кривом Роге.
Советский Союз располагает крупными разведанными запасами окисленных железистых кварцитов. В будущем они могут быть значительно увеличены, так как до настоящего времени отсутствует эффективная разведка месторождений этих руд. Основная часть выявленных к настоящему времени запасов сосредоточена в районах с развитой горнорудной промышленностью - Кривбасса и КМА.
Особенно актуальна проблема обогащения окисленных кварцитов, добываемых попутно с магнеТитовыми, среднегодовая добыча которых только в Кривбассе и КМА составляет около 45-60 млн.тонн, и практически все они отправляются в отвалы. В процессе отвалобразования окисленные кварциты засоряются пустыми породами, вследствие чего значительная часть их безвозвратно теряется для народного хозяйства как железорудное сырье, что с экономической точки зрения, в условиях ограниченности запасов железных руд и постепенного их истощения, является недопустимым.
В настоящее время отвалы занимают несколько тысяч гектаров земель. В случае, если окисленные кварциты не будут подвергаться обогащению при намечаемом развитии горных работ на действующих карьерах Кривбасса, площадь земель, занятая отвалами, к 1990 году составит 8 тыс.гектаров.
Большие запасы окисленных кварцитов теряются и при подземной добыче.
Решение проблемы обогащения окисленных железистых кварцитов попутной добычи создает благоприятные предпосылки для вовлечения в эксплуатацию крупных месторождений в Кривбассе, КМА, Сибири и Дальнем Востоке, а также окисленных железных руд шахтной добычи.
Затраты на добычу окисленных кварцитов составляют 0,25-0,60 руб,, причем следует отметить, что с увеличением глубины карьеров, роста стоимости добычи окисленных кварцитов практически не происходит.
Поэтому наиболее рациональной и экономичной является комплексная переработка железных руд, предусматривающая обогащение попутно добываемых окисленных железистых кварцитов параллельно с магнетитовыми.
Таким образом, на базе окисленных руд в перспективе сырьевая база может быть значительно расширена и позволит обеспечить возрастающие потребности в металлургическом сырье СССР и стран членов СЭВ.
Общепризнанной схемой обогащения окисленных железистых кварцитов месторождений Кривбасса и КМА в настоящее время является комбинированная магнитно-флотационная схема, разработанная институтом "Механобрчермет" и заложенная в проект строящихся промышленных объектов. Успешное освоение и дальнейшая жизнеспособность этой схемы во многом определяется совершенствованием процесса флотации, который по сравнению с флотацией руд цветных и редких металлов до настоящего времени недостаточно разработан.
Процесс флотации и его качественно-количественные показатели определяются, главным образом, физико-химическими свойствами поверхности минералов, ионным составом жидкой фазы, величиной окислительно-восстановительного потенциала пульпы, ее щелочностью. Обычно регулирование поверхностных свойств минералов перед флотацией осуществляют посредством введения специальных реагентов. Однако, применение химических соединений имеет ряд недостатков,связанных с усложнением процесса, затратами дорогостоящих, часто дефицитных и токсичных веществ.
Принципиально новый путь в этом направлении открывает электрохимическая технология, которая дает возможность направленно регулировать поверхностные свойства минералов и ионный состав жидкой фазы пульпы.
В последние годы это направление успешно развивается у нас в стране при флотации цветных и редких металлов. Работы многих советских и зарубежных ученых показали широкие возможности электрохимического метода для повышения извлечения ценных компонентов.
В конце 70-х годов были начаты исследования по изучению возможности применения электрохимической технологии для интенсификации флотации железных руд.
Однако, до настоящего времени не был подробно изучен характер процессов, протекающих на поверхности железных минералов и в жидкой фазе при электрохимической обработке пульпы. Теоретически не установлены и не обоснованы оптимальные параметры электрообработки.
На основании вышеизложенного,основная цель настоящей работы заключается в следующем: выявление основных физико-химических процессов, протекающих на поверхности породо- и рудообразующих минералов и в жидкой фазе мономинеральной и рудной пульпы при наложении постоянного электрического тока на пульпу; установление механизма активации железных минералов и депрессии ожелезненного кварца в условиях предварительного электрохимического кондиционирования пульпы; - разработка оптимальных режимов электрохимического кондиционирования пульпы при флотации различных продуктов мокрой магнитной сепарации железных руд.
В диссертации впервые вскрыт механизм активации флотации железных минералов в условиях предварительного кондиционирования пульпы, который обусловлен протеканием параллельно идущих процессов - растворения гидроокисных соединений железа на поверхности железных минералов и обновления поверхности за счет контакта с анодом и предотвращения последующего образования гидроокисных соединений вследствие воздействия на поверхность частиц электролитического водорода.
Методом потендиодинамических импульсов в сочетании с методом вращающегося дискового электрода получена циклическая потенцио-динамическая вольтамперная кривая, характеризующая происходящие на поверхности гематита при электрохимическом воздействии сопряженные окислительно-восстановительные процессы. В соответствии с полученными экспериментальными данными и результатами термодинамического анализа обосновано протекание поверхностных электрохимических реакций.
Проведены исследования изменения флотационных и адсорбционных свойств железных минералов и ожелезненного кварца при электрохимической обработке пульпы. Изучена гидратированность поверхности гематита, мартита, магнетита, мушкетовита, электрофизические и электрохимические свойства минералов, их структурные особенности с использованием сканирующей электронной микроскопии, методов химических анализов, потенциометрии.
Установлена взаимосвязь между режимами электрохимической об- работки пульпы и адсорбцией собирателя на поверхности минералов и определены оптимальные параметры обработки для флотации продуктов мокрой магнитной сепарации железных руд.
Разработанная технология прошла успешную проверку в ЦЗЛ Михайловского ГОКа при флотации хвостов мокрой магнитной сепарации и промпродукта электромагнитной сепарации. В лаборатории Белго -родского филиала Механобрчермета исследовано влияние электрохимической обработки при обратной анионной и катионной флотации магнетитового концентрата Лебединского ГОКа для выделения высококачественных концентратов.
На полупромышленных установках института "Механобрчермет" и Михайловского ГОКа осуществлена проверка влияния электрохимической обработки пульпы на результаты прямой анионной флотации продуктов мокрой магнитной сепарации Михайловского ГОКа, которая показала возможность: при флотации промпродукта электромагнитной сепарации повысить извлечение железа на 1,5-3%, качества - на 2-4% с получением концентрата с содержанием железа не ниже 60%; при флотации хвостов мокрой магнитной сепарации повысить качество концентрата на 1,3-2,4%, увеличить извлечение железа на 3,4-5,2%.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения рекомендуемой технологии переработки хвостов мокрой магнитной сепарации на одной секции фабрики составит 96,3 тыс.руб. в год.
Работа выполнялась в соответствии с планом НИР ИПКОН АН СССР по теме 3.2.2.1.2.2. "Изыскание электрохимических и химических методов подготовки воды и пульпы с контролем ионного состава жидкой фазы при обогащении окисленных железистых кварцитов", входящей составной частью в целевую комплексную программу 0.Ц.039 (п.Т.66).
