Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние исследований и проблемы повышения эффективности технологии переработки тонко дисперсных материалов 10
1.1. Развитие теории и практики переработки тонко дисперсных руд различного типа и сырья техногенных месторождений 10
1.2. Основные направления конструирования новых обогатительных аппаратов для повышения эффективности извлечения тонкодисперсных частиц 22
1.3. Выводы 29
2 Разделение тонкодисперсных минеральных частиц в нестационарном центробежном поле 31
2.1. Теоретические основы влияния центробежного поля на разделение минеральных частиц 31
2.2. Физическое обоснование применения нестационарного центробежного поля для разделения тонкодисперсных минеральных частиц 36
2.3. Оптимизация разделения минеральных частиц по соотношению их крупности 51
2.4. Имитационное моделирование движения минеральных частиц различной плотности и крупности в условиях их разделения в нестационарном центробежном поле 58
2.5. Выводы 64
3 Исследование принципов аппаратурного оформления технологии обогащения пшамов в условиях нестационарного центробежного поля 66
3.1. Модель лабораторной установки для разделения минеральных частиц в нестационарном центробежном поле 66
3.2. Исследование условий разделения тонкодисперсных минеральных частиц на модели лабораторной установки периодического действия 68
3.3. Разработка конструкции модели лабораторной установки для обогащения шламов с разгрузкой продуктов разделения минералов 76
3.4. Исследование технологических параметров работы модели лабораторной установки 80
3.5. Выводы 90
4. Разработка технологии обогащения редкометальных руд, в условиях применения нестацио нарного центробежного поля 92
4.1. Исследование оптимальных условий работы установки для разделения минеральных частиц с применением многофакторного планирования эксперимента 92
4.2. Характеристика вещественного и минерального состава руд Орловского месторождения и разработка технологии извлечения танталита-колумбита с применением установки для обогащения шламов 108
4.3. Выводы 123
Заключение 126
Литература 129
Приложения 136
- Основные направления конструирования новых обогатительных аппаратов для повышения эффективности извлечения тонкодисперсных частиц
- Физическое обоснование применения нестационарного центробежного поля для разделения тонкодисперсных минеральных частиц
- Исследование условий разделения тонкодисперсных минеральных частиц на модели лабораторной установки периодического действия
- Характеристика вещественного и минерального состава руд Орловского месторождения и разработка технологии извлечения танталита-колумбита с применением установки для обогащения шламов
Введение к работе
Актуальность проблемы. Горнорудная промышленность все чаще встречается с необходимостью переработки большого разнообразия минерального сырья, характеризующегося тонкой вкрапленностью ценных компонентов, а также сложной текстурой и структурой руд. Применение известных технологических процессов переработки такого вида сырья обеспечивает возможность получения невысоких технологических показателей обогащения, а в ряде случаев приводит к систематическому их снижению. Потери ценных компонентов, находящихся в рудном материале в тонких классах крупностью менее 74 мкм достигает при этом 50 % и более. Аналогичные трудности возникают и при разработке технологии обогащения сырья техногенных месторождений, сформированных в результате длительной работы обогатительных фабрик.
Прогресс в решении возникающих проблем интенсификации технологии тонковкрапленных руд возможен при развитии исследований в двух направлениях: совершенствование известных методов и приемов обогащения таких руд и разработке новых нетрадиционных подходов к их переработке. На наш взгляд наиболее высокие технико-экономические показатели могут быть получены при развитии второго направления, чему и посвящается настоящая работа в области развития одного из эффективных направлений технологии интенсивной гравитации.
Основная научная идея работы - разделение рудных и породообразующих минеральных частиц различных классов крупности, в т.ч. и тонкодисперсных, возможно на основе использования нестационарного центробежного поля, обеспечивающего разные траектории движения минералов в обогатительном аппарате.
Цель работы: разработать научные основы применения нестационарного центробежного поля для разделения тонкодисперсных минеральных
5 частиц и эффективное аппаратурное оформление для осуществления этого
процесса.
Основные задачи исследований:
Проанализировать эффективность основных направлений развития технологии переработки минерального сырья крупностью менее 0,074 мм.
Разработать теоретические основы возможности разделения минералов различной плотности и крупности в нестационарном центробежном поле.
Создать математическую модель движения минеральных частиц различной крупности и плотности в нестационарном центробежном поле.
Сконструировать и изготовить лабораторную установку для переработки рудного материала и выявить основные закономерности поведения минеральных комплексов различного гранулометрического состава.
Оптимизировать условия разделения минеральных частиц в условиях многофакторного планирования эксперимента.
Разработать методические основы построения схемы обогащения руд в условиях нестационарного центробежного поля и оценить ее на основе технико-экономических расчетов.
Выполнить технологические исследования по обогащению рудного материала на основе рекомендуемой технологии.
Объекты исследования - искусственные смеси, составленные из различных рудных минералов крупностью менее 0,0074 мм и породообразующих минералов крупностью менее 2,0 мм; пробы руд разных месторождений.
Предмет исследования - условия разделения тонкодисперсных минеральных частиц в нестационарном центробежном поле.
Методы исследований. В процессе выполнения диссертационной работы использован комплекс современных методов исследования, включаю-
щий теоретические выводы и обобщения, лабораторные и полупромышленные испытания. Применены анализ и обобщение литературных и фондовых материалов, лабораторные исследования условий разделения рудных и породообразующих минералов в нестационарном центробежном поле, теория планирования эксперимента, рентгено-спектральный метод анализа продуктов обогащения, обработка результатов исследования с использованием закона нормального распределения, оптимизация условий разделения минералов с применением многофакторного планирования эксперимента, математическое моделирование процесса с применением ЭВМ. Научные положения, выносимые на защиту:
Теоретическое обоснование возможности разделения тонкодисперсных минеральных частиц в нестационарном центробежном поле.
Закономерности движения тонко дисперсных минеральных частиц в нестационарном центробежном поле, обеспечивающие методические принципы конструирования аппаратуры с разработкой технологии их обогащения.
Достоверность научных положений обусловлена применением современной обработки статистической информации экспериментальных данных, достаточной сходимостью теоретических и экспериментальных исследований и подтверждена эффективной работой созданных экспериментальных установок с проверкой разработанной технологии в полупромышленных условиях.
Научная новизна работы:
-теоретически обоснована возможность разделения материалов крупностью менее 0,074 мм с применением нестационарного центробежного поля;
-разработана математическая модель процесса разделения минеральных частиц, позволяющая определить основные конструктивные параметры установок для их обогащения;
7 -выданы научные рекомендации, позволяющие установить оптимальные пределы параметров работы установок для разделения тонкодисперсных материалов с получением необходимых технологических результатов по качеству концентратов и извлечению в них ценных компонентов. Практическое значение работы:
обоснована целесообразность применения нестационарного центробежного поля в качестве одного из направлений технологии интенсивной гравитации для разделения тонких минеральных частиц, которые традиционными методами обогащения практически не извлекаются;
разработана и испытана на продуктах хвостохранилища Орловской обогатительной фабрики интенсивная технология обогащения отвальных продуктов фабрики с получением кондиционных тантал-ниобиевых концентратов;
предложены новые способы обогащения шламов и устройства для их осуществления, защищенные патентами РФ.
Результаты исследований внедрены в учебный процесс в ЧитГТУ при чтении лекционного курса «Технология обогащения полезных ископаемых» для студентов специальности «Обогащение полезных ископаемых». Личный вклад автора:
разработка основной идеи и цели работы, постановка задач исследований и методология их решения;
проведение экспериментальных исследований и обработка полученных результатов с применением ЭВМ;
создание математической модели процесса;
разработка устройств, обеспечивающих технологию разделения минералов в условиях нестационарного центробежного поля;
проведение проверки работы опытной установки для обогащения тонкодисперсных материалов в полупромышленных условиях.
Оценка эффективности результатов работы - проведена на Орловском ГОКе при обогащении отвальных продуктов хвостохранилища, а реко-
8 мендованная схема принята к внедрению в технологической цепочке на Орловской обогатительной фабрике для снижения потерь со шламами при переработке тантал-ниобиевых руд после восстановления предприятия и запуска в работу.
Апробация работы. Основное содержание диссертации и ее отдельные положения докладывались на международных конференциях и научно-технических совещаниях: вторая научно-техническая конференция, посвященная 25-летию горного института (г.Чита, 1999 г.); региональная конференция «Проблема освоения и рационального использования природных ресурсов Забайкалья» (г.Чита, 2000 г.); «Выставка результатов научно-технической деятельности Забайкалья» (г.Чита, ЧитГТУ октябрь 2000 г.); международная научно-техническая конференция «Передовые технологии и технико-экономическая политика освоения месторождений в XXI веке» (г. Красноярск, КГАЦМиЗ, ноябрь 2000 г.); третья научно-техническая конференция Горного института (г.Чита, ЧитГТУ 2000 г.); краевая научная практическая конференция «Новые технологии для управления и развития региона» (г. Красноярск, КГАЦМиЗ , 2000 г.); Третий конгресс обогатителей стран СНГ ( г. Москва, 2001 г.); вторая международная конференция «Забайкалье на пути к устойчивому развитию: экология, ресурсы, управление.» (г. Чита, ЧитГТУ, 2001 г.); пятая международная конференция «Новые идеи в науках о земле» (г. Москва, 2001 г.); межрегиональная научно-техническая конференция посвященная 40-летию ЗабНИИ ( г. Чита, ЗабНИИ 2001 г.); доклад в Горном институте на кафедре «Обогащение полезных ископаемых» (г.Санкт-Петербург 2001 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 статей, в т.ч. получен патент на изобретение.
Исходные материалы включают результаты исследований, выполненных с участием автора в период НИР ЗабНИИ и ЧитГТУ, включенных в программу «Сибирь» СО АН СССР.
9 Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения,
четырех глав, общих выводов, 74 библиографических источника и содержит
139 страниц, включая 29 рисунков, 34 таблицы, 2 приложения.
Основные направления конструирования новых обогатительных аппаратов для повышения эффективности извлечения тонкодисперсных частиц
Значительные потери тонкодисперсных ценных компонентов заставляют совершенствовать существующие и разрабатывать новые методы и аппараты для улавливания пшамов и их обогащения. Большие надежды следует возлагать на второе направление, т.к. применяемое на фабриках оборудование исчерпало все свои возможности и не может применяться в качестве эффективных устройств для обогащения шламов. Достаточно в подтверждение этого привести в качестве примера использование серийно выпускаемых концентрационных столов, позволяющих достигать извлечения металлов в концентраты при обогащении шламов не выше 30 %.
Концентрационные столы являются наиболее эффективными обогатительными аппаратами способными перерабатывать руды очень широкого диапазона крупности с высоким извлечением и степенью обогащения, хотя столы далеко не компактны и невысокопроизводительные машины. Но при доводочных операциях не требуется высокой производительности. Здесь упор и внимание уделяют качественной стороне всех проводимых операций. Но, если результаты работы Песковых концентрационных столов отвечают требованиям, предъявляемым к доводочным операциям, то шламовые концентрационные столы не в состоянии за одну операцию переработки тонкодисперсных и шламовых материалов выдавать кондиционный по содержанию ценных минералов и золота концентрат. Тонкодисперсные и шламовые концентраты столов требуют достаточно разветвленной схемы доводки.
В связи с общей тенденцией ухудшения качества минерального сырья с одновременным снижением содержания ценных компонентов и увеличением в 3-4 раза потерь минералов в процессах первичной переработки полезных ископаемых при использовании традиционных методов в ряде стран логично предпринимаются попытки разработки принципиально новых конструкций обогатительных аппаратов.
В настоящее время в промышленности все большее распространение находят конструкции флотационных машин с использованием различных физических воздействий.
Для обогащения тонких частиц предложена конструкция флотомаши-ны с вращающимся потоком пульпы - флотоциклон. По данным института физической химии Болгарской академии наук для флотации шламов более приемлема статическая флотация, связанная с обогащением в тонком слое, текущем по наклонному пористому желобу. Некоторыми авторами рекомендуется использовать для разделения неметаллических полезных ископаемых напорную флотацию или противоточные пневмомеханические флотомаши-ны чанового типа.
ОАО «ПО УСОЛЬМАШ» выпускает оборудование нового поколения - флотационные пневмомеханические машины ФПМ 16 ЦМ, ФМ- 16 Б, ФПМ-УП-100. Флотомашины оснащены системой автоматической стабилизации уровня пульпы и расхода воздуха. Флотомашины нового поколения успешно прошли промышленные испытания и в настоящее время работают на Талнахской ОФ Норильского горно-обогатительного комбината, Кольской компании, Гайском ГОКе [10].
За последние годы много внимания уделено разработке новых более эффективных конструкций сгустителей и классификаторов. В промышленности получают широкое распространение различные виды полочных сгустителей, разработаны классификаторы с переменным сечением классификационной камеры типа «Лаводюн» и «Лавофлокс», аппараты типа «Зигзаг» и с пересыпными полками.
В аппаратах «Лаводюн» и «Лавофлокс» разделение рудного материала осуществляют в наклонных трубах [18] в потоках воды, подаваемой в нижней части аппаратов. Следует отметить, что, хотя эффективность работы этих аппаратов практически одинакова с концентрационными столами и отсадочными машинами, эксплуатация их обходится значительно дешевле в связи с простотой конструкции, отсутствием движущихся частей и т.д.
Основными аппаратами для гравитационного обогащения шламов все еще являются концентраторы Bartles-Mozley, Bartles-Crossbelt, встряхиваемый винтовой сепаратор, шламовые концентрационные столы, концентратор Duplex [66,73].
Концентраторы Bartles-Mozley в настоящее время работают успешно на 15 зарубежных оловянных обогатительных фабриках для извлечения касситерита как из шламов текущей переработки, так и хвостовых отвалов. Этот концентратор представляет собой многодечный автоматический шлюз, деки сгруппированы по двадцать штук на двух стеллажах и подвешены на тросах к раме, между ними расположен привод. При обогащении шламов на концентраторах Bartles-Mozley обычно получают низкосортные концентраты, требующие дальнейшей доводки. Так, на фабрике Ruiberg (ЮАР) при обогащении руды с содержанием олова 0,48 % получают оловянный концентрат с содержанием 23,4 % олова при извлечении 22,6 %.
В последние годы наряду с уже довольно широко применяемым на фабриках ряда стран концентратором Bartles-Mozley в Великобритании внедрены гравитационные аппараты этой же фирмы - Bartles-Crossbelt. Этот концентратор представляет собой полихлорвиниловую ленту, натянутую на два барабана и имеющую поперечный уклон по обе стороны от ее продольной оси. Вращающийся дебаланс сообщает ленте орбитальное движение. Питание подается вдоль ленты. Показатели обогащения зависят от угла наклона ленты, скорости, амплитуды и частоты колебаний. Главные преимущества концентратора состоят в возможности получения промпродукта, в эффективном извлечении весьма тонких частиц и относительно высокой производительности. [66]
Физическое обоснование применения нестационарного центробежного поля для разделения тонкодисперсных минеральных частиц
Закономерности падения частиц имеют важное значение для создания теории гравитационных процессов и для расчета машин и аппаратов. Основным вопросом при этом является определение скорости падения частиц. Такие параметры как крупность, плотность, форма оказывают огромное влияние на скорость падения частиц [15,16].
Для объяснения закономерностей перемещения зерен используются законы классической механики, гидравлики, физики, а также основные положения теории гидро- и аэродинамики.
Для обогащения минеральных частиц малого размера по плотности широко применяется центробежное поле. Разделение в центробежных полях происходит при сравнительно высоких скоростях движения жидкой среды и минеральных частиц со значительным ростом гидравлической крупности частиц. Анализ особенностей движения частиц необходимо вести по единой методике, при этом предпочтительны аналитические подходы [39,41,69].
Как уже отмечалось раньше в аппаратах, в которых центробежная сила, действующая на тело в криволинейном потоке, во много раз больше, чем сила тяжести, разделение материала происходит под действием этой силы. Если центробежная сила и сила тяжести соизмеримы и сепарация происходит под действием обоих сил, обогащение принято называть центробежно-гравитационным [69].
Необходимым условием при центробежно-гравитационном обогащении является наличие транспортного потока в направлении, не совпадающем с вектором силы центробежного поля. При отсутствии смывного потока, а также в том случае, если направление потока совпадает с направлением поля, расслоение материала по плотности практически не происходит.
Немаловажное значение при разделении материалов имеет отношение жидкого к твердому, т.е. разжижение пульпы. При малом соотношении жидкого к твердому (Ж:Т) в пульпе разделение нарушается. Причиной этого является возрастающая вязкость пульпы и высокая сплоченность ее зерен, препятствующие не только центробежному но и сегрегационному расслоению материала. Аппараты эффективнее работают на сильно разбавленных пульпах [17,68].
Одним из перспективных направлений в области разработки способов обогащения шламов и вариантов устройств при их осуществлении является использование для разделения тонкодисперсных минеральных частиц нестационарного центробежного поля [43,74].
Сущность процесса заключается в том, что разделение рудных и породообразующих минералов осуществляется в вертикально расположенном цилиндре при вращательно-реверсивном колебании пульпы. Обогащение происходит за счет того, что минеральные частицы концентрируются в периферической части рабочего органа, а частицы минералов вмещающих пород - в центральной [43].
Как отмечалось раньше, при сегрегационном разделении частиц уменьшается потенциальная энергия системы. Ф.В.Майером [39] предложена зависимость убыли потенциальной энергии смеси частиц от времени t при центробежном гравитационном разделении, имеющая вид: где AEt - разность потенциальной энергии системы в момент времени t и после разделения; к - коэффициент пропорциональности, не зависящий от времени.
Формула (2.9) показывает, что скорость гравитационного процесса убывает во времени. Коэффициент к зависит от условий ведения процесса и должен определяться экспериментально.
В самом общем случае потенциальные силы и силовая функция могут явно зависеть не только от координат, но и от времени г (— Ои — 0). Такие силы называются нестационарными. В случае нестационарных сил при вычислении интеграла J (Fdr) время нужно считать фиксированным параметром.
При обогащении тонкодисперсных минеральных частиц в нестационарном центробежном поле используется принцип разделения зерен как по плотности, так и по массе вследствие статического и динамического воздействия среды на зерна, движущиеся в этих условиях с различными скоростями [43].
Отделение тонкодисперсных рудных частиц от остальной части минералов производится под влиянием центробежных и гравитационных сил. Схематично область движения частиц, т.е. объем цилиндра, в котором происходит разделение минералов, можно представить как цилиндр радиусом Ry и высотой Нц, в верхнем торце которого имеется входное отверстие радиусом RBX , а в нижней части выходное отверстие радиусом RBbIX для вывода минералов вмещающих пород. Концентрация полезного компонента осуществляется у стенки цилиндра, а вывод - на кольцевой полосе шириной h (рис.2.1). Разделение исходного материала на минеральные фракции будет достигнуто в том случае, если за время своего движения минеральные частицы полезного компонента достигнут области цилиндра 2, а частицы минералов вмещающих пород останутся в области 1. Время движения и разделения частиц определяется временем перемещения материала на глубину Нц [43]. Пусть частица диаметром d и плотностью р находится в столбе суспензии плотностью рс, заключенном в цилиндре, вращающемся с угловой скоростью со.
Исследование условий разделения тонкодисперсных минеральных частиц на модели лабораторной установки периодического действия
Исследования условий разделения тонкодисперсных минеральных частиц проводились на первой модели. Разделение минеральных частиц в нестационарном центробежном поле происходит по плотности и крупности. В связи с этим при выполнении исследований изучалось поведение частиц разной плотности и крупности. В качестве минеральных частиц использовали танталит-колумбит плотность, которого 6,15 т/м , крупностью -0,063+0,04; -0,04+0,03; -0,03+0,02; -0,02+0,01 и -0,01мм. В качестве вмещающих пород использовали песчаники с плотностью 2,65 т/м и крупностью -1,6+1,0; -1,0+0,63; -0,63+0,4; -0,4+0,315; -0,315+0,2 мм.
Результаты исследований показали, что при обогащении шламовых продуктов в нестационарном центробежном поле проявляется общая закономерность, характерная для гравитационных процессов и связанная с повышением эффективности обогащения минеральных частиц при увеличении соотношения крупности разделяемых минеральных комплексов. На рис. 3.2 графики IS, приведены зависимости извлечения танталита-колумбита в концентрат от dB.n./dm , показывающая отношение крупности вмещающих пород dBпк крупности шламовой фракции dm, представленной в данном случае танталитом-колумбитом. Время разделения минералов составило 30 секунд.
Математической обработкой экспериментальных данных выявлено, что зависимость извлечения танталита-колумбита в концентрат от соотношения крупности минеральных частиц и вмещающих пород выражаются функциями: Y=X/(A+B-X) - класс крупности вмещающей породы -1,6+1,0 мм;-1,0+0,63 мм; -0,63 +0,4 мм; -0,315+0,2 мм (графики 1; 2;3;5) Y=A+B/X+-C/(XA2) - класс крупности вмещающей породы -0,4+0,315 мм (график 4). Численные значения коэффициентов функций А,В,С и коэффициент корреляции R представлены в табл. 3.1.
Результаты экспериментальных данных показывают принципиальную возможность выделения тонкозернистых материалов. Следует отметить, что эксперименты выполнены в условиях неотработанной методики и слабо изученных особенностей работы устройства для обогащения шламов. Повышение эффективности обогащения шламов может быть очевидно достигнуто за счет оптимального соотношения в рудной массе мелкой и крупной фракций обогащаемого материала.
Анализируя зависимости мы видим, что присутствие определенного количества крупного класса вмещающей породы повышает эффективность обогащения тонкодисперсных минеральных частиц. Есть определенная закономерность: частицы ценного компонента крупность -0,004+0,003мм ведут себя инвариантно, не зависимо от крупности вмещающей породы. Так с увеличением класса крупности танталита-колумбита до -0,063 мм извлечение его в концентрат снижается. Только в том случае где добавляются песчаники крупностью -1,6+1,0, извлечение ТагСЬ в концентрат резко повышается. Этими экспериментами подтверждаются теоретические данные о определенном соотношении мелкого и крупного классов при разделении минеральных частиц в нестационарном центробежном поле.
Работа установки в значительной мере зависит от угла наклона рабочего органа от вертикальной оси. С повышением угла наклона до 60 возрастает извлечение танталита-колумбита в концентрат (рис.3.3), что может повлиять на оформление конструктивных особенностей устройства, особенно узлов загрузки исходного материала и разгрузки продуктов обогащения. Существуют и оптимальные условия по работе приводного механизма.
Существуют и другие условия как технологические, так и конструктивные, определяющие эффективность процесса разделения минералов.
Существенной особенностью процесса обогащения шламовых частиц в нестационарном центробежном поле является то, что при высокой плотности пульпы (80-82 % твердого) процесс разделения минералов очень сильно зависит от скорости перемещения (скольжения) минеральных частиц (мелких от центра зоны разделения к периферии, крупных - в обратном направлении), определяемой наличием и толщиной гидратной оболочки у минеральных частиц. Существование гидратных слоев у гидрофильных частиц осложняет процесс их перемещения в рабочей зоне аппарата.
Гидрофобные свойства поверхности минералов уменьшают сопротивление движению последних в промежутках между гидрофильными частицами, обеспечивают ускорение перемещения и концентрирования гидрофобных частиц в периферийной части зоны обогащения. Создание таких условий может осуществляется за счет введения в пульпу аполярных соединений типа углеводородных масел, избирательно закрепляющихся на поверхности рудных минералов и усиливающих гидрофобные свойства их поверхности, что может способствовать улучшению условий разделения минералов и в конечном итоге привести к повышению технологических показателей обогащения исходного сырья.
Эти положения проверены на макете лабораторной установки с частотой 3 колебаний в секунду, амплитудой движения вала привода 10 мм и амплитудой поворота цилиндра 90. Время обогащения выдерживалось в пределах от 10 до 30 с, по истечении которого наблюдалось разделение минералов в рабочей зоне цилиндра.
Характеристика вещественного и минерального состава руд Орловского месторождения и разработка технологии извлечения танталита-колумбита с применением установки для обогащения шламов
В качестве реальных объектов для исследования возможности использования разработанного метода в производственных условиях представляют интерес руды разведываемых и разрабатываемых месторождений, а также накопленные материалы техногенных месторождений.
Из тантало-ниобиевого сырья эксперименты выполнялись на пробе руды Орловского месторождения. Вещественный состав изучался в разные годы научно-исследовательскими институтами: Иргиредмет, Гиредмет, Механобр [44].
Орловское месторождение расположено в центральной части Агинской рифейско-палеозойской плиты. Промышленная часть рудной зоны (ба лансовые руды) прослежена по простиранию на 800 м, по падению - на 200 500 м. Мощность ее колеблется от 5 до 85 м. С глубиной и удалением от кон такта содержание тантала постепенно уменьшается и оруденение в граните сменяется безрудным. Среди Орловского месторождения в настоящее время установлено около 20 минералов, многие из которых находятся в малых количествах и концентрируются только в продуктах обогащения или в тяжелых фракциях минералогических проб.
Основную промышленную ценность на Орловском месторождении имеют минералы редких элементов: тантало-ниобаты и литиевые слюды. В рудной зоне месторождения установлено три тантало-ниобиевых минерала: танталит-колумбит, микролит из группы пирохлора и лепидолит.
Танталит - колумбит (Fe, Мп)(Та,М))20б являются основным рудным минералом месторождения, имеющим отношение Таг05 : ND2O5 в среднем около 1. Он проявляется в мелких, большей частью пластинчатых, призматических, реже изометрических кристаллах и зернах, которые относительно равномерно рассеяны в породе, местами образуя небольшие гнездовые скопления или сросшиеся агрегаты. Для танталита-колумбита характерна тесная парагенетическая связь с микролитом, липидолитом, мусковитом, кварцем, топазом, в которых он проявляется в виде мелких включений или сростков [44].
Размеры зерен танталита-колумбита подвержены колебаниям в широких пределах от нескольких микрон до 5-7 мм, при преобладающих размерах - 0,07 - 0,2 мм. Наибольшее число зерен имеет размеры менее 70 микрон (около 65 % всего количества), преобладают размеры от 20 до 70 микрон (60 % всех зерен), но суммарный вес мелких зерен весьма незначителен и составляет менее 8 %. Число зерен крупнее 70 микрон составляет всего около 36 % от общей массы, но в них сосредоточена основная масса танталита колумбита - свыше 90 %. Содержание его в рудной зоне составляет от 0,009 до 0,15 %. Однако наибольшее количество танталита-колумбита находится в пределах от 0,009 до 0,06 %.
Химический состав танталита-колумбита в представленных технологических пробах ХМ-1 (керновая) и ОМ-3 (валовая), отобранных по месторождению, приведен в табл. 4.8. Расчет результатов химического анализа танталита-колумбита из кер новой пробы дает следующую формулу минерала ХМ-1 :(Мпо,98 Feo,23) ( (NbijoTao.giTio.o O ix. Танталит-колумбит стойкий к растворителям минерал.
При дроблении руды мелкие зерна танталита-колумбита сравнительно легко высвобождаются из породы, крупные зерна - легко раздрабливаются и переизмельчаются, в результате происходит обогащение мелких классов пробы за счет обеднения крупных.
Как показывают результаты минералогического анализа продуктов расситовки, в классах крупнее 0,5 мм почти весь танталит-колумбит находится в сростках с породообразующими минералами и только в классах мельче 0,2 мм танталит-колумбит находится преимущественно в виде свободных зерен. Подавляющая часть (более 90 %) этих зерен имеет вид мелких остроугольных обломков, среди которых сравнительно редко наблюдается не разрушенные кристаллы, что свидетельствуют о сильном передрабливании минерала.
Свободные зерна танталита-колумбита хорошо выделяются в концентрат при гравитационном обогащении. При доводке черновых концентратов танталит-колумбит идет в голове веера тяжелых минералов или, в случае присутствия больших количеств более тяжелых минералов - (вольфрамита) располагается между вольфрамитом и микролитом. В результате электромагнитной сепарации он концентрируется в магнитном продукте. Магнитная восприимчивость танталита-колумбита составляет 39 10 см /г. Она больше чем у микролита, но меньше, чем у ильменита. Флотационные свойства танталита-колумбита еще не достаточно изучены, но по данным работ Н.М.Силищенской, он хорошо флотируется в условиях слабокислой среды (рН = 6,0-7,0) [44].
