Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ литературных данных по проблеме обогащения каолинов 9
1.1. Характеристика промышленных типов каолинов 9
1. 2. Анализ существующих способов переработки каолиновых глин 16
1.3 Практика обогащения каолинов 19
1.4 Постановка задач исследования 25
2. Характеристика объекта исследования и методики проведения экспериментов 27
2. 1 Методики исследований 27
2.1.1 Методика проведения термографического анализа 27
2.1.2 Методика проведения рентгеноструктурного анализа 27
2.1.3 Методика проведения минерального анализа 27
2.1.4 Методика проведения энерго-эмиссионного микроанализа 28
2.1.5 Методика проведения магнитного анализа 28
2.1.6 Методика определения магнитных свойств 29
2.1.7. Методика определения эффективности дезинтеграции каолинового сырья в процессе предконцентрации 29
2.1.8 Методика проведения теста на образование флоков 29
2.3.8 Методика определения кинетики седиментации 30
2.3.10 Измерение белизны каолина 31
2.1 Характеристика каолинового сырья Еленинского месторождения 31
2.1.1 Геологическая характеристика Еленинского месторождения 31
2.1.2 Качественная характеристика каолинового сырья 33
2. 2 Характеристика используемых реагентов 50
2.4. Выводы: 53
ГЛАВА 3 Изучение возможности переработки каолиновых глин еленинского месторождения магнитным методом 55
3.1 Магнитные свойства основных минералов 55
3.2 Результаты магнитного анализа 57
3.3 Изучение процесса полиградиентной сепарации каолинов 61
3.4. Выводы 65
ГЛАВА 4. Оптимизация операции предконцентрации каолиновых глин еленинского месторождения 66
4.1 Выбор способа и аппарата для операции предконцентрации 66
4.2 Выбор типа магнитной системы 67
4.3 Определение оптимальных гидродинамических характеристик потока пульпы в аппарате. 71
4.4 Определение оптимальных конструктивных параметров аппарата для предконцентрации. 74
4.5 Расчет магнитной системы аппарата для предконцентрации. 79
4.6. Математическая модель аппарата 83
4.6 Исследование влияния частичной циркуляции магнитного продукта на извлечение тонких классов крупности 93
4.7. Интенсификация процесса предконцентрации. 95
4.8 Выводы: 97
ГЛАВА 5 Разработка технологии переработки каолиновых глин еленинского месторождения 98
5.1. Обезвоживание полученных продуктов. 98
5.2. Обогащение каолинового сырья по магнитно-электролитной технологии 102
5.3. Обогащение каолинового сырья по предлагаемой технологии с использованием предконцентрации 104
5.4 Технология обогащения низкосортных каолинов Еленинского месторождения 105
5.5 Выводы по главе 108
Заключение 110
Бибилографический список 112
- Анализ существующих способов переработки каолиновых глин
- Методика проведения минерального анализа
- Изучение процесса полиградиентной сепарации каолинов
- Исследование влияния частичной циркуляции магнитного продукта на извлечение тонких классов крупности
Анализ существующих способов переработки каолиновых глин
Каолины - глинистые породы, состоящие преимущественно из минералов группы каолинита (каолинит, галлуазит, диккит) с примесью кварца, калиевого полевого шпата, мусковита, монтмориллонита. В качестве полезного ископаемого ценность представляют в первую очередь каолины белоцветные или бледноокрашенные, имеющие низкое содержание темноцветных минеральных компонентов, в первую очередь представленных оксидами железа и титана.
Современное промышленное производство преимущественно ориентировано на использование материалов с максимальным содержанием каолинитовых минералов и минимальным - всех прочих (кварц, калиевый полевой шпат, слюда, минералы оксидов железа и титана). В связи с этим большую часть добываемых природных каолинов подвергают обогащению (удаление песчаных и алевритовых частиц) и получают близкий к мономинеральному концентрат каолинитовых минералов; попутно могут быть получены концентраты и других упомянутых выше минералов, что может обеспечить организацию комплексной малоотходной разработки залежей каолинов.
Каолины характеризуются инертностью по отношению к кислым и щелочным растворам, высокой огнеупорностью, способностью образовывать с водой пластичную массу (пластичные разности), высокой механической прочностью в сухом состоянии, белым цветом обожженного черепка. Эти свойства определяют применение каолина в качестве сырья для производства тонкой, хозяйственной, санитарной, электро- и радиокерамики, огнеупорных изделий, силумина, стекла, ультрамарина и солей алюминия. Высокая дисперсность, белый цвет, диэлектрические свойства, химическая инертность хорошая диспергируемость, смачиваемость определяют широкое использование каолинов в качестве универсального наполнителя при производстве бумаги, резинотехнических, кабельных, пластмассовых и парфюмерных изделий.
Минеральные компоненты природных каолинов подразделяются на две основные группы. Первая группа представлена относительно крупнозернистыми реликтовыми минералами. К ним относят кварц, частично каолинитизированные калиевый полевой шпат, серицит, гранат, силлиманит, сюда же можно отнести псевдоморфозы каолинита по биотиту. Вторая группа представлена глинистыми гипергенными и, в меньшей степени, тонкодисперсными реликтовыми минералами (пылеватые кварц, полевой шпат, тонкочешуйчатый серицит). Среди глинистых минералов ведущее значение имеют каолинитовые минералы, с которыми в разнообразных сочетаниях и варьирующих количествах ассоциируют гидрослюды, смешанослойные, монтмориллонит. Присутствие в каолинах свыше 10 % некаолиновых глинистых минералов оказывает существенное влияние на технологические особенности получаемого из них обогащенного каолина. Даже после самой тщательной очистки обогащенные каолины содержат, как минимум, 2,0-2,5 % минеральных примесей. Так, лучшие из обогащенных промышленных каолинов Европы содержат 90,4-93,1 % каолинита, 3,2-6,8 % мусковита, 1,7-3,3 % кварца. Ценные свойства каолинов обусловлены ведущей ролью в их составе минералов группы каолинита, к которым отнесены каолинит, галлуазит, диккит и накрит [40]. По вещественно-структурным признакам все они являются полиморфными модификациями водного силиката алюминия Al2Si2O5(OH)4, чему соответствует содержание SiO2 46,54 %; Al2O3 39,5 %; H2O 13,96 %.
Мусковит KAl2(AlSi3)O10(OH)2 Si02 - 45,0А1203 - 32,8Н20 - 9,84 2760-3200 1260-1290 (0,5-3,9) 103 Пластинчатые кристалл-лы и их агрегаты
Диккит имеет тот же состав, что и каолинит, ввиду чего мало отличается от последнего поведением в технологических процессах. Галлуазит редко образует концентрации промышленной значимости, обычно присутствуя в каолинах в виде примеси к каолиниту, иногда значительной.
Присутствующие в составе каолинов реликтовые минералы (полевые шпаты, мусковит, гранат, силлиманит и др.) в той или иной степени бывают каолинитизированы. В связи с изменениями геохимии среды в некоторых разностях каолинов в качестве новообразованных минералов могут присутствовать смектиты, опал, кальцит, сидерит, гипс, сульфиды железа и более редкие минералы.
По своему происхождению каолины подразделены на первичные и вторичные (переотложенные) [40]. В таблице 1.2 характеризуются основные промышленные типы месторождений каолинов разного генезиса.
Месторождения первичных каолинов представлены элювиальными (в корах выветривания) и гидротермально-метасоматическими залежами. Месторождения элювиальных каолинов формируются в связи с глубоким химическим выветриванием алюмосиликатных пород разного возраста и происхождения в условиях теплого гумидного климата. Коры выветривания формируются на заключительных этапах выравнивания древнего рельефа (пенепленизация), образуя покровы переменной мощности. Залежи каолинов приурочены к верхней (каолиновой) зоне коры выветривания, имеют неправильную пласто- и линзообразную форму и в плане иногда достигают нескольких квадратных километров. Мощность залежей варьирует от нескольких метров до нескольких десятков метров.
Каолины в разрезе постепенно, через зону слабовыветрелых пород, переходят в материнские породы.
Месторождения этого подтипа составляют основу сырьевой базы каолинов в России. Залежи элювиальных каолинов подразделены по их морфологии на площадные (Кыштымское), линейно-площадные (Южно-Ушкотинское) и линейные (Еленинское). По химическому и минеральному составу элювиальные каолины на породах с породообразующим содержанием калиевых полевых шпатов и (или) мусковита могут быть разделены на бесщелочные (нормальные) и щелочесодержащие (щелочные). Щелочные каолины могут слагать отдельные части залежей (Еленинское, Журавлиный Лог), реже целые залежи (Екатериновское на Украине). Щелочные каолины отличаются содержанием в них К2О от 1,7 до 4-6 %, в то время как для нормальных каолинов наиболее обычное содержание К2О 0,3-0,5 % [40]. Калиевый полевой шпат щелочных каолинов отличается высокими значениями калиевого модуля (К2О:Мg2O).
Методика проведения минерального анализа
Месторождения каолинов гидротермально-метасоматического происхождения формируются в результате воздействия постмагматических растворов на вулканические и субвулканические породы - липариты, андезиты, альбитофиры, их туфы и пр. Для каолинов месторождений этого подтипа характерны мелкие залежи сложной формы с изменчивой мощностью. Для них также характерен непостоянный минеральный состав, обусловленный присутствием каолинита, слюды, кварца, алунита, диккита и других менее распространенных минералов. На территории России подобные месторождения известны на Дальнем Востоке, на Алтае, однако разрабатываемые месторождения такого типа отсутствуют. В ряде стран (Венгрия, Турция, Мексика, Япония), где гидротермальные каолины распространены более широко по сравнению с каолинами иного генезиса, ведется разработка их месторождений.
Месторождения вторичных каолинов формируются в результате перемыва и ближнего переотложения материала каолиновой коры выветривания. Среди каолинов этого происхождения по литологическим показателям могут быть выделены осадочные глиноподобные каолины и каолинитсодержащие пески, входящие в состав сероцветных континентальных формаций, нередко угленосных.
Месторождения осадочных каолинов представлены пластовыми, пласто- и линзовид-ными залежами среди песчаных отложений. Размеры залежей достигают в плане нескольких квадратных километров при мощности от долей до нескольких десятков метров. Осадочные глиноподобные каолины характеризуются малым содержанием песчаных и алевритовых частиц, вследствие чего обладают более высокой пластичностью, огнеупорностью и механической прочностью в сухом состоянии, однако чаще всего имеют несколько повышенные содержания Fe2O3 и TiO2. Примером могут служить месторождения Украинского щита (Владимирское, Положское, Новоселицкое). Линзы осадочных каолинов присутствуют в толще каолинитсодержащих песков Кампановского месторождения (Красноярский край).
Каолинитсодержащие пески (кварц-каолинитовые и калишпат-кварц-каолинитовые) образуют залежи пластообразной формы площадью до десяти квадратных километров. Мощность их может достигать в среднем десяти метров, в них присутствуют обычно небольшие уплощенно-линзовидные залежи огнеупорных глин (Чалганское, Кампановское месторождения). Каолины формируются также в связи с некоторыми другими геохимическими процессами (ресилификация бокситов, гидротермально-осадочным путем, осаждением из сернокислотных растворов на карбонатных барьерах (хеммолиты), под воздействием на глинистые породы среды очагов нефтегазонакопления и др.), однако в таких случаях они не образуют залежей, представляющих практическое значение.
По запасам месторождения каолинов и каолинитсодержащих песков разделяются на очень крупные (более 50 млн. т), крупные (20-50 млн.т), средние (5-20 млн.т) и мелкие (менее 5 млн.т). В России все освоенные месторождения разрабатываются открытым способом [40].
Анализ существующих способов переработки каолиновых глин. Анализ литературных источников по проблеме обогащения глин свидетельствует о том, что большинство промышленных технологических схем обогащения глин основано на разделении их по крупности при помощи гидроциклонирования в случае «мокрого» обогащения или же разделения на пневматических классификаторах и сепараторах типа «ZigZag» в случае сухого обогащения. Общий вид принципиальной схемы сухого обогащения каолина представлен на рисунке 1.1.
При использовании такого рода схем в тонкодисперсных фракциях с высоким содержанием Al2O3 концентрируются глинистые минералы, а в зернистых продуктах – все основные минеральные загрязняющие примеси: кварцевые пески и кремниевый щебень, зернистые образования и стяжения пирита, марказита и сферосидерита, полевой шпат, слюды и т.д. Такого рода схемы подходят для переработки глин не имеющих загрязнений в тонких фракциях и не требующих глубокой переработки. Основными операциями при сухом обогащении каолина являются сушка, измельчение, классификация, сепарация в воздушной среде и пылеулавливание для выделение наиболее тонких классов.
Для последующей очистки тонкодисперсных фракций используются магнитная, электромагнитная сепарация, флотационное обогащение, кислотное и бактериальное выщелачивание, а также комбинированные схемы разделения. Для обогащения низкокачественных сортов каолиновых глин и отходов переработки каолинового производства применяют виброэлектрофорезную сепарацию, которая позволяет из материала с массовой долей Al2O3 – 25% и Fe2O3 – 1,26% получить кондиционный продукт с массовой долей Al2O3 – 34,67%, однако данный метод не нашел широкого применения на предприятиях страны [34]. Кроме того существуют методы сухого обогащения каолина, такие как: сухая магнитная сепарация при высокой напряженности магнитного поля, позволяющая выделить кондиционный продукт при извлечении каолина до 70% с массовой долей Fe2O3 0,90% , вибрационная высокоградиентная сепарация, при помощи которой можно снизить содержание оксида трехвалентного железа в кондиционном продукте с 2,2% до 0,82% при выходе концентрата 86,13% в первой стадии разделения, при введении перечистной операции возможно получение продукта с массовой долей Fe2O3 - 0,72% при выходе 78,5% [21].
Для нужд порцелановой и бумажной промышленности производится отбелка каолина с использованием химического и электрохимического способов с применением гидросульфата калия в сернокислой среде, использование которого позволяет повысить белизну каолина с 90 до 94,2% [68] и тиомочевины [48], отдельно внимание при отбелке должно уделяться стадиальности подачи отбеливателя, плотности и pH пульпы, а также времени реакции. Так при переработке индийских каолинов при использовании для отбеливания реагента Hydros в кислой среде, наилучшие результаты были получены при плотности пульпы 1,1, времени реакции 40 мин. Обработанный при таких условиях каолин пригоден для использования в бумажной и текстильной промышленности [49]. Для удаления тонких частиц магнитных минералов, включая окись титана и пирит, а также прочих красящих примесей высокую эффективность доказала фильтр-сепарация в сильном магнитном поле [22, 19, 47]. С момента своего первого использования для обогащения каолина в 1969 году на предприятии J. M. Huber Corp., полиградиентная сепарация стала главным конкурентом химических методов отбеливания каолина. Это обуславливается тем, что химическое отбеливание невозможно в случае наличия химически стойких красящих примесей. К 1975 году на долю предприятий, использующих полиградиентную сепарацию для удаления красящих примесей приходилось уже 75% от всего объема предприятий, перерабатывающих низкосортные глины [95, 96].
Изучение процесса полиградиентной сепарации каолинов
Негашеная известь СаО - белое аморфное вещество, гашёная известь Са(ОН)2 - белый порошок. С известью могут быть получены водные растворы концентрацией 0,17 весовых %. Известковые растворы обычно называют известковой водой, а водные суспензии -известковым молоком. Гашеная известь - регулятор щелочности. Применение извести позволяет создать высокую щелочность пульпы (рН=12 и более). Кроме того, известь коагулирует тонкие шламы, включая глинистые частицы. Известь применялась в виде раствора с концентрацией 0,1%
В макромолекулах полимерных флокулянтов четырехвалентные атомы углерода соединены ковалентными связями под углом 109 28 и образуют зигзагообразные цепи. Цепи имеют ответвления, называемые боковыми или функциональными группами, которыми макромолекула закрепляется на флоккулируемых частицах. Конфигурация полимерных цепей (нитей) в растворах зависит от сочетания ионных характеристик среды и функциональных групп макромолекул. Если в системе происходит диссоциация функциональных групп, то углеводородная цепь выпрямляется и приобретает так называемую фибриллярную форму.
При отсутствии электростатического отталкивания между недиссоциированными боковыми группами действуют лишь Ван-дер-Ваальсовы силы притяжения и полимерная молекула приобретает форму диффузного клубка (глобулярная форма). Преобладание фибриллярной или глобулярной конфигурации макромолекул в зависимости от сочетания физико-химических характеристик полимера и растворителя подтверждается измерениями вязкости растворов полимерных флокулянтов и прямыми электронно-микроскопическими наблюдениями.
В зависимости от характера активных групп флокулянта при диссоциации, либо поляризации в воде различают флокулянты-полиэлектолиты (ионогенные), которые в свою очередь подразделяются на анионные, катионные и катионно-анионные полиэлектролиты, и неионные (неионогенные) флокулянты.
Реагенты Magnafloc – водорастворимые высокомолекулярные синтетические полимеры, обладающие высоким сродством к твердым поверхностям. Эффект флокуляции достигается за счет адсорбции длинноцепной молекулы частично на одной твердой частице, частично на другой с образованием связывающего мостика. Поскольку реагенты Magnafloc являются синтетическими продуктами, их состав и размер молекул можно тщательно контролировать и варьировать в процессе производства [105].
Неионогенные полиакриламидные флокулянты, к которым относится Magnafloc 333 (масса 15-20 млн., рабочий диапазон 1-11 рН) наиболее универсальны, они имеют структуру элементарных звеньев вида:
Анионные полиакриламидные флокулянты, к которым относятся Magnafloc 10, Magnafloc 1011, Magnafloc 5250 (масса 15-20 млн., рабочий диапазон 5-11 рН) наиболее эффективны для обработки положительно заряженных дисперсий. Данные реагенты являются сополимерами акриламида, имеющие элементарные звенья вида:
Катионный полиакриламидный флокулянт Magnafloc 455 ( катионный, масса 15-20 млн., рабочий диапазон 2-9 рН) наиболее эффективен для отрицательно заряженных дисперсий, он является сополимером акриламида с элементарными звеньями вида [35]: Реагенты Magnafloc использовались в виде рабочих растворов с концентрацией 0,05%, они готовились из базовых растворов с концентрацией 0,5%.
В рудной части каолинов Еленинского месторождения присутствует до 27,82% самородного железа, являющегося носителем магнитных свойств. В связи с его подверженностью окислению и высокой вероятностью перехода в оксид железа Fe2O3, необходимо учитывать его при ведении расчетов технологических показателей, несмотря на то, что оценка качества каолинов по ГОСТ ведется лишь по массовой доле Fe2O3, без учета Feобщ. Для этого к массовой доле оксида железа (III) прибавляется массовая доля самородного железа умноженная на коэффициент 1,43, равный отношению молярной массы железа к его массе в молекуле Fe2O3.
Шпинель и самородное железо находятся в силикатной матрице, размер сростков от 12 до 250 мкм, выделенные сорта сростков отражают наиболее часто встречаемые типы сростков, среди них преобладают сростки самородного железа и ванадиошпинелей с содержанием железа в пределах 30% и сростки представляющие собой изометричные зерна шпинелей заключенные в силикатную матрицу, что позволяет сделать вывод, о возможности удаления слабомагнитного мартита и шпинелидов с низкой магнитной восприимчивостью в составе сростков и магнитных флокул.
Высокое содержание триокиси ванадия в шпинелях позволяет сделать предположение о возможности использования магнитной фракции в качестве сырья на ванадий. Однако низкое содержание шпинелей в исходном сырье ставит целесообразность получения ванадиевых концентратов под вопрос и требует уточнения в дальнейшем, при разработке схемы переработки каолинов.
На основании полученных данных о минералах, обладающих магнитными свойствами, можно сделать вывод о возможности извлечения значительной их части в магнитную фракцию с использованием слабого магнитного поля. Для доводки материала до требований, предъявляемых в бумажной отрасли, необходимо выделить и слабомагнитные минералы с помощью магнитной сепарации в сильном поле. Для этого рекомендуется использование фильтр-сепараторов.
Исследование влияния частичной циркуляции магнитного продукта на извлечение тонких классов крупности
Общее время разделения tp в нашем случае будет равно времени нахождения частиц в зоне действия магнитной системы t1, радиус кривизны рабочей зоны r будет равен радиусу барабана R, подставив рассчитанные по формулам (4.3.3), (4.6.9) и (4.6.14) значения скорости потока пульпы, времени разделения и скорости сепарационного массопереноса в уравнение (4.4.1) рассчитаем частное извлечение для каждого выделенного класса сростков и минералов в каждом классе крупности отдельно. Для определения общего извлечения и прогнозного состава магнитного продукта, используем данные о распределении магнитных минералов и их свойствах, полученные в главах 2 и 3. Данные об исходном материале (частные выхода анализируемых фракций) представлены в таблице 4.4, расчетные значения частных извлечений узких классов магнитных минералов и их сростков, полученные по формуле (4.4.1) представлены на рисунке 4.11, а прогнозный состав магнитной фракции аппарата для предконцентрации при переработке данного сырья в таблице 4.5. Пределы моделирования по данной методике, обусловленные конструктивными особенностями аппарата и использованием аппроксимации некоторых зависимостей приведены в таблице 4.6.
Для подтверждения правильности полученных зависимостей был проведен ряд опытов по предконцентрации. Разделению подвергалась проба каолинов Еленинского месторождения крупностью – 40 мм. Эксперимент проводился при ранее установленных оптимальных параметрах разделения: угол наклона барабана 30, давление промывной воды 0,3 МПа. В связи с низким прогнозным извлечением мартита, не превышающим 0,6%, при оценке результатов его влияние не учитывалось.
Значительные расхождения между расчетными и реальными значениями объясняются допущениями, сделанными в процессе моделирования и не соответствующие реальным условиям. Неполное извлечение частиц крупностью свыше 30 мкм объясняется выносом их, движущимся по дну аппарата слоем материала, представленного в основном песковой фракцией крупностью свыше 1 мм. Повышенное экспериментальное извлечение тонких классов -20+10 и -10+0 мкм объясняется частичной циркуляцией магнитного продукта, возникающей в результате неполного съема магнитной фракции, закрепленной на барабане аппарата. Более подробно влияние частичной циркуляции на извлечение тонких классов рассмотрено ниже.
Результаты анализа свидетельствуют о высокой массовой доле кварца в продукте крупностью свыше 40 мкм (до 64%), кроме того, в продукте присутствует до 2% слюды и до 1% мартита. В продукте крупностью менее 40 мкм присутствуют примеси кварца (до 4%), слюды (менее 1%) и шпинелей (менее 1%), основная же часть пробы представлена каолинам (до 95%). Полученные результаты свидетельствуют о возможности удаления значительной части сильномагнитных минералов и их сростков в процессе предконцентрации.
Как показали результаты экспериментов одним из основных недостатков внешнего размещения магнитной системы в аппарате, является затрудненный съем магнитной фракции. Используемый механический съемник не позволяет производить полный съем магнитной фракции. Кроме того, происходит значительное загрязнение магнитного продукта кварцевым песком и каолином, механически выносимым в составе флокул и в результате адгезии на резиновой футеровке в области съема магнитной фракции. Однако, в связи с тем, что выход магнитной фракции не превышает 7,5% и перед нами не стоит задачи получения продукта с высокой массовой долей железа, неполный съем продукта не критичен. Кроме того, частичная циркуляция магнитного продукта обеспечивает лишь дополнительное извлечение железа в магнитный продукт. Сильномагнитные минералы начинают играть роль магнитов-носителей, обеспечивающие дополнительное извлечение слабомагнитных шламистых минералов [19-20] за счет увеличения градиента напряженности магнитного поля. Для оценки прироста индукции поля на поверхности барабана в рабочей зоне сепарации в программе Femm 4.2 был проведен расчет индукции при полном съеме магнитной фракции и циркуляции слоя высотой 0,5 мм, закрепленного на поверхности барабана (на расстоянии 1,5 мм от полюса). При моделировании слоя материала, было принято допущение, что циркулирующие частицы представлены глобулами самородного железа – они имеют сферическую форму и размер от 50 до 100 мкм. Результаты расчета приведены на рисунках 4.15 и 4.16 для полного и неполного съема материала соответственно. Результаты расчета показывают прирост индукции поля в области разделения при частичной циркуляции магнитного продукта на 0,6 Тл (с 0,32 до 0,92 Тл).
Кроме того, слой сфлокулированного материала, закрепленный на барабане в зоне разделения значительно снижает скорость потока и как следствие гидродинамическое сопротивление среды [1, 4, 23, 45]. Это приводит к увеличению извлечения тонких классов, наиболее чувствительных к колебаниям вязкостных характеристик среды. Для примерной количественной оценки прироста извлечения мелких классов сильномагнитных минералов в слое концентрата В. В. Кармазиным предлагается принять допущение, что соотношение ширины ламинарного слоя с магнетитовыми флоккулами и без них приблизительно показывает, во сколько раз возрастает извлечение мелких классов магнетита в слое концентрата [29].
Индукция поля в рабочей зоне сепаратора при частичной циркуляции Второе научное положение Частичная циркуляция магнитного продукта приводит увеличению индукции поля в рабочей зоне сепарации на 0,6 Тл, что обеспечивает увеличение извлечения магнитных частиц крупностью менее 10 мкм на 33,68% по сравнению с расчетным и на 26,96% для материала крупностью -20+10 мкм.
Дезинтеграция глинистого сырья требует значительных затрат электроэнергии и воды, для интенсификации процесса дезинтеграции помимо предусмотренных в аппарате механических интенсификаторов было решено использовать электролиты, которые широко применяются при обогащении каолинов для получения более плотных суспензий и уменьшения потерь глинистой фракции с песками. Расход жидкого стекла при этом находится в диапазоне от 0,05 до 0,6% от массы сухого каолина [59, 74, 80, 99]. Для механической интенсификации дезинтеграции были установлены «пальцы», которые помимо механического разрушения материала позволяют задержать не разрушенные агрегаты каолина в зоне отмывки, таким образом, избирательно увеличивая время отмывки без увеличения расхода воды. Их внешний вид представлен в пункте 4.4. Было рассмотрено 2 варианта установки, для проверки эффективности их установки были проведены опыты, в которых оценивалась зависимость выхода глинистой фракции в пески от угла наклона аппарата при различных режимах установки. Результаты опытов приведены на рисунке 4.17.
Полученные результаты показывают целесообразность спиральной установки «пальцев», такая конфигурация позволяет при оптимальном угле наклона аппарата в 3 снизить выход глинистой фракции в пески на 4% по сравнению с прямолинейной конфигурацией и на 8,3% по сравнению с аппаратом без интенсификаторов дезинтеграции. Для дальнейшего снижения потерь глинистой фракции и улучшения отмывки каолина с песковой и магнитной фракций для улучшения сепарации была серия опытов для подбора оптимального расхода жидкого стекла.
Жидкое стекло подавалось в операцию предконцентрации в виде 1% раствора, состав реагента соответствовал ГОСТ 13078-81. Дозировка реагента подбиралась на основании данных полученных из мировой практики обогащения каолинов и менялась от 0,5 до 10 г/кг сухого каолина. Опыты проводились при постоянном угле наклона и расходе воды на аппарате с установленными механическими интенсификаторами дезинтеграции. Результаты опытов
По полученным результатам можно сделать вывод, что оптимальный расход жидкого стекла при обогащении каолина Еленинского месторождения составляет 4 г/кг, выход глинистой фракции в пески при этом снижается более чем в 2 раза (с 11 до 5,2%). При дальнейшем увеличении расхода жидкого стекла значительного увеличения эффективности дезинтеграции не происходит, а избыточная подача (свыше 6 г/кг) приводит к ухудшению процесса дезинтеграции – выход глинистой фракции в пески увлеичивается до 6,1% .
