Анотація до роботи:

Соколова В.П. Закономірності розкриття гематитових кварцитів Кривбасу та підвищення селективності їх флотаційного збагачення. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.08 «збагачення корисних копалин». Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 2006.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності збагачення гематитових кварцитів Кривбасу за рахунок створення раціональної топології схем збагачення при провідній ролі флотації на основі закономірностей розкриття і підвищення селективності розділення мінералів.

Експериментальними дослідженнями встановлені закономірності розкриття гематитових кварцитів в залежності від їх текстурно-структурних особливостей, на підставі яких розроблені схем збагачення: для тонковкраплених руд з широким спектром вкрапленості мінералів – схема із стадіальним виведенням продуктів збагачення з міжцикловою пінною сепарацією; для вельми тонковраплених руд – схема глибокого флотаційного збагачення.

На підставі результатів теоретичних та експериментальних досліджень механізму взаємодії флотаційних фаз при використанні суміші гетерополярного і аполярного реагентів-збирачів встановлено підвищення селективності флотації гематитових кварцитів в 1,3-2,8 рази, у тому числі і без попереднього знешламлення, за рахунок флокуляції залізовмісних мінералів, збільшення адсорбції реагентів і регулювання піноутворення на основі використання емульсії аполярного збирача в розчині гетерополярного збирача. Зокрема, визначено оптимальне співвідношення збирачів мила дистильованого талового масла і солярового масла в емульсії як 2:1.

Очікуваний економічний ефект від впровадження розробленої технології із стадіальним виведенням концентрату на одній секції КГЗКОР складе близько 14-37 млн. грн. в порівнянні з проектною схемою магнітно-флотаційного збагачення із зворотною аніонною флотацією.

У дисертації вирішена науково-практична задача, яка полягає у встановленні закономірностей розкриття гематитових кварцитів з різною вкрапленістю мінералів і визначенні механізму підвищення селективності розділення мінералів при флотаційному збагаченні сумішшю гетерополярного і аполярного реагентів-збирачів, що дозволило розробити раціональну топологію схем збагачення для підвищення його ефективності.

Найважливіші наукові і практичні результати, висновки і рекомендації полягають в наступному:

1. Як показав аналіз досліджень і практики збагачення гематитових руд, в розроблених раніше схемах не повною мірою враховувалися параметри розкриття мінеральних фаз, що зумовлювало великі втрати заліза. Автором показано, що для гематитових кварцитів найбільш раціональним є застосування схем збагачення на основі провідної ролі прямої флотації, яка є найбільш селективним методом збагачення і дозволяє одержувати якісний концентрат у відповідності до оптимального ступеня розкриття мінералів. З метою підвищення селективності флотаційного розділення раціонально застосовувати поєднання гетерополярних і аполярних реагентів-збирачів.

2. На основі дослідження кінетики помелу гематитових кварцитів та визначення параметрів їх розкриття встановлені закономірності процесу розкриття мінералів при помелі гематитових кварцитів, що дозволяють розробити раціональну топологію схем збагачення:

- для тонковкраплених гематитових кварцитів (руда НКГЗК і ПівдГЗК) характерне інтенсивне розкриття мінеральних фаз при подрібненні до 70-75% класу мінус 0,074 мм, що зумовлює можливість і доцільність виведення частини концентрату після першої стадії збагачення; ступінь розкриття рудної фази 80-90% досягається при величині питомої поверхні 70-80 м² /кг; у першій стадії подрібнення руйнування кварцитів відбувається переважно по контактах зерен; при подальшому подрібненні приріст розкриття незначний і утворення нової поверхні обумовлене, значною мірою, руйнуванням розкритих рудних і нерудних мінералів;

- для вельми тонковкраплених гематитових кварцитів (руда ІнГЗК) кінетика розкриття мінералів має монотонний характер, ступінь розкриття рудної фази в першій стадії подрібнення не перевищує 34-45%, що зумовлює необхідність тонкого помелу руди (до 98% класу мінус 0,044 мм); ступінь розкриття рудної фази 80-90% досягається при величині питомої поверхні більше 130-140 м² /кг; утворення нової поверхні при цьому обумовлене, головним чином, руйнуванням по площинах зростання мінералів.

3. На основі аналізу фізико-хімічних властивостей різних аполярних збирачів показано, що для підвищення селективності флотаційного збагачення гематитових кварцитів в якості аполярного реагенту доцільно використовувати солярове масло. Теоретично обґрунтована і практично доведена вища (у 2,65 рази) стійкість емульсії солярового масла в розчині МДТМ, ніж у воді і, відповідно, доцільність її застосування. Експериментально встановлено підвищення адсорбції МДТМ на мінеральній поверхні (на 0,5-4%) у присутності СМ. Встановлено, що добавка СМ до розчину МДТМ в 1,4 рази підсилює флокулюючі властивості МДТМ і інтенсифікує флокуляцію твердої фази при її контактуванні з реагентами. При цьому найбільша селективність флокуляції визначається при співвідношенні МДТМ:СМ, рівному 2:1. Виявлено, що найсприятливіші для флотації властивості мають піни, утворені при використанні суміші збирачів МДТМ:СМ з співвідношенням 2:1. Вони характеризуються середньою стійкістю і монотонним характером руйнування.

4. Встановлено підвищення селективності флотаційного збагачення гематитових кварцитів при використанні суміші збирачів МДТМ:СМ=2:1 в 1,3-2,8 рази за рахунок селективної флокуляції залізовмісних частинок, збільшення адсорбції гетерополярного реагенту на поверхні залізовмісної фракції та регулювання піноутворення. З використанням суміші збирачів при флотації руди без попереднього знешламлення вилучення заліза в концентрат зростає на 6,3-17,4% з одночасним підвищенням масової частки заліза в концентраті на 1,2—3,5%. При цьому витрата основного гетерополярного реагенту знижується, в середньому, на 30-40%.

Показано, що при флотації руди НКГЗК і ПівдГЗК, подрібненої до 70-75% класу мінус 0,074 мм (перша стадія помелу), без попереднього знешламлення можна виділити 24,7-28,3% концентрату з масовою часткою заліза 64,5-65,9% при вилученні його 43,8-51,2%.

5. На основі встановлених закономірностей розкриття мінералів і підвищення селективності їх флотаційного розділення розроблено раціональну топологію схем збагачення гематитових кварцитів, які забезпечують підвищення його ефективності:

- для збагачення тонковкраплених гематитових кварцитів НКГЗК і ПівдГЗК розроблена і випробувана в напівпромислових умовах схема з використанням міжциклової пінної сепарації подрібненої до 70% класу мінус 0,074 мм руди і магнітним збагаченням промпродуктів. Пінною сепарацією отримано по виходу 30,8% концентрату з масовою часткою заліза 64,4% і його вилученням 52,5%. Сумарний концентрат містить 62,3-64,0% заліза при вилученні його в концентрат 71,3-79,5%. Ефективність збагачення за схемою із стадіальним виведенням концентрату склала 65-71 %, що на 5 % вище за ефективність раніше розроблених для КГЗКОР технологій;

- розроблена і перевірена в укрупнених лабораторних умовах схема глибокого флотаційного збагачення. З вельми тонковкраплених гематитових кварцитів ІнГЗК отримані концентрати з масовою часткою заліза 63,3-65,5% при вилученні заліза, відповідно, 88,2-71,4%, з гематитових кварцитів НКГЗК і ПівдГЗК – 64,5-67,3% при вилученні заліза в концентрат 89-70,6%, у тому числі і без попереднього знешламлення. Ефективність збагачення при цьому дорівнює 69-83 %.

6. Для тонковкраплених гематитових кварцитів Кривбасу рекомендована схема збагачення із стадіальним виводом концентрату, що забезпечує отримання концентратів з масовою часткою кремнезему менше 6%. Схема впроваджена в проект КГЗКОР згідно акту напівпромислових випробувань. Очікуваний економічний ефект від впровадження розробленої технології на одній секції КГЗКОР досягне близько 14-37 млн. грн. в порівнянні з проектною схемою магнітно-флотаційного збагачення із зворотною аніонною флотацією.

Для отримання концентратів з масовою часткою кремнезему на рівні 3% з тонковкраплених гематитових кварцитів НКГЗК і ПівдГЗК і для збагачення вельми тонковкраплених гематитових кварцитів ІнГЗК з отриманням концентратів, що містять не більше 6% кремнезему, рекомендується схема глибокого флотаційного збагачення тонкоподрібненої руди.

Публікації автора:

1. Соколова В.П., Зима С.Н., Воробьёв Н.К. Исследование раскрытия минеральных фаз окисленных железных руд в связи с выбором рациональной технологии их обогащения // Сборник трудов КТУ. Разработка рудных месторождений.- 2003 .- № 83. – с. 105-109.

2. Соколова В.П., Воробьёв Н.К., Габура А.В. О повышении селективности действия анионных собирателей при флотации тонковкрапленных железных руд.//IV Конгресс обогатителей стран СНГ, Москва, 19-21 марта, 2003г.: Материалы Конгресса.– т 1. М: Альтекс. - 2003.- с.76-78.

3.Соколова В.П. Использование аполярных собирателей при флотации тонковкрапленных окисленных железных руд / Сб. науч. трудов ин-та Механобрчермет. Новое в технологии, технике и переработке минерального сырья. – Кривой Рог, 2003. – с. 17-22.

4. Соколова В.П. О повышении эффективности обогащения окисленных железистых кварцитов (на примере руд Новокриворожского ГОКа)/ Сб. науч. трудов ин-та Механобрчермет. Новое в технологии, технике и переработке минерального сырья. – Кривой Рог, 2003 . – с. 6-16.

5. Соколова В.П. Исследование пенообразующей способности реагентов-собирателей (гетерополярных и аполярных), используемых при флотации окисленных железистых кварцитов/Сб. научных трудов ин-та Механобрчермет// Новое в технологии, технике и переработке минерального сырьяю. – Кривой Рог, 2005.- с.43-52.

6. Соколова В.П., Габура А.В. К вопросу обогащения окисленных железных руд Ингулецкого месторождения // Сборник трудов КТУ. Разработка рудных месторождений. - 2003. - № 84. – с. 153-158.

7. Воробьёв Н.К., Соколова В.П. Использование процесса пенной сепарации при обогащении руд цветных металлов и нерудного сырья, а также в комбинированных схемах обогащения окисленных железных руд// Обогащение руд. - 2002. - №1- с. 16-19.

8. Рациональная схема измельчения окисленных железных руд/ В.П. Соколова, Н.К. Воробьёв, В.П. Корж и др.// Горнорудная и металлургическая промышленность. - 2002 -№6. - с. 77 – 79.

9. Vorobyov N.K., Sokolova V.P. The use of froth separation process in the combined flowsheets for benefication of oxidized iron ores // The 6 th International Conference in Environment and Mineral Processing / Gzech Republic, Ostrava, 27.06 – 29.06.2002.

10. Воробьёв Н.К., Соколова В.П. Разработка и испытание флотационно-магнитной схемы обогащения окисленных железистых кварцитов для КГЗКОР с применением межцикловой пенной сепарации // Сб. науч. трудов ин-та Механобрчермет. Новое в технологии, технике и переработке минерального сырья, Кривой Рог. - 2004 . – с. 5-12.

11. Воробьёв Н.К., Соколова В.П. О рациональной топологии схем обогащения окисленных железистых кварцитов // Сб .науч. тр. Вісник КТУ. – 2006. - Вып.12. -с. 59-63.

12. Соколова В.П. Дослідження флокуляції залізовмісних частинок при флотаційному збагаченні гематитових кварцитів із застосуванням суміші гетерополярного і аполярного реагентів // Сб. науч. трудов ин-та Механобрчермет. Новое в технологии, технике и переработке минерального сырья. – Кривой Рог, 2006 . – с. 91-99.

13. Спосіб флотації залізної руди/ В.П.Соколова, М.К Воробйов. Патент на винахід № 42477 Україна, В 03 Д 1/02. Заявл № 2001031638, 12.03.2001. Опубл. 15.06.2004. Бюл. № 6.

14.Спосіб збагачення окисленої залізної руди / В.П.Соколова, М.К Воробйов. Патент на винахід № 47642 Україна, В 03 Д 1/02. Заявл № 2001064368, 22.06.2001. Опубл. 15.09.2004 . Бюл. №9.

15. Спосіб збагачення залізної руди / В.П. Соколова, М К. Воробйов, В.П. Корж та ін. Патент на винахід № 49236А Україна, В 03 Д 1/02. Заявл № 2001096204, 10.09.2001. Опубл. 16.09.2002. Бюл. № 9.

16. Машина пінної сепарації / М К. Воробйов, В.П. Соколова, Д.Ф. Толкачов та ін. Патент на винахід № 54224 А Україна, В 03 Д 1/24. Заявл № 2002064885, 14.06.2002. Опубл. 17.02.2003. Бюл. № 2.

Особистий внесок автора у роботи, написані у співавторстві: [1,6] – обґрунтування проведення досліджень, обробка і аналіз результатів, [2] – теоретичні і експериментальні дослідження, обробка і аналіз результатів [7,8,10] – участь в розробці схеми збагачення, проведення напівпромислових випробувань, аналіз результатів; [9,11]- аналіз і обґрунтування схем збагачення [13,14]- формування ідеї, обґрунтування наукової новизни, [15,16] – обґрунтування наукової новизни, аналіз результатів досліджень.