СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХРОМИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ УБОГИХ ВКРАПЛЕННЫХ ХРОМИТСОДЕРЖАЩИХ РУД Российский патент 2003 года по МПК C22B34/32 B03B1/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться для производства хромитового концентрата из убогих вкрапленных хромитсодержащих руд.

Подавляющая часть хрома (99,9% содержащегося в земной коре) находится в кислородных соединениях типа шпинели. Среди последних выделяется группа минеральных видов, объединенных под названием "хромшпинелиды" с общей формулой (Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)₂O₄. Наиболее распространенными и интересными с промышленной точки зрения минералами этой группы являются магнохромит Cr₂O₃(Mg,Fe)O, хромпикотит Сr₂О₃FеО и алюмохромит (Аl,Сr,)₂O₃. Все они встречаются в одинаковых геологических условиях, не отличимы друг от друга по внешним признакам и в практике именуются хромитами. Эти минералы имеют твердость 7-5 (по шкале Мооса), удельный вес 3,6-5,09, слабомагнитны.

Месторождения хромитов приурочены пространственно и генетически исключительно к интрузивам ультраосновных пород, измененных в той или иной степени авто- или аллометаморфическими и гидротермальными процессами.

Хромитовые руды обычно бывают сплошными и вкрапленными. Для сплошных руд характерны однородные средне- и мелкозернистые текстуры, значительно реже - крупнозернистые. Вкрапленные руды с однородными текстурами разделяются по размерам зерен хромшпинелидов на: "маковые", "гороховые", "бобовые" или "модулярные", а по количеству этих зерен на: густо- (50-80% зерен), средне- (30-60%) и редковкрапленные (10-30%).

Применение руд в той ли иной отрасли промышленности без предварительного обогащения зависит исключительно от химического состава, слагающего их хромшпинелида. Сплошные руды, имеющие низкое содержание окиси хрома, могут быть обогащены лишь весьма сложными и дорогими способами. Механическое обогащение возможно для вкрапленных руд, заключающих хромшпинелиды с высоким содержанием Cr₂O₃. При этом большое значение имеет абсолютная величина зерен слагающих минеральные агрегаты. В подавляющем большинстве случаев для сплошных руд характерны зерна хромшпинелидов размером от 2 до 5 мм в поперечнике. Среди вкрапленных руд часто встречаются мелкозернистые с размером зерен не более 0,5, иногда - 0,2 мм.

Промышленность РФ добывает различные типы хромитовых руд: металлургические, сложенные высокохромистым хромшпинелидом (Cr₂O₃=60-64%), химические среднехромистые (Cr₂O₃=44-47%) и огнеупорные низкохромистые (Cr₂O₃=38-45%). Все типы хромитовых месторождений залегают среди ультраосновных пород (ультрамафитов). Однако запасы высоко- и среднехромистых руд на территории РФ имеют весьма ограниченное количество, в то же время ультрамафиты с невысоким содержанием Cr₂O₃ (5-10%) широко развиты от Южного до Полярного Урала и запасы в них убогих вкрапленных высокохромистых руд составляют многие миллионы тонн. Промышленность РФ в качестве исходного сырья для производства товарных концентратов их не использует.

В промышленности применяют технологическую схему, включающую обогащение в тяжелых средах, которое основано на разделении минеральных компонентов полезного ископаемого по плотности. Зерна, плотность которых больше плотности тяжелой среды, тонут, а более легкие всплывают на поверхность.

В качестве тяжелых сред применяют однородные органические жидкости, растворы солей и суспензии. Наибольшее промышленное значение имеет обогащение в тяжелой суспензии, т.е. во взвеси тонких минеральных частиц в воде. В качестве тонко измельченных частиц используют песок, , галенит, ферросилиций.

В связи с тем, что тяжелые среды даже при относительно небольшой плотности обладают значительной вязкостью, в них возможно эффективное обогащение только крупнозернистого материала размером: для рудных зерен - 2,5 мм и выше, для углей - от 8 мм и выше.

Недостатки обогащения в тяжелых суспензиях - потери минеральных зерен менее 2,5 мм, необходимость регенерации утяжелителя, необходимость дробления утяжелителя. Потери минеральных зерен хромитов крупностью менее 2,5 мм приведет к потере основного компонента, поскольку хромшпинелиды во вкрапленных рудах в основном представлены фракцией -2+0 мм.

В качестве прототипа принят более близкий аналог производства хромитового концентрата из хромитсодержащих руд, включающий дробление, измельчение, обогащение в магнитном поле и гравитационное обогащение (SU 836177 (Мазалецкий Г.Д. и др.) колонка 1, строки 4-15, С 22 В 34/32, 07.06.1981).

Недостатки технологической схемы прототипа:
- потери мелких минеральных зерен хромшпинелидов в сростках и покрытых пленками из мягких вмещающих пород и окислов железа;
- невысокое содержание хромита в концентрате за счет разубоживания его попутными минералами: антигорит, серпентинит, кварц и другие.

Доводка гравитационного концентрата пирометаллургическими способами значительно удорожает его стоимость.

В отличие от прототипа в предлагаемом "Способе производства хромитового концентрата из хромитсодержащих руд" используют процесс дезинтеграции, который позволяет очистить поверхности минералов от налетов пленок и шуб, а также разорвать минеральные сростки по трещинам и плоскостям спайности.

Чистые поверхности хромшпинелидов в сильном магнитном поле становятся магнитными, оторванные от хромшпинелидов и измельченные в процессе дезинтеграции попутные мягкие минералы легко отделяются в поле центробежных сил.

Технический результат предлагаемого изобретения - производство в достаточных объемах высококачественного хромитового концентрата из убогих вкрапленных хромитсодержащих руд, стоимость которого будет доступна основной массе потребителей.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что способ производства хромитового концентрата из хромитсодержащих руд включает обогащение в магнитном поле и гравитационное обогащение, отличается от прототипа тем, что перед обогащением руду подвергают дроблению и дезинтеграции, обогащение ведут сначала в слабом магнитном поле с отделением сильномагнитных минералов руды, затем в сильном магнитном поле, при этом слабомагнитные хромитшпинелиды руды после очистки их поверхностей получают в сильном магнитном поле, а отделение глинистой фракции ультрамафитов руды от песковой фракции, представленной силикатами и кварцем, ведут под действием центробежных сил.

Пример
Поставленный технический результат достигают по следующей технологической схеме обогащения (см. чертеж). Исходная руда дробится до фракции (-7)-(+0) мм в серийных дробилках. Раздробленный материал поступает в дезинтегратор, где осуществляется процесс дезинтеграции, затем дезинтегрированный материал в виде пульпы поступает на магнитный сепаратор со слабым магнитным полем, где выделяются в отдельный концентрат сильно магнитные минералы и магнетит, магнезиоферрит.

Далее обогащаемый материал поступает на обогащение в магнитный сепаратор с сильным магнитным полем, где силикатные минералы и кварц отделяются от хромшпинелидов в отвальные хвосты.

Под действием центробежных сил глинистая фракция ультрамафитов легко отделяется от песковой фракции, представленной силикатами и кварцем.

Приведенная технологическая схема обогащения основана на природных ярко выраженных физико-химических свойствах минералов, составляющих убогие хромитсодержащие руды: хромшпинелиды имеют твердость по шкале Мооса - 5-7; ультрамафиты - 2-3; магнезиоферрит, магнетит - сильно магнитные; хромшпинелиды - слабо магнитные минералы.

Дезинтеграция, основанная на разнице в твердости минералов, позволяет более мягкие ультрамафиты перевести в тонкую, глинистую фракцию, поверхности минералов очистить от налетов, пленок, примазков и разорвать минеральные сростки. Сильно магнитные минералы выделить в отдельный концентрат в слабом магнитном поле. Слабо магнитные хромшпинелиды после очистки их поверхностей в сильном магнитном поле выделить в товарный концентрат.

Дезинтеграция исходной руды на основе различия в твердости минералов позволяет эффективно применять магнитные и гравитационные способы обогащения, выделить в товарный концентрат полезные компоненты микронной фракции, обеспечить высокую производительность по товарной продукции и вовлечь в переработку убогие вкрапленные хромитсодержащие руды.

Изобретение относится к технологии обогащения хромитсодержащих руд. Вовлечение в эксплуатацию месторождений вкрапленных и редко вкрапленных руд Урала позволит значительно снизить дефицит в хромитовом сырье. Обогащение механическими и магнитными способами позволит получать товарную продукцию с невысокой себестоимостью. Способ производства хромитового концентрата из хромитсодержащих руд включает обогащение в магнитном поле и гравитационное обогащение. При этом перед обогащением руду подвергают дроблению и дезинтеграции. Обогащение ведут сначала в слабом магнитном поле с отделением сильномагнитных минералов руды, затем в сильномагнитном поле. Слабомагнитные хромшпинелиды руды после очистки их поверхностей получают в сильном магнитном поле, а отделение глинистой фракции ультрамафитов руды от песковой фракции, представленной силикатами и кварцем, ведут под действием центробежных сил. 1 ил.

Способ производства хромитового концентрата из хромитсодержащих руд, включающий обогащение в магнитном поле и гравитационное обогащение, отличающийся тем, что перед обогащением руду подвергают дроблению и дезинтеграции, обогащение ведут сначала в слабом магнитном поле с отделением сильномагнитных минералов руды, затем в сильномагнитном поле, при этом слабомагнитные хромшпинелиды руды после очистки их поверхностей получают в сильном магнитном поле, а отделение глинистой фракции ультрамафитов руды от песковой фракции, представленной силикатами и кварцем, ведут под действием центробежных сил.