Компанией ООО НПК «ГРАВИКОН» от заказчика были получены пробы титаносодержащей руды в количестве 200 кг., крупностью 0-40 мм. Программа выполнения технологических испытаний включала детальное изучение гранулометрического состава материала, исследование руды на обогатимость методом отсадки, проведение экспериментов на действующем оборудовании, анализ полученных результатов. При выполнении технологических испытаний применялось следующее оборудование: анализатор 236 БГР с набором сит; отсадочная машина «Гравикон».

        Обработка проб перед ситовым анализом и магнитной сепарации включала перемешивание и сокращение. Перемешивание производилось перед сокращением, которое выполнялось методом квартования и вычерпывания. Перемешивание производилось путем двукратного просеивания через сито с размерами отверстий в 2-3 раза больше максимального куска, то есть 100 мм. Было выполнено 9-точечное опробования пробы месторождения Х. Каждая проба была рассеяна на 11 фракций, различающихся по крупности. От проб из разных фракций крупности отбирались образцы для минералогических исследований. Был выполнен ситовый анализ и рассчитана гранулометрическая характеристика 9 проб. Результаты проб далее были усреднены.
 

        Анализ полученных результатов показал, что материал пробы на 59,54 % представлен фракцией -10+0 мм, в которой в основном преобладает фракция -1+0 мм (62,1 % от фракции или 25,68 % от исходной руды). Количество фракции -5+0 мм – 41,37 %. Содержание крупного класса (+40 мм) в пробе составляет 7,66 %.Содержание фракции -40+10 мм, определенной Заказчиком как основной для получения товарной продукции в пробе составляет 32,8 %. Минеральный состав исходной руды. Из материала пробы были изготовлены шлифы. Изучение проводили на микроскопах «Nu» и «Vertival». Последующее изучение минерального состава руды проводилось на пробах «протолочках», отобранных из дробленого материала титанового сырья. С этой целью из каждого класса крупности были отобраны навески, состоящие из 300-700. В связи с незначительным содержанием в руде некоторых минералов и с целью увеличение экспрессности минералогического анализа было принято решение о сворачивании минералогической информации. В дробленом материале руды выделялись следующие фазы – ильменит+гематит, пироксен+оливин, плагиоклаз, серпентин, биотит, сульфиды, прочие. Для каждой фазы среди отобранных частичек были выделены «чистые» обломки и сростки. Последние были разделены на две группы: – сростки, сложенные более чем на 75 % одним минералом; – сростки, сложенные минералом на 50-75 %; – сростки, которые содержать минерал в количестве 25-50 %; – сростки, которые содержать минерал в количестве до 25 %. Первые две группы были объединены в категорию «богатые» сростки, остальные – в категорию «бедные». После подсчета количества чистых обломков и сростков, с учетом доли каждого минерала в сростках, а также данных о количестве минералов, выявленных в шлифах и аншлифах, был проведен окончательный расчет минерального состава руды.

        Ильменит+гематит. Образуют индивиды твердой смеси в соотношении три к одному. Соотношение установлено с помощью одной из прикладных компьютерных программ. С этой целью цифровое изображение полированной поверхности титановой руды месторождения Х было преобразовано в адаптационную трехцветную графическую модель – комбинацию черного, белого и серого цветов. Возможности прикладной программы позволили определить площади отдельных цветов. По принятой легенде черный цвет соответствовал нерудным минералам, серый – ильменитовым зернам, белый – гематитовым пластинам в индивидах ильменита. Незначительными включениями сульфидов в ильмените пренебрегли. После пропорциональных пересчетов было установлено, что в ильмените содержится 31,53 об.% гематита.



        Индивиды твердо-растворной смеси морфологически подчиняются форме индивидов ильменита, так как именно этот минерал является носителем механической примеси гематита. Для большинства срезов зерен ильменита, наблюдаемых в плоскости полированного шлифа, характерны изометрические и удлиненные формы с округлыми очертаниями. Иногда встречаются удлиненные загнутые в виде литеры «С» срезы. Анализ сечений индивидов ильменита показывает, что его зерна имеют толсто-таблитчатый облик. Размер ильменитовых индивидов соответствует интервалу значений 0,1-1,2 мм. Очень часто зерна ильменита образуют секторальные агрегаты. Линейный размер сечений агрегатов может достигать значения в 5,1 мм. Механические включения гематита в ильмените часто имеют тонкопластинчатую форму. Ширина удлиненных срезов гематита составляет в среднем 0,0065 мм. Иногда включения гематита имеют заливообразные гнездовидные формы. Пироксен. Является главным нерудным минералом. Встречается в виде отдельных ксеноморфных, реже гипидиоморфных зерен размером от 0,3 до 5,3, в среднем 2,7 мм, а также в виде гнездовидных скоплений сложной формы. Для минерала характерны тесные срастания с оливином. Оливин встречается в виде отдельных ксеноморфных зерен. Преобладающее значение их размера лежит в интервале 0,2-3,7 мм; среднее значение – 2,4 мм. Пространственно минерал связан с пироксеном, серпентином и ильменитом. Плагиоклаз – второй по распространенности нерудный минерал. Образует линзоподобные и гнездовидные включения в рудной массе. Размер отдельных зерен изменяется от 0,9 до 5,4, в среднем 3,3 мм. Размер агрегатных включений достигает 4,7 мм. Прочие. Большинство минералов этой категории пространственно приурочены к нерудной составляющей изученного сырья. И в силу их незначительной распространенности влиять на ее переработку не будут. Исключение составит магнетит, который вместе с пирротином, составляют сильномагнитную фазу руды месторождения Х. Магнетит встречается в виде отдельных зерен, часто в срастании с пирротином. Часто они, образуют единую застывшую каплю железо-сульфидного состава. Значение размера зерен магнетита лежит в пределах 0,01-0,165 мм, в среднем – 0,072 мм. Сульфиды. Среди минералов класса «Сульфиды и их аналоги» установлены пирротин, пирит и халькопирит. Пирит является главным сульфидом в исследованной руде. Встречается в виде удлиненных, округлых каплевидных включений в рудной, реже силикатной массе. Размер включений представлен, в основном, интервалом значений 0,065-0,196 мм, в среднем 0,117 мм. Остальные сульфиды морфологически и гранулометрически близки к пириту.
 

        Анализ минерального состава руды позволил сделать следующие выводы:
1. Минералы, слагающие сырье слабо контрастны в слабомагнитном поле. Часть нерудных (силикатных) минералов может быть отделена от рудной составляющей гравитационным методом, а именно отсадкой.
2. Основной титаноносный компонент сырья – ильменит «засорен» механической примесью гематита. Тонкие пластинчатые включения последнего трудноотделимы от ильменитовой матрицы. Поэтому целесообразно проводит предварительный обжиг с получением королька элементарного железа.
3. Сырье обладает повышенной сульфидоносностью. Часть сульфидов может быть удалена вместе с магнетитом в слабых магнитных полях, большая их часть может быть сброшена в немагнитный продукт сильного поля.

        Основным оборудованием по обогащению проб явилась машина отсадочная периодического действия. Площадь отсадки — 0,04 м²; производительность — 60 — 75 кг/ч; частота пульсаций — до 2Гц; давление воздуха — до 0,5 Атм. Достоинства: - оперативная регулировка (без остановки машины) частоты и амплитуды пульсаций, и соотношение впуск/выпуск; - отсутствие в конструкции машины подвижных частей. Недостатки: - периодичность работы машины; - ручная загрузка и выгрузка материала. После отсадки порции материала 20-25 кг контейнер извлекается из корпуса машины и производится послойное снятие продуктов обогащения. Исходный материал был разделен на данные фракции, что бы было возможно определить оптимальность обогащения пофракционно: 0-5 мм; 5-10 мм; 10-40 мм, а также для фракции - 0-40мм. Процесс проведения отсадки в отсадочной машине гематит ильменитовой руды месторождения Х. Цикл прокачки материала составляет 20 — 30 мин (аналогично нахождению материала в промышленном образце отсадочной машины). Камера сконструирована таким образом, что позволяет снимать материал послойно: – верхний слой (легкий) — отходы; – средний слой (промпродукт); – нижний слой (концентрат); Результаты разделения приведены в таблицах 1-4.

Таблица 4 – Результаты отсадки пробы руды, не классифицированной на классы крупности

        Гравитационная сепарация неклассифицированного материала исходной титановой руды показала удовлетворительные результаты. Нижний продукт по содержанию гематит-ильменита (около 60,0 об.%) является черновым концентратом. Основными засоряющими компонентами здесь являются пироксен и оливин, которые возможно отделить последующей магнитной сепарацией. Верхний продукт состоит преимущественно из полевых шпатов и кварца, в меньшей мере присутствуют оливин и пироксен. Использование этого продукта в керамической промышленности возможно после дополнительного разделения.

        Гравитационная сепарация классифицированного материала титановой руды показала лучшее разделение по сравнению с гравитацией неклассифицированного материала. В нижних продуктах отмечается содержание главных рудных компонентов на уровне 62-77 об.%. Качественней разделился более крупный класс крупности +10,0 мм, меньший уровень сепарации показал мелкий класс крупности -5,0 мм, что есть легко объяснимым результатом. Более крупный материал ведет себя контрастней в гравитационном поле по сравнению с мелким, при равной разнице в плотностях слагающих его фаз. На основании проведенных исследований технологами компании ООО НПК «ГРАВИКОН» была разработана схема комплекса обогащения титаносодержащих руд (см. рис. 1).

ВЫВОДЫ:
1. В результате выполненных исследований детально изучены гранулометрический, минералогический и химический составы исходной руды.
2. Установлено, что материал пробы на 59,54 % представлен фракцией - 10+0 мм. Содержание крупного класса (+40 мм) в пробе составляет 7,66 %.Содержание фракции -40+10 мм, определенной Заказчиком как основной для получения товарной продукции в пробе составляет 32,8 %.
3. В результате минералогического анализа установлено, что основным рудным титано-носным компонентом сырья является ильменит «засореный» механической примесью гематита, который трудно отделим от ильменитовой матрицы (46,3 %). Сырье обладает повышенной сульфидоносностью. Материал в крупности -40+0,074 мм находиться в сростках, и только во фракции -0,074+0 мм наступает полное раскрытие минеральных сростков.
4. Проведены исследования на обогатимость титансодержащей руды месторождения Х в лабораторных условиях методом отсадки.
5. Установлено, что гравитационное обогащения исходной руды в крупности -40+0 мм (содержание класса +40 мм 7,66%) методом отсадки позволяет получить концентрат с массовой долей оксида титана 36,9 % и 71,9 % по выходу. Извлечение оксида титана в концентрат составляет 86,1 %. По содержанию гематит-ильменита (около 60,0 об.%) данный продукт является черновым концентратом. Основными засоряющими компонентами здесь являются пироксен и оливин, которые возможно отделить последующей магнитной сепарацией. Верхний продукт состоит преимущественно из полевых шпатов и кварца, в меньшей мере присутствуют оливин и пироксен. Использование этого продукта в керамической промышленности возможно после дополнительного его изучения.
6. Разработана схема предварительного обогащения руды, которая позволяет из гематит-ильменитовой руды месторождения Х в крупности 40-0 мм (содержание фракции +40 мм 7,66 %) получать товарный продукт, пригодный к использованию в чёрной металлургии для формирования гарниссажа доменных печей, в крупности -40+10 мм с массовой долей TiO2 39,8 % в количестве 17 % и извлечением TiO2 в концентрат 22 %. Содержание основного рудного компонента (гематит-ильменит) в этом продукте составляет 76 % (по сравнению с исходной 46,3 %), пироксена и оливина – около 10 %, нерудных минералов – около 8 %.