Глауконіт — природний алюмосилікат заліза, калію і магнію з характерним зеленим забарвленням. У кварц-глауконітових пісках він присутній у вигляді дрібних зеленуватих зерен і зростків з кварцом.

Глауконітові піски можуть застосовуватися як сировина для отримання мінеральних добрив, кормових добавок, сорбентів для очищення стічних вод, адсорбентів радіоактивних ізотопів, важких металів і нафтопродуктів.

Основна технологічна задача при переробці кварц-глауконітових пісків — отримати товарний глауконітовий концентрат і, за можливості, супутній кварцовий продукт. Для цього необхідно відокремити глауконіт від кварцу та інших немагнітних мінералів.

Мета досліджень

Робота була виконана з метою отримання глауконітового концентрату з кварц-глауконітової сировини сухим методом збагачення.

У ході досліджень були виконані гранулометричний, мінералогічний і магнітний аналізи матеріалу. За результатами лабораторних випробувань була розроблена технологічна схема збагачення, що включає сушіння, подрібнення, класифікацію і високоградієнтну магнітну сепарацію.

Окремим результатом роботи стала розробка концепції комплексної лінії збагачення кварц-глауконітових пісків з отриманням глауконітового і кварцового концентратів.

Особливості кварц-глауконітових пісків

Кварц-глауконітові піски містять два основні промислово цінні компоненти — глауконіт і кварц.

Глауконіт має підвищену магнітну сприйнятливість порівняно з кварцом. Саме ця відмінність дозволяє застосовувати магнітні методи збагачення для розділення кварц-глауконітової сировини.

Важливе значення має крупність матеріалу. У тонких класах глауконіт часто знаходиться у більш розкритому вигляді, тоді як у крупніших класах він може бути представлений зростками з кварцом або уламками пісковику. Тому схема збагачення повинна поєднувати подрібнення, класифікацію і магнітне розділення.

Гранулометричний та мінералогічний аналіз

Кварц-глауконітові піски Адамовського родовища Хмельницької області були досліджені за гранулометричним і мінералогічним складом.

Аналіз показав, що ступінь розкриття глауконіту істотно залежить від крупності матеріалу. У тонкому класі −0,071 мм глауконіт переважно знаходиться у вільному вигляді. У класах −0,140+0,071 мм і −0,315+0,140 мм частина глауконіту представлена зростками з кварцом. У крупнішому матеріалі вміст вільного глауконіту значно зменшується, а основна маса представлена уламками пісковику з включеннями глауконіту.

Це означає, що без підготовки матеріалу неможливо отримати стабільне розділення. Для підвищення ефективності збагачення необхідно поєднувати подрібнення, класифікацію і магнітну сепарацію.

Особливо важливим є виділення тонкого класу. Клас −0,071 мм містить значну кількість розкритого глауконіту, тому після класифікації він може розглядатися не як відхід, а як товарний глауконітовий продукт.

Основні висновки за гранулометричним аналізом:

у класі −0,071 мм зосереджена значна частина вільного глауконіту;

у проміжних класах частина глауконіту присутня у зростках з кварцом;

у крупному матеріалі переважають уламки пісковику з включеннями глауконіту;

для ефективного збагачення необхідне попереднє подрібнення і класифікація;

виділений тонкий клас може бути самостійним глауконітовим концентратом.

Розкриття зерен глауконіту

Розкриття зерен глауконіту починається переважно в класі менше 0,315 мм. Саме в цьому діапазоні крупності глауконіт переходить у більш вільний стан і краще піддається подальшому магнітному розділенню.

Крупніші зерна часто є зростками або уламками пісковику, у яких глауконіт механічно пов’язаний з кварцом. Такий матеріал складно розділити лише магнітною сепарацією без попереднього подрібнення.

Тому технологічна схема повинна не просто вилучати магнітний продукт, а спочатку підготувати матеріал: розкрити глауконітові зерна, видалити надлишковий пиловидний клас і подати на сепарацію класи, придатні для якісного розділення.

Магнітний аналіз

Глауконіт і кварц істотно відрізняються за магнітною сприйнятливістю. Глауконіт належить до слабомагнітних мінералів, тоді як кварц практично не має магнітних властивостей.

У дослідженнях приймалися такі орієнтовні значення питомої магнітної сприйнятливості:

глауконіт — 150·10⁻⁶ г/см³;

кварц — менше 10·10⁻⁶ г/см³.

Саме ця різниця дозволяє застосовувати високоградієнтну магнітну сепарацію для збагачення кварц-глауконітових пісків.

Для лабораторних випробувань використовувався електромагнітний бар’єрний сепаратор БСТ «Туркенич». Він призначений для сухого збагачення сипких матеріалів і ефективного вилучення слабомагнітних мінералів з кварцових, пегматитових, глауконітових, марганцевих, гранатових та інших матеріалів.

Підготовка матеріалу до магнітної сепарації

Перед сухою магнітною сепарацією з вихідного матеріалу необхідно видаляти тонкі класи. Наявність класу менше 0,071 мм погіршує стабільність розділення і ускладнює роботу сепаратора.

При цьому видалений тонкий продукт не є втратою. Оскільки в класі −0,071 мм зосереджена значна кількість розкритого глауконіту, він може бути окремим товарним глауконітовим концентратом.

Таким чином, класифікація перед магнітною сепарацією виконує дві задачі: готує матеріал до якісного розділення на БСТ і одночасно дозволяє виділити тонкий глауконітовий продукт.

Результати збагачення Адамовського родовища

Бар’єрна магнітна сепарація кварц-глауконітових пісків Адамовського родовища виконувалася у два прийоми з перечищенням немагнітного продукту і постадійним підвищенням індукції магнітного поля.

У результаті класифікації був виділений тонкий клас −0,071 мм. Цей продукт містив близько 80 % глауконіту і може розглядатися як самостійний глауконітовий концентрат.

Після першого прийому магнітної сепарації був отриманий концентрат М1 з високим вмістом глауконіту. Після другого прийому — концентрат М2. Немагнітний продукт Н.м2 був представлений переважно кварцовою частиною матеріалу.

Таким чином, суха бар’єрна магнітна сепарація дозволила розділити кварц-глауконітову сировину на глауконітові концентрати і кварцовий продукт.

Основні показники збагачення Адамовського родовища:

Вихідний матеріал:

вміст глауконіту — 40 %;

вилучення глауконіту — 100 %.

Клас −0,071 мм:

вихід продукту — 7,5 %;

вміст глауконіту — 80 %;

вилучення глауконіту — 15,0 %.

Концентрат М1:

вихід продукту — 14,1 %;

вміст глауконіту — 98 %;

вилучення глауконіту — 34,47 %.

Концентрат М2:

вихід продукту — 9,8 %;

вміст глауконіту — 96 %;

вилучення глауконіту — 23,6 %.

Немагнітний продукт Н.м2:

вихід продукту — 68,6 %;

вміст глауконіту — 2 %;

залишкове вилучення глауконіту — 26,9 %.

Отримані продукти

За результатами досліджень були отримані кілька технологічних продуктів.

Тонкий клас −0,071 мм є глауконітовим концентратом, що виділяється на стадії класифікації перед магнітною сепарацією.

Магнітні продукти М1 і М2 є основними глауконітовими концентратами, отриманими на бар’єрному сепараторі БСТ.

Немагнітний продукт Н.м2 є кварцовим концентратом. Його отримання підвищує комплексність використання сировини, оскільки технологія дозволяє не тільки виділити глауконіт, але й отримати супутній кварцовий продукт.

Результати досліджень інших родовищ

Додатково були проаналізовані результати збагачення кварц-глауконітових пісків Бондарського родовища Тамбовської області.

Ці дослідження підтвердили загальний технологічний висновок: якісне розділення кварц-глауконітових пісків з отриманням товарних концентратів досягається при застосуванні електромагнітного бар’єрного сепаратора БСТ «Туркенич».

На відміну від багатьох інших типів магнітних сепараторів, у бар’єрному сепараторі зменшується ефект механічного захоплення немагнітних мінералів магнітними. Це підвищує якість концентратів і стабільність розділення.

Технологія збагачення кварц-глауконітових пісків

На основі проведених лабораторних досліджень була прийнята базова технологія сухого збагачення кварц-глауконітових пісків.

Технологія включає послідовну підготовку матеріалу до магнітного розділення: сушіння, подрібнення, класифікацію та високоградієнтну магнітну сепарацію.

Основна задача підготовчих операцій — розкрити глауконітові зерна, видалити тонкі класи, стабілізувати подачу матеріалу на сепаратор і створити умови для якісного розділення глауконіту та кварцу.

Високоградієнтна магнітна сепарація на БСТ «Туркенич» дозволяє вилучати слабомагнітний глауконіт у магнітний продукт, тоді як кварц переходить у немагнітний продукт.

Базова схема збагачення включає:

сушіння вихідного матеріалу;

подрібнення для розкриття глауконітових зерен;

класифікацію з видаленням тонкого глауконітового продукту;

бар’єрну магнітну сепарацію БСТ;

перечищення продуктів за необхідності;

отримання глауконітового концентрату;

отримання супутнього кварцового продукту.

Комплексна лінія збагачення

Прийнята технологія стала основою для розробки комплексної лінії збагачення кварц-глауконітових пісків.

Лінія призначена для підготовки вихідного матеріалу, магнітного збагачення і отримання двох основних продуктів: глауконітового концентрату та кварцового концентрату.

Для реалізації схеми застосовується як серійне обладнання, так і обладнання, розроблене та виготовлене НВФ «Магнітні та гідравлічні технології».

Продуктивність лінії за вихідним живленням становить 8–12 т/год.

До складу лінії входять:

вузол дроблення і класифікації вихідного матеріалу;

вузол сушіння;

вузол подрібнення і магнітної сепарації;

конвеєрний транспорт і елеватори;

кабіна керування.

Загальні характеристики лінії

продуктивність за вихідним живленням — 8–12 т/год;

монтаж — на сплановану горизонтальну площадку розміром 17 × 19 м;

встановлена електрична потужність — до 300 кВт;

теплогенератор вібрисушильного агрегату може працювати на твердому, рідкому паливі або газі;

лінія складається з уніфікованих модулів;

конструкція дозволяє демонтувати, перевозити і монтувати лінію на новому місці експлуатації;

транспортування модулів можливе автомобільним або залізничним транспортом.

Промислова логіка рішення

Комплексна лінія побудована як модульна система. Це дозволяє скоротити обсяг капітальних будівельних робіт і розміщувати обладнання поблизу ділянки видобування або складування сировини.

Така компоновка зручна для родовищ, де необхідно швидко організувати переробку кварц-глауконітових пісків без будівництва великої стаціонарної фабрики.

При зміні місця експлуатації лінія може бути демонтована, перевезена і змонтована на новій площадці.

Висновки

Проведені дослідження показали, що кварц-глауконітові піски можуть ефективно збагачуватися сухим магнітним методом з отриманням товарних глауконітових концентратів і супутнього кварцового продукту.

Основні технологічні висновки:

якісне розділення кварц-глауконітових пісків досягається при застосуванні електромагнітного бар’єрного сепаратора БСТ «Туркенич»;

бар’єрна сепарація зменшує механічне захоплення немагнітних мінералів магнітними і підвищує якість концентрату;

перед магнітною сепарацією необхідно передбачати класифікацію або знепилення вихідного матеріалу;

виділений тонкий клас може бути не відходом, а товарним глауконітовим концентратом;

залежно від вимог до кінцевого продукту можуть застосовуватися одноярусні, двоярусні, триярусні БСТ або їх комбінації;

комплексна лінія збагачення дозволяє отримувати два товарні продукти — глауконітовий концентрат і кварцовий концентрат.

Розроблена технологія може бути використана для створення модульних ліній сухого збагачення кварц-глауконітової сировини з продуктивністю 8–12 т/год.

Практичне значення

Практичне значення роботи полягає у можливості комплексної переробки кварц-глауконітових пісків без мокрої технології.

Сухий метод збагачення зменшує потребу у воді, спрощує хвостове господарство і дозволяє розміщувати обладнання ближче до місця видобування або складування сировини.

Для МГТ ця технологія є прикладом комплексного підходу: від лабораторних досліджень і підбору режимів сепарації до розробки промислової лінії збагачення.

Джерела

1. Рудицький А. В., Бліскун С. П. Технология и комплексная линия обогащения кварц-глауконитовых песков // Горный журнал Казахстана. 2023. №12. С. 56–62.

2. Туркенич А. М., Рудицький А. В. Барьерная магнитная сепарация зернистых слабомагнитных материалов. Способ, сепаратор, теория: монография. Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2003. 76 с.