Возможность комплексного использования руд Околовского месторождения железных кварцитов, Беларусь. Селиванова Е. В. // Металлогения древних и современных океанов–2008. Рудоносные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008.

 

Проведенные экспериментальные испытания по обогащению железной руды Околовского месторождения позволили уточнить минеральный состав, оценить степень раскрытия рудных и породообразующих минералов в процессе измельчения. Разработана трехстадийная схема обогащения железистых кварцитов, с обоснованием качества полученных концентратов. Выделены и получены следующие концентраты: высококачественный магнетитовый (Fe_общ = 70.16 %, Fe_магн = 68.7 %), пригодный для производства металлизованных окатышей; амфиболовый (с содержанием амфибола 76–90 %) – для получения силикатных материалов различного производственного назначения; кварц-апатитовый (с содержанием кварца до 94 %) – для стекольной промышленности.

 

Библ. 3.

(научный руководитель Н. В. Аксаментова)

 

Комплексное использование минерального сырья – важнейшая проблема горнодобывающей отрасли, уровень разрешения которой является одним из основных показателей технического прогресса. Внедрение даже сравнительно небольших усовершенствований существующих методов переработки полезных ископаемых позволяет без значительных затрат капитальных средств получать дополнительно полезную, а часто и дефицитную, минеральную продукцию. Интенсивная разработка железных руд в мире показала, что кроме основных рудных минералов они содержат различные ценные компоненты, которые в процессе переработки руд уходят в отходы обогащения и складируются в хвостохранилищах и отвалах, что, в свою очередь, создает неблагоприятную экологическую обстановку, являясь основными источниками загрязнения окружающей среды. На примере Околовского месторождения железистых кварцитов показана возможность комплексного использования руд для получения магнетитового, апатитового, кварцевого и амфиболового концентратов.

Околовское месторождение находится в центральной части Беларуси и приурочено к узкой синклинорной структуре, сложенной метаморфизованными вулканогенно-осадочными породами одноименной серии верхнего архея, которые по исходному минеральному составу трактуются как глубоководные низкозрелые песчаные и песчано-глинистые отложения, содержащие пласты и пачки железисто-кремнистых пород [Аксаментова, 2007]. Последние приурочены к средней части разреза серии, где слагают невыдержанные по простиранию пласты мощностью от 0.3–1.5 до 35 м. Породы метаморфизованы в условиях эпидот-амфиболитовой фации. В настоящее время ведется детальная разведка месторождения.

Минералого-петрографические исследования исходной руды показали, что рудные минералы составляют, в среднем, 28–30 % и представлены, в основном, магнетитом. В небольших количествах (в сумме до нескольких процентов) присутствуют гематит, развивающийся по магнетиту, гетит (редко гидрогетит), пирит, пирротин. Породообразующие минералы представлены кумингтонитом (30–40 %), роговой обманкой (20–45 %), кварцем (26–28 %), биотитом (1–2 %), моноклинным пироксеном (1–2 %), гранатом (до 1 %) и апатитом (до 2 %).

На основании изучения вещественного состава руд и данных практики обогащения подобных руд [Карамзин, Карамзин, 2005] была разработана схема обогащения железистых кварцитов Околовского месторождения. Для этой цели была отобрана технологическая проба весом 60 кг из рудного интервала (423.6–444.6 м) скважины, пробуренной в центральной части месторождения. Как показывает практика обогащения железных руд, более совершенными являются трехстадийные схемы измельчения в замкнутом цикле с магнитным обогащением, селективной доработкой концентратов и промпродуктов, состоящих, в основном, из богатых и бедных сростков, требующих различной крупности измельчения для их раскрытия. Лабораторная обработка технологической пробы сводилась к двум основным этапам: подготовке руды к исследованию и ее обогащению путем мокрой магнитной сепарации.

Подготовка руды к обогащению состоит из трех основных операций: дробления, измельчения и обесшламливания. Дробление и измельчение являются самыми энергоемкими процессами. Они влияют и на конечные показатели обогащения, поскольку именно при измельчении происходит раскрытие минералов, что, в конечном счете, определяет качество конечного концентрата. При выборе крупности измельчения определяющим фактором является степень раскрытия руды и ее шламируемость. На практике, во избежание излишнего переизмельчения рудного минерала, этот процесс осуществляется стадиально. Если на первой стадии процесс настраивается на преимущественное вскрытие нерудных минералов с последующим выводом хвостов, то задача второй и последующих стадий – измельчение материала до крупности, позволяющей максимально выделять рудные минералы в готовые продукты в виде черновых и кондиционных концентратов за счет разрушения сростков и селективного выделения породных минералов в хвосты. При этом выбираются режимы работы оборудования, позволяющие достичь минимального переизмельчения полезного компонента.

Мокрая магнитная сепарация проводилась в три стадии. I стадия обогащения проводилась при крупности дробления 2 мм на мокром магнитном сепараторе.
В результате были получены магнитная фракция и отвальные хвосты. Выход хвостов составил 40.5 % при содержании в них Fe_общ и Fe_магн 20.26 и 0.17 %, соответственно. На II стадии магнитная фракция после доизмельчения (содержание класса –0.045 мм составило 60 %) подвергалась дальнейшему обогащению, с получением чернового магнетитового концентрата и хвостов. Анализ степени раскрытия рудной и нерудной фаз в концентрате II стадии обогащения показал, что получен качественный черновой концентрат. Содержание свободных зерен магнетита составило 91.7 %, богатых и бедных сростков – 6.1 %, а свободных зерен нерудных минералов – 2.2 %. Химический анализ пробы концентрата подтвердил результаты минералогического анализа: содержание Fe_общ и Fe_магн составило 68.57 и 62.62 %, что соответствует качественным концентратам для доменного и сталелитейного производства.

Доводка чернового концентрата с целью получения высококачественного продукта, пригодного для производства металлизированных окатышей, проводилась в III стадию обогащения. Для этого полученный во II стадии концентрат измельчался до увеличения содержания в нем класса –0.45 мм с 59.4 до 80 % и перечищался магнитной сепарацией. В результате был получен магнетитовый концентрат с содержанием Fe_общ = 70.16 %и Fe_магн = 68.7 %.

По данным минералогического анализа преобладающими минералами в хвостах I и II стадий являются амфибол и кварц. Содержание их в хвостах I стадии составило 61.03 и 14.32 %, а в хвостах II стадии – 69.04 и 23.86 %, соответственно.
Хвосты магнитной сепарации после выделения амфиболитовых концентратов являлись исходным материалом для выделения кварца. Получение кварцевого концентрата проводилось методом сухой электромагнитной сепарации с перечистками электромагнитной и неэлектромагнитной фракций. Содержание кварца в продукте составило 83.5 (хвосты I стадии) и 89.9 % (хвосты II стадии). В обеих пробах отмечается высокое содержание апатита – 4.6 % (хвосты I стадии) и 6,6 % (хвосты II стадии). Полученный таким образом концентрат является апатит-кварцевым продуктом.
Для снижения в нем содержания апатита производился отсев класса –0.045 мм путем тонкого грохочения, что позволило получить кварцевые концентраты с содержанием кварца 93 и 94 %.

В целом, результаты лабораторной обработки технологической пробы железистых кварцитов показали, что путем обогащения железных руд Околовского месторождения по предложенной выше схеме возможно получение высококачественного магнетитового концентрата, пригодного для производства металлизованных окатышей, кварцевого концентрата для использования в стекольной промышленности, апатитового концентрата для применения в сельском хозяйстве в качестве добавки к минеральным удобрениям, а также амфиболового концентрата (выход амфиболовых концентратов в среднем составлял 27.0 %, с содержанием амфиболов от 76 до 90 %). Экспериментально-технологические исследования, выполненные в Белорусском государственном технологическом университете, позволяют рассматривать амфиболовый концентрат в качестве нетрадиционного сырья для получения силикатных материалов: минеральных волокон, керамических масс, петроситаллов и цветных глазурей [Левицкий и др., 2007]. Безрудные и слаборудные породы, вмещающие рудные горизонты, могут быть использованы для получения строительного щебня и песка.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод об экономической целесообразности комплексной переработки железных руд Околовского месторождения с дополнительным извлечением из них сопутствующих полезных компонентов, что наряду с экономической выгодой будет способствовать сохранению окружающей среды от загрязнения. Разработанная схема обогащения может быть использована при составлении технико-экономического обоснования на эксплуатацию месторождения.

 

1.    Аксаментова Н. В. Возрастные и формационные аналоги железорудной околовской серии на Восточно-Европейском кратоне // Лiтасфера, 2007. № 1 (26).
С. 3–13.

2.    Карамзин В. В., Карамзин В. И. Магнитные электрические и специальные методы обогащения. М.: Недра, 2005. С. 304.

3.    Левицкий И. А., Баранцева С. Е., Павлюкевич Ю. Г., Климош Ю. А. Использование отходов обогащения железистых кварцитов для получения силикатных материалов // Геодинамика, магматизм, седиментогенез и минерагения северо-запада
России. Петрозаводск, 2007. С. 233–236.