Контроль обогащения рудного концентрата с использованием спектрометра Elvax
Из-за повсеместного исчерпания богатых рудных месторождений перед металлургами встала задача разработки экономически выгодных методов извлечения металлов из руд с минимальным содержанием нужного элемента. Сегодня она успешно решается путём обогащения руд на горно-обогатительных предприятиях. Для обеспечения максимальной эффективности технологического процесса необходим постоянный контроль содержания металла в исходной руде и на всех этапах переработки.
Для чего необходимо обогащать руду
Содержание металла в руде даже в пределах одного месторождения может варьироваться в довольно широких пределах. Но технологический процесс на современных металлургических и аффинажных предприятиях выстроен с расчётом на строго определённую долю металла. Таким образом, обогащение руды является обязательным элементом технологической цепочки. В результате обработки на фабрике:
— повышается концентрация металла в сырье;
— улучшаются условия протекания восстановительной реакции металла;
— снижается количество шлаков;
— понижается расход кокса, электроэнергии, других энергетических ресурсов, используемых для выплавки металла.
В среднем повышение концентрации на один процент увеличивает производительность предприятия на 2.4 % при аналогичном понижении расхода энергетических ресурсов.
Технологический процесс обогащения руды
Обогатительные предприятия, как правило, размещаются в непосредственной близости от карьера или шахты, где добывается руда, чтобы минимизировать плечо транспортировки пустой породы, отбрасываемой после обогащения. Количество породы в некоторых случаях очень велико, ведь современные обогатительные технологии позволяют использовать руды, в которых содержится всего 0.4 % необходимого металла.
Добыча руды
Наиболее лёгкий и малозатратный способ добычи руды — при помощи взрыва. На определённых участках массива горной породы бурят скважины, в которые закладывают взрывчатое вещество, после чего приводят взрывчатку в действие. В результате образуется огромный массив обломков породы, пригодных для дальнейшей переработки. Их загружают в тяжёлые самосвалы (если речь идёт о карьерном способе добычи) либо в вагонетки (в шахте) и транспортируют на дробильный комплекс.
Дробление руды
Современный дробильный комплекс — это мощное оборудование, перерабатывающее десятки либо даже сотни тонн рудных обломков в час. Обломки, засыпаемые в приёмное отверстие, могут достигать в диаметре одного метра. Дробильная установка представляет собой два гигантских конуса, вложенных друг в друга остриём вниз, причём нижний пребывает в неподвижности, а верхний непрерывно вращается. Попадая между этими конусами, крупные куски руды размалываются до щебня размером 100—150 мм, после чего ссыпаются вниз на конвейерную ленту, проходящую под выходным отверстием, и отправляются либо на склад, либо непосредственно на переработку.
Измельчение до нужной фракции
На горно-обогатительном предприятии рудные обломки вновь подвергаются измельчению. Чем тщательнее они размалываются, тем меньше металла остаётся неизвлечённым и отправляется в «хвосты». Но, с другой стороны, тонкий помол многих сотен тонн породы — процесс чрезвычайно трудоёмкий, поэтому всё зависит от того, насколько ценным является добываемый металл. Порода проходит несколько последовательных стадий измельчения до нужной фракции — вначале в шаровых мельницах, предназначенных для дробления крупных кусков, затем в дробильных агрегатах.
Флотация
Рудный порошок поступает во флотационные ёмкости, где смешивается с водой и флотационным реагентом до получения пульпы. Необходимо, чтобы реагент смачивал поверхность металлических крупинок, но не смачивал пустую породу. После размешивания в чан с пульпой снизу подают воздух так, чтобы в толще образовывались небольшие пузырьки. Рудный порошок поступает во флотационные ёмкости, где смешивается с водой и флотационным реагентом до получения пульпы. Необходимо, чтобы реагент смачивал поверхность металлических крупинок, но не смачивал пустую породу. После размешивания в чан с пульпой снизу подают воздух так, чтобы в толще образовывались небольшие пузырьки.
Взбитая в пену пульпа поступает в чан-отстойник, где происходит отделение металла от породы. Всплывая, воздушные пузырьки поднимают на поверхность чана частички металла, прилипающие к ним благодаря флотационному реагенту, тогда как смоченные водой кусочки породы под действием собственного веса опускаются на дно чана. Поднявшаяся на поверхность пена с обогащённой рудой переливается в приёмный бункер, а пустая порода, оседающая на дно чана, выкачивается и после осушения удаляется в отвал (так называемые хвосты).
Для достижения нужной концентрации металла в руде обогащение может повторяться несколько раз.
Выделяют следующие этапы флотации:
основная — первая флотация в цикле обработки, в результате которой выделяется первичный концентрат, называемый черновым, или грубым;
контрольная — флотация хвостов, оставшихся после первой флотации, с целью более полного извлечения руды, извлечённый концентрат возвращается в основную флотацию;
перечистная — повторная обработка концентрата для повышения его качества, оставшиеся хвосты возвращаются в основную флотацию. Для полиметаллических руд основная флотация выполняется несколько раз с использованием разных реагентов, соответствующих извлекаемым металлам.
Концентрат и окатыши
После флотации обогащённую руду осушают вначале в сгустителях, где влажность доводят до 35—40 %, затем передают в прессы, где отжимаются остатки жидкости, после чего удаляют остатки влаги в сушильном барабане
Обогащённая руда, похожая на песок, поступает на металлургический или аффинажный завод.
Не всегда для металлургического производства подходит сырьё порошкообразной консистенции. Поэтому в некоторых случаях руды после обогащения подвергаются комкованию, для чего в них добавляют некоторое количество связующего — бентонитовой глины и др. Если предстоит длительная транспортировка, сырые окатыши обжигают в специальной печи, одновременно удаляя остатки влаги и делая гранулы более прочными. Готовое металлургическое сырьё обладает заранее установленными размерами, а процентное содержание полезного вещества в нём поддерживается с высокой точностью, так как от этого зависит стоимость обогащённой руды на сырьевом рынке.
Контроль концентрации металла в руде в экспресс-лаборатории «Золотинка»
Извлекаемая из толщи грунта руда, как правило, неоднородна по составу: в ней встречаются включения нерудных минералов различного размера, которые оказывают влияние на концентрацию металла в дроблёном сырье. Кроме того, разные по химическому составу руды требуют различных подходов к переработке.
Чтобы добиться устойчивого качества, при обогащении необходимо постоянно контролировать состав сырья и концентрацию металла на каждом этапе обработки. Поэтому важным элементом технологического процесса является опробование руды.
Опробование заключается в отборе проб на определённых этапах обработки сырья. Пробы тут же поступают на анализ на анализ в специальную лабораторию, где определяется химический состав руды, концентрация в ней металлов и примесей. Для пробы на начальных этапах техпроцесса берутся крупные и мелкие обломки рудной породы из разных точек массива.
На современном производстве забор проб осуществляется автоматически специальными пробоотборниками, откуда рудные обломки извлекают сотрудники лаборатории. Пробы доставляются в проборазделочное помещение, где при помощи дробильно-измельчительной техники руду измельчают до требуемой крупности. Чем больше масса одной пробы, тем точнее будет результат анализа в каждом единичном случае. Тем не менее из пробы в несколько килограммов для анализа отбирается всего 10—20 грамм рудного порошка.
Опробование руды на обогатительном предприятии выполняет отдел технического контроля, сотрудники которого:
— отбирают, подготавливают и передают на анализ либо выполняют самостоятельно анализ проб руды и обогащённого сырья, а также организовывают хранение образцов в течение определённого времени;
— обрабатывают полученные результаты, оформляют должным образом и передают технологам, руководству и/или заказчику;
— составляют технологические и товарные балансы;
— составляют оптимальные схемы опробования руды и контроля технологического процесса;
— следят за соблюдением процедуры отбора проб в течение рабочей смены.
Благодаря постоянному, рационально организованному контролю обогатительное предприятие производит качественный рудный концентрат, содержание металла в котором полностью отвечает ожиданиям металлургов. Соблюдение требуемого процентного содержания металла является залогом успешной работы металлургического производства, сокращения себестоимости металла и высокого качества металлургической продукции.
Разновидности анализов рудных проб
Получение качественного концентрата невозможно без постоянного мониторинга состава руды и продуктов обогащения. На всех этапах обогатительного процесса присутствует опробование сырья, промежуточных и конечных продуктов:
оперативное — для управления технологическим процессом и своевременного внесения корректив;
балансовое — для составления технологического баланса процесса;
товарное — для составления товарного баланса и учёта концентрации металла в продукте. При этом быстрота получения результата является важнейшим условием выбора методики анализа: для оперативного анализа продолжительность получения результата не может превышать двухчасового интервала.
Для определения состава руды и концентрата в последние годы наиболее популярным является рентгенофлуоресцентный экспресс- анализ (РФА), обладающий высокой точностью при самом широком диапазоне состава.
РФА анализ для обогатительного производства Экспресс-лабораторией "Золотинка">
В результате рентгенофлуоресцентного анализа для каждой пробы определяется не только содержание основного металла, но и сопутствующие металлы и примеси. Анализ выявляет содержание 20—25 химических элементов в соответствии с III категорией точности, причём на получение результата необходимо всего несколько минут. Это позволяет оперативно управлять технологическим процессом обогащения и своевременно вносить в него необходимые коррективы, чтобы выдавать стабильно качественный концентрат.
Уже на этапе дробления руды с высокой степенью точности выявляется её состав и концентрация основного металла. В дальнейшем пробы показывают, насколько успешно идёт обогащение, необходимо ли выполнять контрольную и перечистную флотацию. Анализ даёт возможность отказаться от выполнения лишних циклов обработки руды, если в них нет необходимости, и экономить на этом энергетические и материальные ресурсы.
Как выполняется РФА анализ спектрометрами Elvax?
Основным оборудованием для лаборатории рентгенофлуоресцентного анализа «Золотинка» служат спектрометры Elvax. Прибор определяет концентрации химических элементов в пробах руды и концентрата в течение всего нескольких минут и передает данные на подключенный к прибору компьютер. Соответствующее программное обеспечение обрабатывает информацию и представляет её в виде таблицы, графика и т. д.. Портативный спектрометр Elvax Mobile работает со встроенным компьютером.
Пробоподготовка. Проба измельчается до нужной фракции, при необходимости обжигается в муфельной печи. Отбирается навеска порошка 10—20 г.
Химическая обработка (при анализе на золото). Навеска помещается в ультразвуковую установку и вскрывается кислотой. После обработки раствор вскрытия помещается в шейкер с добавлением гранул твёрдого экстрагента, где происходит экстракция металла.
Измерение. (при анализе на золото) Промытый и обсушенный экстрагент помещается в приёмный бункер рентгенофлуоресцентного спектрометра Elvax, который в течение 2—3 минут определяет содержание в пробе металла и примесей, после чего передаёт данные на подключенный к прибору компьютер. Соответствующее программное обеспечение обрабатывает информацию и представляет её в виде таблицы, графика и т. д.
Во многих случаях спектрометр Elvax определяет содержание химических элементов без использования экстрагента: для порошкообразных проб, жидких растворов, слитков металла, шламов и концентратов. Нижний предел чувствительности прибора — от 10 г/т. Рентгеноспектральный анализ является аттестованной методикой в соответствии с третьей категорией точности.
Преимущества рентгенофлуоресцентного экспресс- анализа лаборатории "Золотинка"для обогащения руд.
С каждым годом растёт число обогатительных предприятий, выбирающих РФА для оперативного анализа концентрации металлов в рудах, промежуточных и конечных концентратах, пульпе, шламах и других технологических субстанциях. Многие руководители ГОКов оценили эту простую технологию и её несомненные достоинства.
Экспресс-лаборатория РФА «Золотинка» даёт возможность оперативного мониторинга и контроля всех этапов технологического процесса обогащения руды. Благодаря этому снижается себестоимость конечного продукта, повышается его качество, растёт эффективность производства.
Оборудование лаборатории обходится существенно дешевле, чем все предлагаемые в настоящее время альтернативные методики.
Для выполнения анализа не нужны высококвалифицированные сотрудники с допусками к опасным работам. Лабораторию обслуживают один-два простых лаборанта или техника с минимальной подготовкой.
Анализ выполняется по неразрушающей технологии, поэтому после него проба может быть отправлена на хранение, а процесс измерения повторён неограниченное число раз.
Основной функцией рентгенофлуоресцентного экспресс-анализа является оперативное определение количественного состава руды, технологических субстанций и промышленных продуктов обогатительного производства. С этой задачей лаборатория РФА "Золотинка" справляется на самом высоком уровне, её эксплуатация позволяет ощутимо повысить качественные и экономические показатели работы ГОКа.
