Исследования процесса флотационного обогащения графитовой руды месторождения Тасказган Республики Узбекистан

АННОТАЦИЯ

Проведены исследования предоставленных образцов графитовых руд Тасказганского месторождения Бухарской области. Изучен химических состав графитовой руды, методы обогащения руд и способ флотации с целью получения графитового концентрата и обеспечения промышленности Республики Узбекистан импортозамещающим высококачественным графитовым сырьём. Экспериментальным путём подобран оптимальный рецептурный состав реагентов с целью получения высококачественного графитового концентрата, который в настоящее время в Республику Узбекистан импортируется из-за рубежа. Результаты исследований приведены в виде таблиц, рисунков и ИК – спектров графитовой руды и графитового концентрата.

ABSTRACT

Studies of the provided samples of graphite ores of the Tazkazgan deposit of the Bukhara region were carried out. The chemical composition of graphite ore, ore dressing methods, and flotation methods were studied in order to obtain graphite concentrate and provide the industry of the Republic of Uzbekistan with import-substituting high-quality graphite raw materials. Experimentally, we selected the optimal formulation of the reagents in order to obtain high-quality graphite concentrate, which is currently imported to the Republic of Uzbekistan from abroad. The research results are presented in the form of tables, figures, and IR spectra of graphite ore and graphite concentrate.

Ключевые слова: Графитовая руда, рудное тело, месторождение, собиратель, пенообразователь, графитовый концентрат.

Keywords: Graphite ore, ore body, deposit, collector, foaming agent, graphite concentrate.

Месторождение Тасказган находится в Пешкунском районе Бухарской области, в 9 км от пос. Джангельды, в 80- 90 км от ж/д линии Навои-Учкудук и расположено в западной части хр. Кульджуктау. Оно приурочено к юго-западному крылу Бельтауской антиклинали, осложненному мульдообразным прогибом, прорванным габброидным массивом. На контакте с вмещающими Бельтауский интрузив осадочно-метаморфическими, существенно карбонатными породами силура, развиты зоны брекчирования и графитизации (рис.1).

Всего выявлено около 100 графитовых тел. Большая часть основных графитовых рудных тел, представляющих промышленную ценность, сосредоточена в юго-восточной части месторождения (рудные тела № 3, 8, 9, 30), на северо-западе выделено два крупных тела - № 88 и залежь "Меридиональная". Мелкие тела распределены на месторождении равномерно.

Рисунок 1. Схема геологической карты месторождения Тасказган

Протяженность промышленных рудных тел в юго-восточной части месторождения Тасказган составляет 470-840 м, в северо-западной части – 175 и 450 м. В зависимости от содержания углерода графитовые руды условно разделены на убогие с содержанием графитного углерода 5-10% (составляют 30% от общего объема руд), бедные -10-20% (40%), средние -20-30% (20%), богатые - более 30% (10%) Содержание свободного углерода колеблется от 3,1 до 48,5 %. Графит мелкочешуйчатый. Высокая дисперсность, жирность и отсутствие твердых включений в зольной части концентрата выгодно отличают его от графита других месторождений стран СНГ [1,2].

По составу рудные тела Тасказгана – это сложный комплекс минеральных ассоциаций. Основную массу руды представляет графит в различных соотношениях с каолином, хлоритом, серпентинитом [1,3].

Общие перспективные запасы определены в 25 млн. т руды. [1]

Нами был изучен химический состав (табл.1) предоставленных образцов графитовой руды Тасказганского месторождения Бухарской области (рис.2).

Таблица 1.

Химический состав графитовой руды месторождения Тасказган

Рисунок 2. Графитовая руда Тасказганского месторождения

Изучив мировой опыт обогащения графитовых руд, нами был выбран пенно-воздушный способ флотации, так как он является наиболее приемлемым и распространенным в мире, и с его помощью ежегодно обогащают 1 млрд. тонн горной массы - более 20 типов руд. [4,5]. Другие методы обогащения отличаются тем, что условия работы являются вредными для здоровья, дороговизной, малой эффективностью, большой энергоёмкостью и  потерей части графита [3,4,5].

За последнее время в мире было предложено большой количество реагентов для флотации графита, являющихся, в основном, отходами и побочными продуктами нефтеперерабатывающей промышленности и предприятий оргсинтеза. Значительное внимание при подборе новых реагентов уделяется их стоимости, экологической безопасности и эффективности действия при флотации труднообогатимых типов руд. Предлагаемые реагенты, как правило, обладают высокими собирательными и селективными свойствами по отношению к графиту. Состав практически всех предлагаемых реагентов очень сложен, в них входят самые разнообразные органические соединения как аполярного, так и гетерополярного строений. Для флотации графитовых руд месторождения Тасказган экспериментальным путём был подобран оптимальный состав флотореагентов. Для процесса флотации использовались различные собиратели: керосин (КЕ), трансформаторное масло (ТМ), индукционное масло (ИМ), отработанное машинное масло (ОММ) и вспениватели: ПТ – 2, ПТ – 4, Т – 92, СУ, UGK представляющие собой органические поверхностно-активные вещества (ПАВ), способствующие сохранению дисперсности воздушных пузырьков и увеличению устойчивости пены.

Для работы использовалась лабораторная флотационная машина ФМЛ (рис.3).

Рисунок 3. Флотомашина ФМЛ

Порядок выполнения экспериментальной работы при обогащении графитовой руды на флотационной машине ФМЛ:

В камеру флотомашины залить воду, добавить собиратель и перемешивать в течение заданного времени, затем засыпать в камеру флотомашины измельчённую графитовую руду и перемешать, добавить пенообразователь. После активации пульпы с реагентами приступить к сбору пены при помощи пеносъемника в отдельный приемник. Уровень пульпы в камере поддерживать добавлением воды. Флотацию вести до полного исчезновения минерализованной пены или в течение заданного времени.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Влияние собирателей и вспенивателей на флотационное обогащение графитовой руды месторождения Тасказган Бухарской области

Из полученных экспериментальных данных следует, что наиболее оптимальным и экономически выгодным является способ обогащения с одним флотореагентом - местным пенообразователем UGK, который показал наилучшие результаты в ходе экспериментальных исследований. Установлено, что при введении в пульпу собирателя (керосин), а затем после активации пульпы при добавлении пенообразователя UGK, пены собралось на поверхности значительно меньше, чем в сравнении с другими пенообразователями. Был проведён эксперимент флотационного обогащения графитовой руды с пенообразователем UGK без применения собирателя, который показал положительный эффект по количеству пены и выходу графитового концентрата, из чего следует, что собиратель в данном случае проявлял себя как пеногаситель.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

- при флотационном обогащении, где сочетание флотореагентов: КЕ (4 капли) + вспениватель ПТ - 2 (10 капель) расход пенообразователя ПТ-2 составил от 2.5 – 3.0 кг/т, а расход собирателя (керосина) 0.5 кг/т.

- при флотационном обогащении, где используется только один местный, пенообразователь UGK расход его составил от 0.70 – 0.85 кг/т, при этом нужно учитывать, что флотация ведётся при помощи одного пенообразователя UGK без собирателя. Это дает нам право назвать его универсальным местным реагентом.

Использование данной технологии и местного реагента даёт возможность экономии финансовых затрат на химические реагенты, сокращается время флотации, уменьшает затраты на использование энергоресурсов, уменьшает трудоёмкость технологического процесса.

В ходе экспериментов были использованы современные методы исследования образцов, такие как электронная микроскопия (рис.3,4), ИК – спектральный анализ (рис.5,6).

Рисунок 3. Графитовая руда

Снимки проводились на микроскоп серии Leica DM.

На снимке наблюдаются вкрапления, что говорит о том, что данный образец графитовой руды состоит из графита кварца, железа, алюминия и других балластных примесей.

Рисунок 4. Графитовый концентрат

На рисунке 4 изображен снимок образца графитового концентрата, на котором наблюдается значительное уменьшение количества вкраплений, что говорит о том, что в концентрате визуально преобладает графит, а количество балластных примесей сократилось.

Рисунок 5. ИК - спектр графитовой руды

На рис. 5 представлен ИК – спектр графитовой руды Тасказганского месторождения для которого характерны следующие частотные области поглощения: кислородные соединения – ОН (полосы в области 3433,50 – 3432,94 см^-1) и С-О (полосы 1030,9 – 1020,4 см^-1); ароматические соединения – С=С (полосы 1639,36 - 1632,12; 875,32 см^-1).

Рисунок 6. ИК – спектр образца графитового концентрата

Представленные в данной статье результаты научно - исследовательской работ позволяют сделать следующие выводы:

• методом пенно-воздушной флотации достигается наибольший выход графитового концентрата из графитовой руды;
• при использовании пенно-воздушного способа флотации в сочетании с эффективным местным пенообразователем UGK для обогащения Тасказганских графитовых руд можно получить графитовый концентрат с содержанием графита более 90%;
• наибольший выход графитового концентрата получен, при использовании одного пенообразователь UGK, который выполняет функции собирателя и пенообразователя.

Список литературы:
1. Минерально-сырьевые ресурсы Узбекистана (часть 2). Т., Фан, 1977, 553 с.101-104.
2. Статья Хамидов Р.А. «Графитовые руды Узбекистана и пути их промышленного использования». Журнал «Геология и минеральные ресурсы». № 2, 2011 г. с.34-40.
3. Минеральная сырьевая база строительных материалов Уз ССР // Ташкент 1967 г. под руководством Е.И.Семечкиной.
4. Статья В.И. Брагина, И.И. Бакшеева «Разработка технологии обогащения графитовых руд» научно-технический журнал «Горный информационно - аналитический бюллетень»№ 9 стр.133-137 изд. ЗАО «Горная книга» М 2012 г.
5. Абдурахманов Э.А., Донияров Н.А. Курс лекций по предмету «Технология обогащения нерудных полезных ископаемых. Навои – 2008 г. стр. 144.