Исследование магнитной сепарации в восходящем потоке воздуха хвостов Чурбашских шламохранилищ

В настоящее время большинство горнодобывающих предприятий черной металлургии работают в условиях истощения запасов железных руд. В то же время в результате обогащения железорудного сырья обогатительными фабриками образуется большое количество отходов, накапливание которых приводит к формированию огромных по площади хвостохранилищ. В результате почти трехвековой деятельности Высокогорского железного рудника, а впоследствии и одноименного горно-обогатительного комбината объемы карьерных выемок составили 182,3 млн м3 на площади 384,2 га. Кроме этого, из землепользования выводятся обширные территории, отводимые под хвостохранилища. Однако содержание железа в хвостах достаточно высокое и пригодное для дообогащения, что объясняется рядом факторов: несовершенство существующей технологии обогащения, аварийные остановки оборудования, несовершенство или отсутствие схем утилизации и улавливания просыпей и продуктов промсмывов. Исследована возможность обогащения классов крупности от 0,1 мм до 0,05 мм искусственной смеси магнетита (20%) с кварцем (80%). Получен магнитный концентрат с массовой долей железа от 51,85 до 78,31%, при извлечении от 31,11 до 97,99%. Проведены исследования на Чурбашских шламохранилищах. Получены оптимальные результаты при предварительном восстановительном обжиге продолжительностью 60 минут, температура составляла 1150 ºС, и в сепараторе восходящего потока воздуха с сухой магнитной сепарацией хвостов шламохранилищ. Получен магнитный продукт с массовой долей железа в нем 76,14, при извлечении в него железа 50,2%.

Морозов Ю. П., Завьялов С. С., Мамонов Р. С. Исследование магнитной сепарации в восходящем потоке воздуха хвостов Чурбашских шламохранилищ // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 12-1. — С. 82—92. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2023_121_0_82.

Морозов Юрий Петрович — докт. тех. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», Россия, 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, e-mail: tails2002@inbox.ru, ORCID ID: 0000-0003-0554-5176;
Завьялов Сергей Сергеевич — инженер-исследователь, м.н.с НИЛРНЗиТО, ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», Россия, 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30; е-mail: Sergey.Zavialov@m.ursmu.ru, ORCID ID: 0000-00022947-0458;
Мамонов Роман Сергеевич — инженер кафедры ОПИ, ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», Россия, 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30; е-mail: Mamonoff_npa@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-9371-1762;

Завьялов Сергей Сергеевич, е-mail: Sergey.Zavialov@m.ursmu.ru. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

1. Tang Z., Gao P., Sun Y., Han Y., Li E., Chen J., Zhang Y. Studies on the fluidization performance of a novel fluidized bed reactor for iron ore suspension roasting // Powder Technology. 2020, pp. 649–657. DOI: 10.1016/j.powtec.2019.09.092.

2. Xudong Li, Yubua Wang, Dongfang Lu, Xiayu Zheng. Influence of Separation Angle on the Dry Pneumatic Magnetic Separation // Minerals. 2022, vol. 12(10), p. 1192. DOI: 10.3390/min12101192.

3. Fedorov S. A., Yakimov T. S., Kalgin V. Yu. Noble metals in metasomatites of the Kirchenovskoye deposit (East Transbaikalia) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, no. 666 (4), pp. 1–6. DOI: 10.1088/1755−1315/666/4/042016.

4. Амдур А. М., Павлов В. В., Федоров С. А. Флотация дисперсных капель золота и штейна в расплавах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3−1. — С. 411–421. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31−0-411−421.

5. Kamil Stan´czyk, Andrzej Bajerski, Marian J. Łaczny. Negative-pressure pneumatic separator: a new solution for hardcoal // International Journal of Coal Science & Technology. 2021, vol. 8(1), pp. 103–123. https://doi.org/10.1007/s40789−020−00345-w.

6. Serhii Kharchenko, Yurii Borshch, Stepan Kovalyshyn, Mykhailo Piven, Magomed Abduev, Anna Miernik, Ernest Popardowski, Paweł Kiełbasa. Modeling of Aerodynamic Separation of Preliminarily Stratified Grain Mixture in Vertical Pneumatic Separation Duct // Special Issue “Applied Electromagnetism in Modern Engineering and Medical Technologies» Appl. Sci. 2021, vol. 11(10), 4383; https://doi.org/10.3390/app11104383.

7. Завьялов С. С., Мамонов Р. С. Комбинированная технология сухого предварительного обогащения золотосодержащей руды // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) — 2021. — №11−1. — C. 338–345. DOI: 10.2 5018/0236_1493_2021_111_0_338.

8. Chalavadi G., Das A. Study of the mechanism of fine coal beneficiation in air table // Fuel. 2015, vol. 154, no. 15, pp. 207–216. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.03.063.

9. Fu Z., Zhu J., Barghi S., Zhao Y., Luo Z., Duan Ch. Dry coal beneficiation by the semi-industrial air dense medium fluidized bed with binary mixtures of magnetite and fine coal particles // Fuel. 2019, vol. 243, no. 1, pp. 509–518. https://doi.org/10.1016/j. fuel.2019.01.140.

10. Mijał W., Tora B. Development of dry coal gravity separation techniques // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Fuel. 2018, vol. 52, no. 17, 427 012003. http://dx.doi.org/10.1088/1757−899X/427/1/012003.

11. Sarkar B., Das A., Mehrotra S. P. Study of separation features in floatex density separator for cleaning fine coal // Int J Miner Process. 2008, vol. 86(1–4), pp. 40–49. https:// doi.org/10.1016/j.minpro.2007.10.002.

12. Yang Y., Ge L., He Y., Xie W., Ge Z. Mechanism and fine coal beneficiation of a pulsating airflow classifier // International Journal of Coal Preparation and Utilization Published. 2017, pp. 20–32. https://doi.org/10.1080/19392699.2017.1288622.

13. Лебедев И. Ф. Технологические исследования свинцовых руд методом пневмосепарации // Материалы XXVII Международной научно-технической конференции. «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» 07–08 апреля 2022 г. Екатеринбург. — 2022. — С. 228—233.

14. Меринов Н. Ф. Особенности пневматических методов обогащения // Известия вузов. Горный журнал. — 2011. — № 4. — C. 99–109.

15. Овчинникова Т. Ю., Ефремова Т. А., Цыпин Е. Ф. О нижних границах классов крупности при предварительном обогащении руды с использованием рентгенофлуоресцентной сепарации // Горный информационно-аналитический бюллетень (научнотехнический журнал). — 2021. — № 11−1. — C. 328–337. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2021_111_0_328.

16. Соболев A. A., Мельников H. A., Тютюнник Л. О. Движение частиц в воздушном потоке // Вектор науки ТГУ (Тольяттинский государственный университет). — 2011. — № 3 (17). — C. 82–86.

17. Kotov Boris, Stepanenko Sergey, Grushetsky Sergey, Grishchenko Vladimir. Modeling the process of grain separation by density in a combined vibro-pneumatic and air-gravity unit // Engineering and Technology. 2022. — № 3. — C. 106–116. DOI: 10.37128/23068744-2022-3

18. Бауман А. В., Степаненко А. И., Степаненко А. А. Практические результаты и перспективы сухого обогащения руд и нерудных материалов методом пневмосепарации // Горный журнал — 2020. — № 3. — C. 40–44. DOI: 10.17580/gzh.2020.03.07.

19. Xudong Li, Yuhua Wang, Dongfang Lu, Xuesong Gao, Optimization of Airflow Field for Pneumatic Drum Magnetic Separator to Improve the Separation Efficiency // Minerals. 2021, vol. 11(11), 1228. DOI: 10.3390/min11111228.

20. Цыпин Е. Ф., Ефремова Т. А., Oвчинникова Т. Ю., Елизаров Д. Б. Влияние фракционирования по крупности на эффективность рентгенорадиометрической сепарации полиметаллической руды // Обогащение руд. — 2018. — № 3. — С. 14—19.