способ обогащения жильного кварца

Формула изобретения

СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ЖИЛЬНОГО КВАРЦА, включающий механическое дробление, промывку водой, нагрев до 1000 - 1100^oС, охлаждение, измельчение, рассев на рабочую фракцию, магнитную сепарацию, флотацию, химическую обработку, промывку, фильтрацию и сушку, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного продукта и сокращения объема немеханизированных работ, перед нагревом до 1000 - 1100^oС кварц подвергают термообработке при 200-250^oС и химической обработке в 20-25% -ной соляной кислоте в течение 1,5-2 ч с последующей промывкой водой до нейтральной реакции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении прозрачного и полупрозрачного жильного кварца, а также в лабораторных исследованиях жильного кварца для контроля присутствия неструктурной примеси железа.

В настоящее время на стекольных заводах применяется следующая технологическая схема обогащения жильного кварца: кусковой кварц - термодробление - валковое дробление - воздушная сепарация - магнитная сепарация - флотация - кислотная обработка. С целью обогащения кварца удаляют куски жильного кварца [1] , покрытие пленкой гидроокислов железа. Для этого проводят ручную разборку в два этапа: на стадии отбора сырья в горной выработке и после термодробления при температуре 1000-1100^оС.

Недостатками известного способа являются большие потери сырья (до 50%) и необходимость использования ручной разработки кускового кварца.

Известен способ обогащения жильного кварца, включающий механическое дробление (кусковой кварц 5010 мм), промывку, нагрев до 1000-1100^оС (разупрочнение), охлаждение (термодробление), ручную разборку, измельчение, рассев на рабочую фракцию, магнитную сепарацию, флотацию, химическую обработку, промывку, фильтрацию, сушку и прокаливание [2]. По данному способу жильный кварц, покрытый пленками гидроокислов железа, выбраковывается на стадии добычи сырья.

Недостатком известного способа является то, что при его применении неструктурная примесь железа, которая находится в виде растворов закисных солей в порах и трещинах кварца, при нагревании до 1000-1100^оС приводит к образованию труднорастворимых в кислотах и плохо поддающихся сепарации пленок гематитового состава. Это ведет к дополнительным потерям сырья, достигающим 50% , и необходимости применения немеханизированных работ: ручной разборки кускового кварца после термодробления.

Целью изобретения является повышение выхода полезного продукта и сокращение объема немеханизированных работ.

В способе, включающем механическое дробление, промывку водой, нагрев до 1000-1100^оС, термодробление, измельчение, рассев на рабочую фракцию, магнитную сепарацию, флотацию, химическую обработку, промывку, фильтрацию, сушку, прокаливание, перед нагревом до 1000-1100^оС, проводят предварительную термическую обработку при 200-250^оС и предварительную кислотную обработку 20-25%-ной соляной кислотой в течение 1,5-2 ч, с последующей промывкой водой до нейтральной реакции.

Предварительная термическая обработка жильного кварца при 200-250^оС позволяет вывести из него поровые и трещинные растворы, содержащие соли железа, на поверхность. При этой температуре на поверхности кварца образуется пленка гидроокислов железа, легко растворимая в соляной кислоте. Последующая предварительная кислотная обработка кварца 20-25%-ной соляной кислотой в течение 1,5-2 ч приводит к полному освобождению кварца от гидрооксидов железа.

Нагрев ниже 200^оС приводит к тому, что поровые и трещинные растворы, содержащие железо в закисной форме, выводятся на поверхность не полностью. Нагрев выше 250^оС не желателен в связи с тем, что, как показали рентгеновские исследования фазового минерального состава пленок, последние, состоящие из гидроокислов железа (гетит, ферригидрит), начинают интенсивно изменять свой фазовый состав. Возникает гематит - труднорастворимый в кислотах минерал.

Способ осуществляется следующим образом.

П р и м е р 1. Испытания предлагаемого способа проводили в лабораторных условиях в Институте геологии Коми НЦ УрО АН СССР (г. Сыктывкар).

Отобрали пробу жильного кварца с месторождения Гора Хрустальная (Приполярный Урал), предварительно удалили из нее куски кварца с пленками бурого и желтого цвета и включениями вмещающих пород. Затем пробу промыли производственной водой для удаления с поверхности кусков глинистых и пылевых загрязнений, измельчали вручную на куски размером 2 х 2 х 2 см, после чего разделили ее на партии по 1 кг каждая для проверки эффективности обогащения в различных режимах и сравнения с прототипом.

Партию жильного кварца нагрели в муфельной печи до 200^оС. При этом многие куски кварца окрасились с поверхности в желто-оранжевый цвет. В составе поверхностной пленки рентгенофазовым анализом (ДРОН-2) определили ферригидрит (2,5 Fe₂O₃ x 4,5 H₂O, линии на рентгенограмме 1,49; 1,58; 1,98; 2,47 ). Затем куски кварца обработали 20%-ной соляной кислотой при комнатной температуре в течение 1,5 часа - цветной налет (железистые пленки) на кусках полностью исчез. Затем провели промывку кусков кварца в дистиллированной воде до тех пор, пока не была достигнута нейтральная реакция сливных вод. В качестве индикатора использовалась лакмусовая бумажка.

Затем провели нагрев кусков жильного кварца в муфельной печи до 1000^оС, после чего поместили нагретые куски в холодную воду комнатной температуры. При этом произошло термодробление (разупрочнение) кварца. Последующее измельчение было осуществлено на валковой лабораторной дробилке ДЗГ-200. После чего провели вручную рассев дробленного кварца на рабочую фракцию (кварцевую крупку : 0,1-0,4 мм) на комплекте лабораторных сит. Затем на электромагнитном сепараторе 138-ТСЭ провели удаление из крупки всех магнитных частиц (аппаратного железа и микрозерен магнитных минералов).

Далее крупку подвергли флотационной обработке в течение 1 ч в емкости из кварцевого стекла при помощи флотоагентов, позволивших очистить крупку от загрязнений. Затем крупка была промыта дистиллированной водой в течение 35 мин и обработана царской водкой при комнатной температуре в течение 2 сут. После этого крупка была промыта дистиллированной водой до нейтральной реакции и высушена в кварцевом противне при температуре 120^оС.

Изучение готовой кварцевой крупки количественным спектральным анализом показало, что содержание железа в ней составляет в среднем 8 г/т (для спектрального анализа отбиралось 10 проб, совершенно случайно взятых из массы крупки).

По вышеописанной схеме провели испытания при параметрах: нагрев до 200^оС и кислотная обработка в течение 2 ч и 1 ч. Изучение количественным спектральным анализом готовой крупки показали, что при обработке кислотой в течение 2 ч содержание железа составляет в ней менее 0,5 г/т, а при обработке 1 ч - 40 г/т.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

П р и м е р 2. Испытания предлагаемого способа проводили так же, как в примере 1, но термическую обработку осуществляли при 250^оС, а кислотную обработку осуществляли в течение 1,5 ч. При нагреве куски кварца окрасились с поверхности буровато-желтой пленкой. Рентгенофазовый анализ показал, что в пленке присутствует гетит (FeOOH, линии на рентгенограмме 1.71; 2,18; 1,24; 2,67; 4,15 ). После кислотной обработки все пленки исчезли. Изучение количественным спектральным анализом готовой крупки показало, что содержание железа в ней составило в среднем 1-8 г/т.

По вышеописанной схеме провели испытания при параметрах: нагрев до 250^оС и кислотная обработка в течение 2 ч и 1 ч. Изучение количественным спектральным анализом готовой крупки показало, что при обработке кислотой в течение 2 ч содержание железа составило в ней менее 0,5 г/т, а при обработке в течение 1 ч - 40 г/т. Результаты испытаний представлены в табл. 1.

Для проверки потерь кварцевого сырья из-за загрязненности гидроокислами железа провели исследование в лабораторных условиях. Отобрали две пробы визуально чистого полупрозрачного жильного кварца в виде кусков в среднем 2 х 2 х 2 см. Масса каждой пробы 1 кг.

Одну из проб подвергли обогащению по предлагаемой схеме с предварительной термической (Т = 200^оС) и предварительной кислотной обработкой (20-25% -ная соляная кислота, 2 ч). Вторую пробу обогащали по прототипу, то есть кусковой жильный кварц сразу подвергли нагреву и термодроблению, затем визуальному осмотру и сортировке, далее операциями до полного обогащения.

Результаты исследования сведены в табл. 2. В результате потери сырья в первой пробе составили 8%, во второй - 40% при близких показателях чистоты конечного кварцевого концентрата (по данным количественного спектрального анализа). Кроме того, при обогащении по прототипу возникла необходимость ручной разборки сырья после термодробления из-за неполного освобождения от гидроокислов железа. По данным Кожимской разведочно-добычной экспедиции СПО "Северкварцсамоцветы", при ручной разборке кускового кварца затрачивается на каждую тонну сырья 1-4 человеко-дня в зависимости от качества исходного жильного кварца.

Из результатов, представленных в табл. 2, видно, что предварительной термической обработкой кускового жильного кварца при температуре 200-250^оС растворы, содержащие оксиды и гидроксиды железа, выводятся на поверхность кусков (идет обогащение поверхности кусков "железом"). Эти температуры являются оптимальными для проведения операции предварительной термической обработки. При меньших температурах (менее 200^оС) не все водные растворы выводятся на поверхность, а при температуре более 250^оС, начинается формирование гематита, не растворимого в кислотах. Время кислотной обработки менее 1,5 ч, приводит к недостаточной очистке кварца. При обработке кускового жильного кварца соляной кислотой в течение 1,5-2 ч, эти требования удовлетворяются.

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом повысит выход высококачественного кварцевого сырья за счет полной очистки жильного кварца от неструктурных примесей железа на стадии обработки кускового кварца, так как по существующей технологической схеме кусковой кварц, загрязненный неструктурным железом в виде появляющихся после термодробления бурых пленок, идет в отвалы. Предложенный способ позволяет также значительно сократить немеханизированные работы при обогащении кварцевого сырья, за счет полного отказа от ручной разбраковки сырья после нагрева до 1000-1100^оС.