Обогащение техногенного сырья

В последнее столетие в районах горнорудной промышленности сформировались месторождения техногенных образований, к которым можно отнести отвалы горнодобывающих предприятий, хвостохранилища обогатительных фабрик, шлакозольные отвалы топливно-энергетического комплекса, шлаки и шламы металлургического производства, шламо- и шлакоотвалы химической отрасли. К настоящему времени в России накоплено почти 10 млрд. т техногенных отходов, наносящий колоссальный экологический вред окружающей среде.

Институт «Уралмеханобр» традиционно уделяет особое внимание проблеме утилизации техногенных отходов. За последнее время нами разработаны технологии обогащения шлаков медеплавильного производства, зол ГРЭС, клинкеров цинкового производства, красных шламов алюминиевого производства, замасленных окалин, забалансовых руд, отходов добычи руд цветных металлов, пиритных огарков.

Мы выполняем:

• изучение вещественного состава (количественный химический анализ, фазовый анализ (медь, цинк, свинец, никель, олово, молибден, кобальт, вольфрам, сера и т.д.), рациональный анализ (золото, серебро), рентгеноструктурный анализ, минералого-петрографический анализ, гранулометрический анализ и т.д.);

• изучение процессов и определение параметров шарового, ультратонкого бисерного и гидроударно-кавитационного измельчения;

• изучение порционной и кусковой контрастности руд, выбор аналитического параметра для рентгенорадиометрической сепарации, проведение укрупненных лабораторных испытаний по сепарации машинных классов крупности по оптимальным значениям порога разделения;

• исследования обогатимости и разработка технологий переработки руд гравитационными, флотационными, магнитными, электрическими, гидрометаллургическими методами обогащения;

• разработка технологии специального медленного охлаждения шлаков медеплавильного производства;

• проведение укрупненных лабораторных испытаний на непрерывно действующих измельчительных, классифицирующих, флотационных, магнитных, гравитационных, электрических и электростатических установках с достоверной заверкой показателей и режимов обогащения;

• нейтрализация серной кислоты;

• разработка технологических регламентов на проектирование новых и реконструкцию действующих предприятий по обогащению руд с применением энергосберегающих технологий.

Обогащение руд редких металлов

Подразделения обогатительного профиля ОАО «Уралмеханобр» при переработке руд редких и редкоземельных металлов руководствуются целями комплексного использования минерального сырья и специализируются на разработке следующих технологий:

• разделения зернистых и пылевидных руд и продуктов обогащения коренных и россыпных месторождений, содержащих минералы титана, железа, тантала, ниобия, циркония, меди, золота, благородных и редких металлов, олова, марганца, полевого шпата и др. полезных ископаемых;
• обогащения шлаков ферросплавного, алюминиевого производства с получением металлической составляющей.

Проводимые исследования направлены на разработку малоотходных и экологически чистых технологий, обеспечивающих  экономию материальных и энергетических ресурсов, а также на повышение качества получаемых продуктов.

На основании результатов выполненных исследований и промышленных испытаний разрабатываются технологические регламенты для проектирования новых и реконструкции действующих предприятий.

Обогащение руд цветных и драгоценных металлов

Институт «Уралмеханобр» при разработке технологий переработки руд цветных и драгоценных металлов базируется на современных и инновационных технологических процессах и схемах.

В распоряжении института высокоэффективное обогатительное оборудование, предусматривающее наиболее полную утилизацию отходов переработки, максимальную полноту извлечения основных и попутных полезных компонентов в товарную продукцию при приемлемой для недропользователя рентабельности производства.

Наши возможности:

• рентгенорадиометрическая сепарация и предобогащение минерального сырья (в том числе забалансовые и окисленные руды);

• стержневое, шаровое, ультратонкое бисерное, гидроударно-кавитационное измельчение;

• механическая классификация, гидроциклонирование, тонкое гидравлическое вибрационное грохочение;

• гравитационные методы обогащения: отсадка, винтовая сепарация, концентрация на столе;

• центробежное обогащение на концентраторах Knelson, Falcon с периодической разгрузкой тяжелой фракции (извлечение благородных металлов);

• центробежное обогащение на концентраторах CVD Knelson с непрерывной разгрузкой концентрата (извлечение благородных металлов с высоким содержанием ценного компонента, сульфидов, самородной и металлической меди и др.);

• магнитожидкостное обогащение (алмазы, благородные металлы и тяжелые минералы из шлиховых продуктов);

• флотационное обогащение в механических машинах;

• флотационное обогащение в пневмомеханических машинах;

• флотационное обогащение в машинах кипящего слоя (крупновкрапленные сульфидные руды, калийные руды, уголь);

• флотационное обогащение в машинах флокулярного типа (тонкоизмельченные руды, шламы);

• флотационное обогащение на непрерывной флотационной установке;

• флотационное обогащение на пневматической машине колонного типа, включая пилотные испытания в действующем производстве;

• сухая и мокрая магнитные сепарации при различной напряженности магнитного поля;

• высокоградиентная магнитная сепарация (разделение сульфидов друг от друга и вмещающих пород);

• коронно-электростатическая сепарация.

Референции:

• комплексная флотационно-гидрометаллургическая технология извлечения меди из лежалых хвостов й обогатительных фабрик и отвалов забалансовых руд;
• технология обогащения медеэлектролитного шлама по схеме «аэрационное обезмеживание – ультратонкое измельчение – флотация – доводка концентрата с ростом показателей извлечения драгоценных и редких металлов;
• технологии извлечения благородных металлов из пиритных огарков;
• технология доизвлечения меди, цинка и драгметаллов из шлаков шахтных печей;
• технология извлечения меди, железа, коксика и драгметаллов из цинкового кека цинковых заводов;
• технология тиосульфатного извлечения драгоценных металлов из пиритных хвостов;
• технология переработки руды «железной шляпы»;
• технология обогащения конвертерных шлаков;
• технология обогащения лежалых и текущих шлаков медеплавильного производства, на основе ультратонкого их измельчения;
• технология доизвлечения меди из хвостов флотации шлаков медеплавильного производства;
• технология обогащения окисленной мелко-медной руды;
• технологии обогащения выломок медеплавильных печей;
• технология обезмасливания прокатной окалины;
• технология специального медленного охлаждения текущих шлаков;
• технология гидрометаллургической переработки бедных руд и отходов горнорудного производства;
• технология переработки мартеновского шлака;
• технология обогащения чугунной крошки;
• технология извлечения благородных металлов из электронных плат телекоммуникационной техники;
• технология обогащения красного шлама – отхода глиноземного производства алюминиевых заводов;
• технология сухого обогащения медьсодержащих промпродуктов металлургических предприятий;
• технология обогащения оловосодержащих хвостов;
• технология получения вольфрамового концентрата из металлических выносов участка дробеструйной обработки литых деталей;
• рентгенорадиометрическая технология вовлечения в переработку окисленных и забалансовых руд цветных металлов;
• технология обогащения и технологический регламент переработки бериллийсодержащих отходов обогащения первичных руд.

Разработка технологий ведётся комбинированным способом, в отдельных случаях «сухим» способом, на базе сухих магнитных и электрических сепараторов. Для россыпных месторождений  используются гравитационные методы обогащения с получением коллективного концентрата и последующей «сухой» доводкой.

Сотрудники отдела обогащения являются авторами и патентообладателями следующих изобретений:

• «Электрический барабанный сепаратор», патент №1440547.
• «Способ регенерации песков из отработанных формовочных и стержневых смесей», патент №1276424.
• «Способ электростатического обогащения фосфатных руд», патент №1304889.
• «Способ переработки алюминийсодержащих шлаков», патент №2023035.
• «Пневмоэлектрический сепаратор», патент №652972.
• «Способ обогащения калийной руды», патент №1782666.
• «Электрический сепаратор», патент №722581.
• «Электрический барабанный сепаратор», патент Великобритании №2209293.
• «Электрический барабанный сепаратор», патент Австралии №603118.
• «Электрический барабанный сепаратор», патент США №4954248.
• «Электрический барабанный сепаратор», патент Франции №2615413В1.
• «Электрический барабанный сепаратор», патент Италии №1215480.
• «Устройство для загрузки электрического сепаратора», патент №1577148.
• «Электрический барабанный сепаратор», патент №2008976.
•  «Способ обогащения золотосодержащих малосульфидных руд», патент №2201289.
• «Пневмоэлектрический сепаратор», патент №1745341.
• «Электрический сепаратор», патент №1506701.

Все вышеуказанные изобретения относятся к электросепараторам новой конструктивной реализации по сравнению с традиционными конструкциями электросепараторов. Таких электрических сепараторов пока нет ни в одной лаборатории мира, поэтому это является конкурентным преимуществом института в области сухих способов обогащения.

Направления исследований:

• обзор и анализ априорной информации, патентные исследования по теме исследований;
• изучение вещественного состава (количественный химический анализ, фазовый анализ (медь, цинк, свинец, никель, олово, молибден, кобальт, вольфрам, сера и т.д.), рациональный анализ (золото, серебро), рентгеноструктурный анализ, минералого-петрографический анализ, гранулометрический анализ и т.д.);
• изучение физических свойств руды и раскрытия минералов в процессе измельчения;
• изучение процессов и определение параметров стержневого, шарового, ультратонкого бисерного и гидроударно-кавитационного измельчения;
• изучение порционной и кусковой контрастности руд, выбор аналитического параметра для рентгенорадиометрической сепарации, проведение укрупненных лабораторных испытаний по сепарации машинных классов крупности по оптимальным значениям порога разделения;
• исследования обогатимости и разработка технологий переработки руд гравитационными методами;
• выполнение гравитационных тестов (GRG-тест, E-GRG-тест, KC-CVD-тест);
• исследования обогатимости и разработка технологий переработки руд флотационными методами;
• подбор и обоснование оптимальных режимов флотации руды (крупность измельчения, реагентный режим, кинетика флотации, технологической схемы);
• моделирование работы циклов и операций флотации, в том числе с ультратонким помолом черновых концентратов, промежуточных продуктов;
• проведение флотационных исследований в замкнутых циклах по принципу непрерывного технологического процесса с применением оборотных вод обогатительных фабрик;
• • поиск и исследование флотационных свойств реганетов, применяемых в смежных отраслях промышленности, синтезирование совместно с партнерами реагентов – аналогов импортным (импортозамещение);
• проведение укрупненных лабораторных испытаний на непрерывно действующих измельчительных, классифицирующих, флотационных, магнитных, гравитационных, электрических и электростатических установках с достоверной заверкой показателей и режимов обогащения;
• оценка возможности использования хвостов обогащения в качестве сырья для получения строительных материалов и продукции другого назначения или необходимости их нейтрализации;
• составление вариантов технологических схем и режимов обогащения с их технико-экономической оценкой;
• проведение аудитов обогатительных фабрик с разработкой рекомендаций по оптимизации работы переделов и оборудования, по повышению технологических показателей обогащения, по повышению энергоэффективности;
• разработка и обоснование технологий обогащения минерального сырья для технико-экономического обоснования разведочных и эксплуатационных кондиций при подсчете запасов месторождений твердых полезных ископаемых. Сопровождение соответствующих разделов ТЭО в ТКЗ и ГКЗ;
• разработка технологических регламентов на проектирование новых и реконструкцию действующих предприятий по обогащению руд с применением энергосберегающих технологий;
• аудит и технологические сопровождение обогатительного производства.

К уникальным технологиям, созданным специалистами института «Уралмеханобр», можно отнести:

• исследования по обогащению тонковкрапленных, бедных по содержанию ильменит-титановых руд, содержащих фосфор в республике Йемен (1976 г.);
• разработка технологии обогащения коллективного концентрата и составление технологического регламента для Лукояновского титан-циркониевого россыпного месторождения;
• разработка технологического регламента обогащения и запуск производства песков  Тарского титан-циркониевого россыпного месторождения;
• разработка технологического регламента обогащения песков  Тобольского, Обуховского и Бешпагирского титан-циркониевых россыпных месторождений;
• апробация  технологии обогащения коллективного концентрата и укрупненные испытания 7 тонн титан-циркониевого россыпного месторождения «Центральное»;
• опытная переработка представительной пробы руд Медведевского месторождения титано-магнетитовых руд с разработкой технологии получения железо-ванадиевого и ильменитового концентратов для металлургического передела;
• разработка технологии получения из руд Вишневогорского месторождения ниобийсодержащих концентратов;
• разработка технологии доводки гравитационных оловянных концентратов на Солнечном ГОКе;
• разработка технологии доводки гравитационных вольфрамовых концентратов на Акчатауской ОФ;
• разработка технологии обогащения коренных ниобийсодержащих руд Зашихинского месторождения;
• разработка технологии «сухой» доводки ниобийсодержащих руд Татарского месторождения;

При разработке схем обогащения руд редких металлов используется самое современное оборудование:

• винтовые шлюзы с регулируемой производительностью:
• высоконапорная бутара для дезинтеграции глинистых руд;
• гидродинамический генератор для дезинтеграции и очистки поверхности минералов;
• ультразвуковая установка НО-156 для очистки поверхности минералов;
• механическая оттирочная машина;
• высокочастотный грохот «Rupulper» Derrick Corporation, для тонкого грохочения;
• многочастотный вибрационный грохот ULSTM 1,5 х 0,6-Е, для тонкого грохочения;
• мокрые и сухие магнитные сепараторы с различной напряженностью магнитного поля в рабочей зоне;
• коронно-электростатические сепараторы с горизонтальным и вертикальным осадительным электродом;
• пневмоэлектростатический сепаратор для пылевидных частиц;
• концентрационный стол Holman – 2000, со шламовой и песковой деками;
• пресс-фильтр KCPF8 Knelson.

Референции:

• технологии и технологические регламенты обогащения медно-свинцово-цинковых руд;
• технология повышения качества цинковых концентратов, получаемых при обогащении полиметаллических руд;
• технология и технологический регламент дисульфуризации железных концентратов обогатительных фабрик;
• технология глубокой депрессии активного пирита и сфалерита при обогащении медно-цинковых руд;
• технологии переработки медно-цинковых руд с применением технологии ультратонкого бисерного и гидроударно-кавитационного измельчения;
• комплексная гравитационно-флотационная технология и технологический регламент переработки труднообогатимых окисленных медных руд серпентинитового состава;
• технология обогащения медно-кобальтовых руд;
• технология и технологический регламент обогащения медно-никелевых руд;
• технология обогащения молибденовых руд;
• • технология и технологический регламент переработки окисленной золотосодержащей руды;
• технология получения кондиционных медного и цинкового концентратов из медных сортов руд, содержащих менее 0,3-0,8 % цинка;
• технология извлечения золота гравитационными и комбинированными методами с использованием концентраторов Knelson и Falkon и сверхтонкого бисерного измельчения;
• технологии обогащения медных, медно-цинковых, свинцовых и полиметаллических труднообогатимых руд с использованием новых реагентов, сверхтонкого помола и подготовительных операций;
• технология гидравлического вибрационного тонкого грохочения в замкнутых циклах измельчения медно-цинковых руд;
• технология и технологический регламент извлечения меди и благородных металлов из сульфидно-магнетитовых руд;
• технологии и технологические регламенты переработки окисленных золотосодержащих руд;
• технологии и технологические регламенты кучного выщелачивания золото- и серебросодержащих руд;
• технология обогащения медно-цинковых руд с повышенным содержанием вторичных сульфидов меди с получением кондиционных медного и цинкового концентратов;
• технология переработки медных и медно-цинковых руд с повышенным содержанием теннантита;
• технология и технологический регламент переработки золотосодержащих углисто-глинистых сланцев методом чанового выщелачивания CIL-процессом;
• технология и технологический регламент для проектирования обогатительной фабрики по получению медного, железного и апатитового концентрата при переработке железо-ванадиевых руд;
• технология обжига золотосодержащей руды с последующим извлечением золота;
• технология обогащения и технологический регламент переработки бериллийсодержащих отходов обогащения первичных руд;
• технология и технологический регламент переработки золотосодержащей углистой руды.
  

Обогащение неметаллического сырья

Одним из перспективных направлений научных исследований ОАО «Уралмеханобр» в области обогащения полезных ископаемых является разработка эффективных технологий переработки руд неметаллических полезных ископаемых. Этому направлению в институте «Уралмеханобр» уделялось и уделяется особое внимание.

Увеличение извлечения, качества концентратов и экологичность разрабатываемых технологий — цель исследований по обогащению  неметаллических полезных ископаемых. В связи со сложностью химического и минералогического состава сырья, их физических свойств, разработка технологий ведётся с применением всех известных методов обогащения.

Референции:

• исследования на обогатимость огнеупорного сырья месторождений республики Куба (1978 г.);
• разработка технологий обогащения алмазов на государственных предприятиях республики Гвинея (1970 г.);
• технология комплексного обогащения битуминозных сланцев в тяжелых средах месторождений Мансфельдского горного округа (Германия, 1957 г.);
• технология комплексного обогащения руд Волковского месторождения с получением апатитового концентрата;
• исследования на обогатимость кварцевых песков Каменского месторождения;
• разработка технологии обогащения кварцевых песков Кормиловского месторождения;
• комплекс работ по обогащению графитов месторождения «Тайгинское»;
• технология обогащения вермикулитов «Каслинского» и «Булдымского» месторождений;
• технология регенерации отработанных формовочных песков;
• технология глубокого обогащения кварца;
• технология обогащения Саткинского, Семибратского, Тальского, Савинского месторождений магнезитов, с целью получения концентратов для производства огнеупоров повышенной стойкости.
• технология обогащения глин и каолинов Трошковского, Часов-Ярского, Латненского, Новоселецкого и Владимирского месторождений;
• технология обогащения кварцевых песков для Волжского автозавода и КамАЗа;
• технология получения полевых шпатов и кварца из хвостов редкометального обогащения обогатительных фабрик Вишневогорского, Джездинского и Малышевского рудоуправления;
• технология получения каолина из сырья месторождения «Журавлиный Лог»;
• технология получения кианита из россыпей Южуралзолото;
• технология обогащения жильного кварца Кыштымского месторождения и золотосодержащего кварца Якутии;
• технология обогащения асбестовых руд Баженовского месторождения;
• технология обогащения кварц-полевошпатово-каолиновых руд Бисембаевского месторождения;
• исследования на обогатимость сухими методами калийных солей БКЗ-4;
• исследования на обогатимость сухими методами фосфоритов Каратау.

Обогащение руд черных металлов

Мы выполняем:

• исследования на обогатимость железных, марганцевых и хромитовых руд;
• разработку технологических схем рудоподготовки и обогащения магнетитовых, титаномагнетитовых, титаномагнетит-ильменитовых, окисленных железных руд, марганцевых и хромитовых руд  с использованием современных тенденций и направлений в технике и технологии обогащения;
• разработку технологических регламентов на проектирование новых и реконструкцию действующих предприятий по обогащению руд черных металлов с применением энерго – сберегающих технологий при оптимизации технологических показателей извлечения полезных минералов и качества конечных концентратов.

Сотрудники институт выполняли НИР с последующим внедрением при проектировании, строительстве и эксплуатации следующих  основных предприятий железорудной отрасли:

• Донской ГОК (компания «Казхром», 1938 г.);
• Соколовско-Сарбайский ГОК (АО «ССГПО», 1954 г.);
• Качканарский ГОК («Евраз КГОК», 1963 год);
• Кимкано-Сутарский ГОК («Петропавловск — Черная металлургия», 2015 г.).

 «Уралмеханобр» выполнил исследования и технологические регламенты для   железных руд Куранахского, Кимканского, Гаринского, Таежного и Десовского, Тарыннахского,  Горкитского, Тебинбулакского и многих других месторождений.

Кроме того, сотрудники института разработал технологии обогащения хвостов обогатительной фабрики ММК и красных шламов УАЗа с выделением железных концентратов различного качества.

Разработана технология обогащения руд содержащих железо преимущественно в форме гетите и гидрогетита с получением товарного железного концентрата с применением магнетизирующего обжига.