Д.т.н. Сулейменов О.А.,

бакалавр Дауренбекова А.С.

Таразский государственный университет, Казахстан

Исследования электростатической сепарации

фоссырья Каратау

На экспериментальной установке проведены исследования по электростатической сепарации рядового фоссырья Каратау. При сепарации фоссырье разделяли на три продукта: концентрат, отбираемый с воздушным потоком около электрода с отрицательной полярностью; промежуточный продукт, отбираемый с потоком в средней части; хвосты, отбираемые с потоком у положительного электрода. Питание подавали по центру сепарационной камеры.

Продукты разделения оcаждали в циклонах в две стадии. Таким образом, получены шесть продуктов в каждом опыте. Каждый продукт состоит из двух частей, полученных из циклонов первой и второй стадии.

Анализ результатов рассматриваемой серии опытов показывает, что при прочих равных условиях содержание Р₂ О₅ в богатом продукте (концентрат + промпродукт) выше при напряженности электростатического поля 4 кВ/см и более, а извлечение Р₂О₅ в этот продукт примерно одинаковые во всем диапазоне исследуемых величин напряженности. Поэтому дальнейшие опыты проводили, подавая на электроды сепаратора напряжение в пределах 60-90 кВ.

Полученные результаты подтверждают выводы, сделанные на основании лабораторных опытов в отношении влияния температуры материала, подаваемого на электростатическую сепарацию: в пределах от 20 до 200⁰ С она практически не сказывается на результатах разделения. Анализы показывают, что наиболее заметно в богатых продуктах концентрируются Р₂О₅ и СаО, химические компоненты, связанные с фосфором. В бедных продуктах концентрируется Н.О., т.е. компонент, характеризующий силикатные минералы. При содержании Н.О. в исходном сырье около 20% содержание его в бедных продуктах составляет 28-32% , а в богатых – 11-15%. Извлечение Н.О. в бедные продукты составляет 50-58%. MgO и СО₂ , характеризующие карбонатные материалы, имеют тенденцию концентрироваться в бедных продуктах: при содержании в исходном около 2% MgO и 5,5% СО₂ , их содержание в богатых продуктах составляет соответственно 1,6-1,8% и 5,0-5,3%, а в бедных – 2,1-2,2 и 5,7-6,0%.

Другие химические компоненты – Fe₂O₃, Al₂O₃ и К₂О концентрируются в бедных продуктах. Так, при содержании Fe ₂O₃ в исходном 1,1%, в богатом продукте его содержится 0,9%, а в бедном - 1,4%. Содержание Al₂O₃ распределяется следующим образом: в исходном – 0,9%, в богатом – 0,6%, в бедном – 1,4%: содержание К₂О: в исходном – 0,5%, в богатом – 0,4%, в бедном – 0,8%. Очевидно, что разделение происходит, в основном, за счет селективного выделения в богатый продукт (концентрат) фосфатных минералов, а в бедный продукт (хвосты) – силикатных материалов.

Выполнены ситовые анализы всех продуктов разделения. Результаты показывают, что разделение дисперсных твердых материалов в электростатическом поле происходит по вещественному составу. Это подтверждается тем, что в концентрате I , промпродукте I и хвостах I выход крупных классов примерно соответствует их выходу в исходном сырье. В концентрате II , промпродукте II и хвостах II содержится, в основном, класс – 0,044 мм. Как показано выше, эти продукты улавливаются циклонами второй стадии. Тем не менее и они существенно отличаются по содержанию Р₂О₅. Из этого следует, что и самый тонкий класс – 0,044 мм разделяется в электростатическом поле селективно. Аналогичные результаты получены во всех опытах. Следует отметить, что все известные ранее способы переработки фосфоритов (а также других полезных ископаемых) не позволяли разделять материал такой крупности с достаточно высокой селективностью. Поскольку установлено, что при пневмоэлектростатической сепарации фоссырья тонкие классы разделяются селективно, решено провести опыты с предварительным доизмельчением исходного продукта. При доизмельчении уменьшается выход класса +0,16 мм на 5% , увеличился выход класса – 0,044 мм на 12 %.

В опытах получены хорошее качество богатых продуктов: они содержат соответственно 28,6 и 28,9% Р₂О₅. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что в некоторых опытах исходное фоссырье содержало всего 24,2% Р₂О₅. Ввиду высокой селективности разделения рассмотрена возможность объединения концентратов с промпродуктами. В этом случае получен богатый продукт, содержащий 28,1 % Р₂О₅, при извлечении 77% и хвосты с 17% Р₂О₅, которые, по видимому, являются отвальными продуктами.

По результатам опытов можно заключить, что доизмельчение фоссырья до крупности, при которой остаток на сите 0,16 мм не превышает 3%, позволяет при пневмоэлектростатической сепарации увеличить содержание и извлечение Р₂О₅ в богатом продукте. По результатам проведенных исследований получена зависимость эффективности сепарации фосфоритной муки от удельной производительности и начальной концентрации частиц в сепарационной камере .

Следует отметить, что по напряженности электростатического поля электростатическая сепарация фосфоритной муки месторождения Каратау реализуется в режимах близких электрической фильтрации фосфоритной пыли.

Результаты экспериментальных исследований показывают :

1.Процесс разделения фоссырья Каратау электростатической сепарацией характеризуются стабильностью получаемых результатов в широком диапазоне параметров: напряженности электростатического поля, температуры материала, удельной производительности сепаратора.

2.По двухстадиальной схеме пневмоэлектростатической сепарации в открытом цикле получен концентрат, содержащий 28-29 % Р₂О₅ при извлечении 70-75 %. Бедные продукты содержат 19-21 % Р₂О₅ .