Интенсификация тяжелосредной сепарации алмазосодержащего материала за счет повышения коррозионной устойчивости ферросилиция и качества полученных черновых концентратов

С учетом результатов анализа основных проблем тяжелосредной сепарации (ТСС) алмазосодержащего сырья коренных и россыпных месторождений Западной Якутии экспериментально обоснованы и разработаны методы повышения коррозионной устойчивости ферросилиция в условиях основного цикла процесса и повышения качества полученных черновых концентратов, обеспечивающие в целом интенсификацию цикла тяжелосредной сепарации, которая подтверждается более низкой интенсивностью коррозионного разрушения в технологическом процессе ферросилиция, обусловленной наличием защитной нанооболочки, образованной на его поверхности за счет применения метода ее азотирования; снижением выхода кимберлитового продукта в черновой концентрат ТСС вследствие использования магнитной сепарации в качестве метода удаления из него сильномагнитных и слабомагнитных минералов типа магнетита и сидерита соответственно. Результатами сравнительных экспериментов, выполненных в условиях, близких к параметрам действующих процессов ТСС, установлено: использование азотированного ферросилиция предупреждает коррозионное разрушение его гранул при взаимодействии с минерализованной водной системой технологического процесса, что обеспечивает снижение его потерь в 2,8 раза; высокая коррозионная устойчивость азотированного ферросилиция обеспечивает увеличение срока его полезного использования в 2 раза; применение межцикловой операции двухстадиальной магнитной сепарации позволяет снизить выход черновых концентратов основного цикла ТСС на 29,53–95,79% (в зависимости от содержания в них железосодержащих минералов) за счет последовательного применения циклов слабомагнитной (менее 2000 Э ≈ 160 кА/м) и сильномагнитной (более 10 000 Э ≈ 800 кА/м) сепараций, что обеспечивает удаление из исходных концентратов сильномагнитных и слабомагнитных минералов соответственно.

Двойченкова Г. П., Тимофеев А. С., Никитина Ю. Н. Интенсификация тяжелосредной сепарации алмазосодержащего материала за счет повышения коррозионной устойчивости ферросилиция и качества полученных черновых концентратов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 8. – С. 108–124. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_8_0_108.

Двойченкова Галина Петровна¹ — д-р техн. наук, доцент, главный научный сотрудник; профессор Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного Федерального университета имени М.К. Аммосова, e-mail: dvoigp@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-0940-3880,
Тимофеев Александр Сергеевич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: Timofeev_ac@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-3382-6007,
Никитина Юлия Николаевна — ведущий инженер, институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА» (ПАО), e-mail: nikitinayn@alrosa.ru,
¹ Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова РАН.

Тимофеев А.С., e-mail: Timofeev_ac@mail.ru.

1. Чантурия В. А., Бондарь С. С., Годун К. В., Горячев Б. Е. Современное состояние алмазодобывающей отрасли России и основных алмазодобывающих стран мира (Часть 2) // Горный журнал. — 2015. — № 2. — С. 67—75. DOI: 10.17580/gzh.2015.03.11.

2. Богданович А. В., Васильев А. М., Урнышева С. А. Влияние рудоподготовки алмазосодержащих руд на технологию их обогащения // Обогащение руд. — 2017. — № 2. — С. 10—15. DOI: 10.17580/or.2017.02.02.

3. Чантурия В. А., Козлов А. П., Шадрунова И. В., Ожогина Е. Г. Приоритетные направления развития поисковых и прикладных научных исследований в области использования в промышленных масштабах отходов добычи и переработки полезных ископаемых // Горная промышленность. — 2014. — № 1. — C. 54.

4. Махрачев А. Ф., Ларионов Н. П., Савицкий В. Б. Новые направления в технологии обогащения алмазосодержащего сырья на предприятиях АК «АЛРОСА» // Горный журнал. — 2005. — № 7. — С. 65—68.

5. Leontiev R. G., Arkhipova Y. A. Development of the mining complex of the Russian Far East // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 723, no. 5, article 052014. DOI: 10.1088/1755-1315/723/5/052014.

6. Ivannikov A. L., Kongar-Syuryun C., Rybak J., Tyulyaeva Y. The reuse of mining and construction waste for backfill as one of the sustainable activities // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019, vol. 362, no. 1, article 012130. DOI: 10.1088/1755-1315/362/1/012130.

7. Napier-Munn T. The dense medium cyclone — past, present and future // Minerals Engineering. 2018, vol. 116, pp. 107—113. DOI: 10.1016/j.mineng.2017.10.002.

8. Wen-Chao He, Xue-Wei Lv, Zhi-Ming Yan, Gang-Qiang Fan Ferrosilicon alloy granules prepared through centrifugal granulation process // Journal of Iron and Steel Research International. 2020, vol. 27, pp. 1247—1258. DOI: 10.1007/s42243-020-00430-z.

9. Павлов А. В., Островский Д. Я., Аксенова В. В., Бишенов С. А. Текущее состояние производства ферросплавов в России и странах СНГ // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 2020. — Т. 63. — № 8. — С. 600—605. DOI: 10.17073/0368-0797-2020-8-600-605.

10. Двойченкова Г. П., Чернышева Е. Н., Савицкий Л. В., Воронцов B. C. Интенсификация процессов рудоподготовки и тяжелосредной сепарации алмазосодержащего сырья трубки «Нюрбинская» // Горный журнал. — 2009. — № 10. — С. 73—74.

11. Anupam A., Bhattacharya S., de Korte G. J. Effect of feed size and size distribution on the performance of dense medium cyclones. A critical review // International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2017, vol. 40, no. 9, pp. 618—639. DOI: 10.1080/19392699.2017.1390457.

12. Richter M. C., Mainza A. N., Govender I., Mangadoddy N., Sivakumar R., Sreedhar G. E., Van Heerden M. R. Features of near gravitational material tracers in a dense medium cyclone from PEPT // Powder Technology. 2023, vol. 415, article 118095. DOI: 10.1016/j.powtec.2022.118095.

13. Kryukova O. G., Bolgaru K. A., Avramchik A. N. Combustion of ferrosilicon—zircon mixtures in nitrogen gas: Impact of aluminum additives // International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2021, vol. 30, no. 4, pp. 236—240. DOI: 10.3103/s1061386221040051.

14. Manasheva E. M., Manashev I. R., Zathdinov M. Kh., Makarova I. V. Development and application of SHS ferrosilicon nitride to increase the resistance of taphole clays for blast furnaces // Refractories and Industrial Ceramics. 2022, vol. 62, no. 6, pp. 692—698. DOI: 10.1007/s11148-022-00664-2.

15. Runci A., Provis J. L., Serdar M. Revealing corrosion parameters of steel in alkali-activated materials // Corrosion Science. 2023, vol. 210, part 2, article 110849. DOI: 10.1016/j.corsci.2022.110849.

16. Bolgaru K. A., Akulinkin A. A., Kryukova O. G. Effect of mechanical pre-activation on the nitriding of aluminum ferrosilicon in the combustion mode // Journal of Physics: Conference Series. 2020, vol. 1459, no. 1, article 012009. DOI: 10.1088/1742-6596/1459/1/012009.

17. Fengnian Shi Determination of ferrosilicon medium rheology and stability // Minerals Engineering. 2016, vol. 98, pp. 60—70. DOI: 10.1016/j.mineng.2016.07.016.

18. Vavrenyuk S. V., Vavrenyuk V. G., Farafonov A. E. Increasing sedimentation stability of cement-mineral suspensions by adding the hydroxyl-containing water-soluble polymers // Materials Science Forum. 2023, vol. 1082, pp. 259—264. DOI: 10.4028/p-t2k71x.

19. Heebo Ha, Russ Thompson, Byungil Hwang Iron oxide layer effects on the sedimentation behavior of carbonyl iron powder suspension // Colloid and Interface Science Communications. 2022, vol. 50, article 100670. DOI: 10.1016/j.colcom.2022.100670.

20. Чантурия В. А., Двойченкова Г. П., Чантурия Е. Л., Тимофеев А. С. Интенсификация процессов сепарации труднообогатимого алмазосодержащего сырья коренных, россыпных и техногенных месторождений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2022. — № 5. — С. 95—108. DOI: 10.15372/FTPRPI20220510.