СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2002 года по МПК C22B1/00 C22B7/00 B03B9/06 

Изобретение относится к способам переработки промышленных отходов и может быть использовано при переработке отходов дробильно-обогатительных фабрик (ДОФ) и отвалов вскрышных пород рудников черной металлургии.

Известен способ получения железного концентрата (патент РФ 2148093, С 22 В 7/00, В 03 В 9/06, В 09 В 3/00, опубл. в БИПМ 12, 2000, ч. II), включающий измельчение магнитной фракции, после чего пульпу золы от сжигания топлива подвергают предварительной магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 50-90 кА/м, полученную магнитную фракцию измельчают до класса 0,2-0,063 мм и подвергают повторной магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 20-70 кА/м.

Недостатками известного способа являются применимость его исключительно для мелких фракций отходов горного производства, низкая эффективность и полнота извлечения полезных компонентов при промышленной переработке отходов, неоднородных по гранулометрическому составу и содержанию полезных компонентов, так как различные фракции отходов требуют различных режимов магнитной сепарации.

Наиболее близким по технической сущности, совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ переработки промышленных отходов (патент РФ 2086679, С 22 В 7/00, опубл. в БИПМ 22, 1997), включающий селективный отбор по фракциям, гравитационное обогащение и стадийную магнитную сепарацию: на первой стадии - слабомагнитную, на второй - высокоградиентную и на третьей - магнитную сепарацию в бегущем поле, при этом слабомагнитную сепарацию ведут в поле 0,08÷0,012 Тл с выделением в магнитную фракцию основной части окиси железа, содержащей Fe₂O₃ от 45 до 60%, а немагнитную фракцию подают на вторую стадию высокоградиентной магнитной сепарации для выделения оставшейся части железосодержащих компонентов, находящихся в сростках с редкоземельными и другими ценными металлами, немагнитную фракцию после высокоградиентной магнитной сепарации, содержащую окислы кремния и алюминия от 25 до 40% и окислы железа менее 3%, направляют на сырье для получения строительных материалов, магнитные фракции после первой и второй стадии магнитной сепарации объединяют и подают на сепарацию с бегущим полем для разделения на сильно- и слабомагнитную фракции, при этом сильномагнитную фракцию с содержанием железа более 64% направляют на металлургическое сырье, а слабомагнитную фракцию с основной частью редкоземельных и других ценных элементов направляют на гидрометаллургическое извлечение.

Недостатком известного способа является преимущественная применимость его для мелких фракций отходов железорудного производства (продуктов, улавливаемых из дымовых газов), низкая эффективность и полнота извлечения полезных компонентов при промышленной переработке неоднородных по гранулометрическому составу и содержанию полезных компонентов отходов железорудного производства, так как различные фракции отходов требуют различных режимов магнитной сепарации.

Техническая задача - повышение эффективности, полноты извлечения полезных компонентов и уменьшение экологически вредных последствий железорудного производства за счет обеспечения оптимальных режимов магнитной сепарации при промышленной переработке неоднородных по гранулометрическому составу и содержанию полезных компонентов отходов железорудного производства.

Поставленная задача решается тем, что в способе переработки отходов железорудного производства, включающем разделение их на фракции путем гравитационного обогащения, стадийную магнитную сепарацию и получение железного концентрата для металлургического производства, строительных материалов и продукта, направляемого для извлечения других ценных компонентов, согласно техническому решению гравитационное обогащение осуществляют сегрегацией отходов и выделяют при этом фракции отходов более 100 мм, +60-100 мм, +10-60 мм и 0-10 мм, затем фракцию отходов более 100 мм подвергают дроблению до крупности 0-100 мм, после чего производят раздельно магнитную сепарацию фракций отходов - для фракции отходов +60-100 мм производят сначала низкоградиентную магнитную сепарацию с выделением упомянутого железного концентрата, затем высокоградиентную магнитную сепарацию с выделением строительного материала в виде балластного щебня и некондиционного магнитного продукта, который объединяют с фракцией +10-60 мм отходов и подвергают дроблению до крупности 0-25 мм, затем отделяют фракцию +10-25 мм и для фракции +10-25 мм отходов производят сначала низкоградиентную, затем высокоградиентную магнитные сепарации с выделением строительного щебня и некондиционного магнитного продукта, который в свою очередь подвергают дроблению до крупности 0-10 мм, объединяют с фракцией 0-10 мм отходов и осуществляют полиградиентную магнитную сепарацию путем одновременного воздействия высокоградиентного магнитного поля стационарной магнитной системы и переменного по полярности и направлению высокоградиентного магнитного поля концентраторов магнитного потока и выделяют строительный материал в виде отсева для засыпки отработанных карьеров и некондиционный магнитный продукт, направляемый на низкоградиентную магнитную сепарацию с выделением продукта для извлечения железа в агломерационном производстве и сульфидного продукта, направляемого для извлечения других ценных компонентов методом флотации.

Получение пользующихся спросом дополнительных товарных продуктов позволяет повысить эффективность переработки отходов железорудного производства. Повышение полноты извлечения полезных компонентов достигается за счет выбора для каждой из фракций отходов железорудного производства, неоднородных по свойствам и гранулометрическому составу, оптимальных режимов магнитной сепарации (скоростей перемещения в магнитном поле, напряженности и градиентов магнитного поля, ориентировки магнитно-силовых линий в пространстве и др.). Уменьшения экологически вредных последствий достигают переработкой отвалов и засыпкой отработанных карьеров.

Целесообразно полиградиентную магнитную сепарацию фракции 0-10 мм отходов производить при температуре ниже наименьшей точки Нееля для извлекаемых полезных компонентов, а последующую низкоградиентную магнитную сепарацию некондиционного магнитного продукта производить при температуре выше наибольшей точки Нееля для извлекаемых полезных компонентов, но ниже точки Кюри для магнетита.

При этом достигается дополнительное повышение эффективности, полноты извлечения полезных компонентов за счет повышения их магнитной восприимчивости и более легкого отделения их от магнетита при фазовом переходе второго рода.

Сущность технического решения иллюстрируется чертежом, где представлена технологическая схема переработки отходов железорудного производства, и примером конкретной реализации переработки отходов ДОФ и вскрышных пород карьера ОАО "Шерегешское рудоуправление".

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Отходы железорудного производства Кузбасса (далее отходы 1) представляют неоднородную по магнитным свойствам, гранулометрическому составу и содержанию полезных компонентов смесь: недоизвлеченный магнетит (Fe₂O₃) крупностью от 0,01 до 300 мм, обладающий ферромагнитными свойствами ниже точки Кюри (585^oС); магнитный колчедан (Fe_1-nS) крупностью от 0,03 до 50 мм, обладающий ферромагнитными свойствами ниже точки Нееля (27^oС), содержащий тонкую вкрапленность пирита (FeS₂) и изоморфные примеси меди (Сu), золота (Аu) и серебра (Ag); гематит (FeO) крупностью от 0,02 до 60 мм - антиферромагнетик, обладающий ферромагнитными свойствами ниже точки Нееля (-83^oС); дендриты и отдельные зерна окислов марганца (МnО) крупностью от 0,01 до 6 мм - антиферромагнетик, обладающий ферромагнитными свойствами ниже точки Нееля (-153^oС); магнетит-гранатовые скарны крупностью от 0,03 до 100 мм, содержащие, кроме нерудных минералов (кварц, полевой шпат, андрадит), сростки зерен крупностью 1-3 мм вышеуказанных магнетита, гематита, магнитного колчедана и окислов марганца; породы, не содержащие полезных компонентов, крупностью 0-400 мм: граниты, диориты, сиениты, известняки. Гравитационное обогащение отходов 1 осуществляют их сегрегацией на склоне 2 с отбором фракций отходов 1 из транспортных заездов 3. В нижней части склона 2 выделяют самую крупную фракцию 4 (более 100 мм), а выше по склону соответственно фракцию 5 (+60-100 мм), фракцию 6 (+10-60 мм) и фракцию 7 (0-10 мм) отходов 1. Фракцию 4 подвергают дроблению (Д1) в замкнутом цикле до крупности 0-100 мм и грохочением (Г1) выделяют фракцию 8 (+60-100 мм). Фракцию 5 (+60-100 мм) отходов 1 и фракцию 8 (+60-100 мм) подвергают низкоградиентной (напряженность магнитного поля 80-90 кА/м) магнитной сепарации (С1) с выделением железного концентрата 9 (представленного крупнокусковым магнетитом с содержанием железа 48-64%), а затем высокоградиентной магнитной сепарацией (С2) (напряженность магнитного поля 100-120 кА/м) выделяют строительный материал в виде балластного щебня 10 (представленного пустыми породами) и некондиционный магнитный продукт 11, который объединяют с фракцией 6 (+10-60 мм) отходов 1 и подвергают дроблению (Д2) в замкнутом цикле до крупности 0-25 мм для раскрытия сростков магнитных минералов. Грохочением (Г2) отделяют фракцию 12 (+10-25 мм) и подвергают ее низкоградиентной магнитной сепарации (С3) (напряженность магнитного поля 80-90 кА/м), а затем высокоградиентной магнитной сепарации (С4) (напряженность магнитного поля 110-125 кА/м) с выделением строительного щебня 13 и после дробления (Д3) до крупности 0-10 мм некондиционного магнитного продукта 14, который вместе с фракцией 7 (0-10 мм) отходов 1 направляют на полиградиентную магнитную сепарацию (С5). Ее осуществляют путем одновременного воздействия на фракцию 7 (0-10 мм) и некондиционный магнитный продукт 14 (0-10 мм) магнитного поля с напряженностью 100-120 кА/м постоянной магнитной системы и переменного по полярности и направлению магнитного поля с напряженностью 150-250 кА/м концентраторов магнитного потока, например, как это описано в патенте РФ 2165305, опубл. в бюл. 11, 2001. Полиградиентная магнитная сепарация (С5) создает условия для улучшения намагничивания и извлечения всех магнетиков: магнетита, магнитного колчедана, гематита и окислов марганца, независимо от ориентации отдельных зерен в пространстве. При этом выделяют строительный материал 15 в виде отсева для засыпки отработанных карьеров 16, а некондиционный магнитный продукт 17 направляют на низкоградиентную (напряженность магнитного поля 85-95 кА/м) магнитную сепарацию (С6), где выделяют продукт 18 для извлечения железа в агломерационном производстве (содержание железа 30-32% и марганца 1-2%) и сульфидный продукт 19 для извлечения других ценных компонентов методом флотации (содержание марганца 3-4%, меди 12-15%, золота 0,5 г/т и серебра 10 г/т).

Целесообразно производить полиградиентную магнитную сепарацию фракций 7 и 14 (0-10 мм) отходов 1 при температуре ниже наименьшей точки Нееля (-153^oС) для извлекаемых полезных компонентов, например, подавая в зону полиградиентной магнитной сепарации (С5) охладитель 20 (азот при температуре испарения -195,8^oС), что на порядок повышает магнитную восприимчивость антиферромагнетиков и способствует повышению их извлечения. Последующую низкоградиентную магнитную сепарацию (С6) целесообразно проводить при температуре выше наибольшей точки Нееля (27^oС) этих полезных компонентов, но ниже точки Кюри (585^oС) для магнетита, например, подавая в зону низкоградиентной магнитной сепарации (С6) нагреватель 21 (колосниковый газ котельной при температуре 120-250^oС), что способствует более легкому отделению антиферромагнитных полезных компонентов от магнетита при фазовом переходе второго рода.

Использование разработанной технологии позволяет повысить эффективность переработки отходов железорудного производства за счет получения большего количества товарных продуктов: балластного щебня для отсыпки железных и автомобильных дорог, строительного щебня, доменного железного концентрата, продукта для извлечения железа в агломерационном производстве и сульфидного продукта для извлечения ценных металлов методом флотации. Можно повысить полноту извлечения полезных компонентов на 5-10% за счет обеспечения оптимальных режимов магнитной сепарации отдельных фракций отходов, а также уменьшить экологически вредные последствия горного производства за счет переработки старых отвалов и рекультивации отработанных карьеров.

Сущность: изобретение относится к способам переработки промышленных отходов и может быть использовано при переработке отходов дробильно-обогатительных фабрик и отвалов вскрышных пород рудников черной металлургии. Осуществляют гравитационное обогащение сегрегацией отходов и выделяют при этом фракции отходов: более 100 мм, +60-100 мм, +10-60 мм и 0-10 мм, затем фракцию отходов более 100 мм подвергают дроблению до крупности 0-100 мм, после чего производят раздельно магнитную сепарацию фракций отходов - для фракции отходов +60-100 мм производят сначала низкоградиентную магнитную сепарацию с выделением упомянутого железного концентрата, затем высокоградиентную магнитную сепарацию с выделением строительного материала в виде балластного щебня и некондиционного магнитного продукта, который объединяют с фракцией +10-60 мм отходов и подвергают дроблению до крупности 0-25 мм, затем отделяют фракцию +10-25 мм и для фракции +10-25 мм отходов производят сначала низкоградиентную, затем высокоградиентную магнитные сепарации с выделением строительного щебня и некондиционного магнитного продукта, который, в свою очередь, подвергают дроблению до крупности 0-10 мм, объединяют с фракцией 0-10 мм отходов и осуществляют полиградиентную магнитную сепарацию путем одновременного воздействия высокоградиентного магнитного поля стационарной магнитной системы и переменного по полярности и направлению высокоградиентного магнитного поля концентратов магнитного потока и выделяют строительный материал в виде отсева для засыпки отработанных карьеров и некондиционный магнитный продукт, направляемый на низкоградиентную магнитную сепарацию с выделением продукта для извлечения железа в агломерационном производстве и сульфидного продукта, направляемого для извлечения других ценных компонентов методом флотации. Технический результат заключается в повышении эффективности, полноты извлечения полезных компонентов и уменьшении экологически вредных последствий железорудного производства за счет обеспечения оптимальных режимов магнитной сепарации при промышленной переработке неоднородных по гранулометрическому составу и содержанию полезных компонентов отходов железорудного производства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ переработки отходов железорудного производства, включающий разделение их на фракции путем гравитационного обогащения, стадийную магнитную сепарацию и получение железного концентрата для металлургического производства, строительных материалов и продукта, направляемого для извлечения других ценных компонентов, отличающийся тем, что гравитационное обогащение осуществляют сегрегацией отходов и выделяют при этом фракции отходов: более 100 мм, +60-100 мм, +10-60 мм и 0-10 мм, затем фракцию отходов более 100 мм подвергают дроблению до крупности 0-100 мм, после чего производят раздельно магнитную сепарацию фракций отходов - для фракции отходов +60-100 мм производят сначала низкоградиентную магнитную сепарацию с выделением упомянутого железного концентрата, затем высокоградиентную магнитную сепарацию с выделением строительного материала в виде балластного щебня и некондиционного магнитного продукта, который объединяют с фракцией +10-60 мм отходов и подвергают дроблению до крупности 0-25 мм, затем отделяют фракцию +10-25 мм и для фракции +10-25 мм отходов производят сначала низкоградиентную, затем высокоградиентную магнитные сепарации с выделением строительного щебня и некондиционного магнитного продукта, который, в свою очередь, подвергают дроблению до крупности 0-10 мм, объединяют с фракцией 0-10 мм отходов и осуществляют полиградиентную магнитную сепарацию путем одновременного воздействия высокоградиентного магнитного поля стационарной магнитной системы и переменного по полярности и направлению высокоградиентного магнитного поля концентратов магнитного потока и выделяют строительный материал в виде отсева для засыпки отработанных карьеров и некондиционный магнитный продукт, направляемый на низкоградиентную магнитную сепарацию с выделением продукта для извлечения железа в агломерационном производстве и сульфидного продукта, направляемого для извлечения других ценных компонентов методом флотации. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полиградиентную магнитную сепарацию фракции 0-10 мм отходов производят при температуре ниже наименьшей точки Нееля для извлекаемых полезных компонентов, а последующую низкоградиентную магнитную сепарацию некондиционного магнитного продукта производят при температуре выше наибольшей точки Нееля для извлекаемых полезных компонентов, но ниже точки Кюри для магнетита.