СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ Российский патент 2013 года по МПК C22B1/00 B03C1/00 

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности в частности к области обогащения железных руд для получения товарного железорудного концентрата, предназначенного для металлургической промышленности. Изобретение может быть использовано при обогащении некондиционной окисленной железной руды, которая добывается открытым и подземным способом.

Известен способ обогащения железных руд, который включает дробление и измельчение исходного сырья, флотационное разделение с получением двух основных технологических потоков: один из которых является обогащенным железорудным продуктом, а другой - хвосты обогащения (см. АС СССР №4434723, опубл. 30.03.90, Бюл. №12).

Недостатком известного способа является наличие тонкодисперсного продукта, в состав которого входят не только рудные минералы, но и минералы пустых пород. Наличие этих переизмельченных частиц усложняет процесс последующего обогащения исходного сырья и получение железорудного концентрата. Это обусловлено тем, что при применении флотационных процессов наблюдаются значительные потери частиц, которые содержат полезный компонент из-за их незначительной массы, дисперсного состава и, как следствие, низкой гидравлической плотности. Кроме того, при незначительных размерах минерального сырья отрицательное воздействие на обогатительный процесс дает массовое коагуляционное взаимодействие рудных и нерудных частиц.

Взаимодействие частиц рудного сырья обуславливается не только поверхностным натяжением жидкости, в которой они находятся, но и наличием разных по полярности поверхностных электрических зарядов.

Указанные отрицательные факторы приводят к потерям полезного компонента с хвостами обогащения и к засорению частицами пустой породы, в результате чего необходимо выполнение следующих технологических циклов дообогащения, что неоправданно повысит себестоимость железорудного концентрата.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ обогащения железных руд, который включает измельчение руды, обработку ее диспергатором, селективную флокуляцию, дешламацию и магнитную сепарацию песков дешламации с получением железорудного концентрата (пат. Украины на полезную модель №41263, опубл. 12.05.2009, Бюл. №9, 2009 г.).

В известном способе селективная флокуляция осуществляется только за счет применения диспергатора в виде жидкого стекла. Применение только жидкого стекла не позволяет достичь максимального эффекта извлечения полезного компонента из рудной массы представляющей собой поликомпонентный материал. Это отрицательно сказывается на показателях обогащения железорудного сырья, так как измельченные частицы образуют стойкие рудно-породные флокулы даже при различной плотности минералов. В результате этого часть образованных флокул, которые содержат полезный компонент, теряется вместе с хвостами обогащения, а часть флокул, которые содержат частицы пустых пород, засоряют сырье, которое поступает на магнитную сепарацию, приводя к непроизводительному использованию технологического оборудования и увеличению себестоимости товарного концентрата.

Задачей изобретения является усовершенствование способа обогащения железных руд с различными минеральными разновидностями (магнетит, гематит, мартит, гетит, гидрогетит) за счет применения селективной флокуляции частиц руды в жидкой среде дешламатора из pH в диапазоне 7,0-10,50 что достигается смачиванием руды при ее измельчении регламентированным раствором диспергатора. содержащем соли тяжелых металлов.

Реализация изобретения позволяет обеспечить эффективное разделение минеральной составляющей железорудного сырья с получением высококачественного концентрата и отвальных хвостов обогащения. Способ позволяет предотвратить флокуляцию породных кварц-удерживающих частиц, достичь минимальных потерь полезного компонента с хвостами обогащения и его максимальное содержимое в товарном железорудном концентрате. Эффективность обогащения железорудного сырья достигается за счет того, что частицы пустых пород теряют способность флокулироваться и в результате этого, имея низкую гидравлическую плотность, выносятся с хвостами операции дешламации. Образованные флокулы железосодержащего продукта осаждаются на дно приемной емкости дешламатора не засоряясь пустыми породами и не смешиваясь с ними. Полученный сгущенный продукт позволяет получить высококачественный железорудный концентрат и уменьшить эксплуатационную нагрузку на технологическое оборудование.

Поставленная задача решается за счет того, что способ обогащения железных руд, который включает измельчение руды, обработку ее диспергатором, селективную флокуляцию, дешламацию и магнитную сепарацию песков дешламации с получением железорудного концентрата.

В соответствии с изобретением, при измельчении частицы рудного сырья обрабатывают диспергатором, представленным силикатными солями, расход которого составляет 0,2-0,6 килограмма на тонну измельченной руды, при этом в диспергатор вносят 1,0-1,5% массовой частицы солей тяжелых металлов: хрома, меди, цинка, а селективную флокуляцию частиц измельченной руды выполняют в жидкой среде дешламатора при pH 7,0-10,5.

Заявленное изобретение реализуется следующим способом.

В заявленной технологии в качестве исходного сырья используют окисленные железные руды с экономически целесообразным для обогащения содержанием полезного компонента.

Количество циклов дробления и измельчения исходного сырья определяется в зависимости от физико-механических свойств руды, применяемой технологии обогащения и перерабатывающего оборудования.

В результате выполненных исследований было установлено, что некоторые химические соединения могут выполнять селективное на измельченную железорудную массу, которая находится во взвешенном состоянии в жидкой среде гидравлического классифицирующего устройства. Это явление заключается в диспергирующем воздействии на кварцсодержащие частицы пород и коагуляцию железосодержащих частиц.

При воздействии химических соединений на обогащаемое сырье в приемной емкости дешламатора происходит селективная флокуляция, в результате которой породные частицы остаются во взвешенном состоянии, не взаимодействуют между собой и, перемещаясь в зону слива, поступают в хвостохранилище. В то же время железосодержащие частицы коагулируются, создавая флокулы, которые осаждаются на дне приемной емкости дешламатора.

Для реализации селективной флокуляции железорудного сырья, при измельчении вносят диспергатор в виде, например, раствора жидкого стекла. Количество (расход) вещества диспергатора в нерастворенном виде составляет 0,2-0,6 килограмма на одну тонну измельченной руды. Было установлено, что обязательным условием, которое позволяет реализовать качественную избирательную флокуляцию, является то, что диспергатор должен содержать 1,0-1,5% массовой частицы солей тяжелых металлов: хрома, меди или цинка.

Покрытие нерудных частиц диспергатором осуществляется в процессе измельчения руды.

Диспергатор в растворенном виде вносят в мельницу непосредственно вместе с рудой или предварительно смешивают с технологической водой при загрузке мельницы.

С момента загрузки руды до ее разгрузки из мельницы, поверхность нерудных частиц полностью смачивается, и диспергатор входит во взаимодействие с минеральной составляющей.

Измельченная руда, которая разгружается из мельницы, поступает для обесшламливания в дешламатор, где происходит распределение исходного рудного сырья по плотности и гранулометрическому составу в жидкой среде.

В результате выполненных исследований было установлено, что процессы дешламации и селективной флокуляции эффективно протекают в жидкой среде приемной емкости дешламатора при pH 7,0-10,5.

В результате дешламации формируются два потока: один из которых является сгущенным железосодержащим продуктом, а другой - слив - хвосты обогащения.

Было установлено, что физико-химические процессы, которые происходят при взаимодействии диспергатора с рудными и породными частицами, существенно различются.

При адсорбции с минеральной рудной массой аниона или катиона диспергатора с добавками солей тяжелых металлов происходит изменение електрокинетического потенциала поверхности минеральных зерен руды. Это приводит к пептизации нерудных кварцсодержащих пород и создает благоприятные условия для коагуляции рудных железосодержащих частиц. Применение диспергатора вызывает в той или иной мере пептизацию породных частиц, а добавка солей тяжелых металлов, например, цинкового купороса -коагуляцию рудных железосодержащих частиц.

Рудные частицы имеют практически одинаковую полярность с компонентами, которые составляют раствор жидкого стекла. Поэтому наличие раствора на поверхности рудных частиц объясняется силами поверхностного натяжения, слабыми молекулярными связями между раствором и минеральной частицей, а также частичной диффузией жидкости в пограничный слои минеральной частицы. Это приводит к тому, что раствор непрочно удерживается на поверхности рудной частицы и при ее взаимодействии с технологической водой он полностью смывается из поверхности.

Породные частицы сохраняют слой раствора диспергатора на своей поверхности. Это приводит к тому, что соли тяжелых металлов, которые находятся в диспергаторе, абсорбируются на кварц-породных частицах с образованием силикатов тяжелых металлов.

Образованные силикаты тяжелых металлов определяют однополярную заряженность породных частиц, которая не позволяет им флокулировать между собой и образовывать относительно большие агрегаты.

В результате гидродинамических процессов, в дешламаторе происходит осаждение железосодержащих частиц, а породные частицы, лишенные возможности коагулироваться за счет малой массы и низкой гидравлической плотности, находятся во взвешенном состоянии в жидкой среде и соответственно возносятся восходящими потоками в зону слива дешламатора.

В результате дешламации породные частицы поступают в качестве слива в шламохранилище для следующего складирования, а рудные частицы осаждаются на дно ванны дешламатора и поступают на магнитную сепарацию для получения обогащенного продукта - железорудного концентрата и хвостов магнитной сепарации.

Полученные результаты были систематизированы на основании теоретических и опытно-промышленных исследований, а также сравнении предлагаемой и традиционной технологии гравитационного и магнитного обогащения железной руды.

Установлено, что разработанный способ обеспечивает высокая степень флокуляции железосодержащих частиц и, соответственно, диспергирования нерудных минеральных зерен с помощью диспергатора при высокой степени его закрепления на поверхности породных частиц.

Экспериментальными исследованиями установлено, что селективная флокуляция протекает максимально эффективно в дешламаторе в среде, водородный показатель (pH) которой отвечает величине 7,0-10,5.

При снижении величины pH менее 7,0 увеличивается кислотность среды, в которой находятся минеральные частицы. Это приводит к увеличению прочности пленки на поверхности железосодержащих частиц и усложняется ее смыв в приемной емкости дешламатора и, соответственно, замедляется процесс коагуляции рудных частиц для следующего осаждения.

При увеличении pH среды, в которой протекает селективная коагуляция, свыше величины 10,5 - увеличивается ее щелочность, которая приводит к недостаточной прочности пленки раствора диспергатора на кварцсодержащих частицах пустых пород. Это приводит к тому, что может происходить частичная коагуляция породных частиц, их осаждение на дно приемной емкости дешламатора и засорение обогащаемого продукта.

Исследование показали, что при расходе диспергатора менее 0,2 кг на тонну измельченной рудной массы, не возможно эффективно реализовать селективную флокуляцию с низкой концентрацией раствора. При уменьшении расхода диспергатора ниже заявленной границы, кварцсодержащие частицы частично коагулируюются и осаждаются в зону формирования песков дешламации.

Увеличение расхода диспергатора больше 0,6 кг на тонну измельченной рудной массы отрицательно влияет на флокуляцию рудных частиц в жидкой среде приемной емкости дешламатора.

Исследование показали, что уменьшение концентрации раствора солей тяжелых металлов менее 1,0% при обработке измельченной руды приводит к тому, что пленка на поверхности частиц является малопрочной и не позволяет в полной мере осуществлять качественную селективную коагуляцию рудного сырья при его дешламации.

Увеличение концентрации солей тяжелых металлов в диспергаторе больше 1,5% приводит к неоправданному увеличению себестоимости обогащения железорудного продукта без прироста качественных показателей его обогащения.

Опытно-промышленные испытания выполнялись на сырье, которое было представлена окисленной железной рудой Криворожского бассейна крупностью 0-16 мм с массовой частицей железа 36,0%. Исходное сырье подавалось на измельчение, дешламацию, магнитную сепарацию в слабом и сильном полях.

Испытания проводились по базовой технологии обогащения, принятой на Криворожском горно-обогатительном комбинате окисленных руд и по предлагаемой технологии обогащения.

Конечная крупность измельчения руды по обоим вариантами технологических схем обогащения составляла 95% класса минус 0,044 мм.

По результатам сравнительных испытаний обогащения окисленной железной руды установлено, что предлагаемый вариант обогащения обеспечивает прирост эффективности обогатительного передела с 74,4 до 96,0%. При этом массовая частица железа в концентрате возрастает с 60,1 до 65,0%, а потери железа с хвостами уменьшилась с 18,2 до 14,0%.

По качественным показателям и физико-механическим свойствам полученный железорудный концентрат отвечает всем требованиям, предъявляемым к металлургическому сырью.

Реализация изобретения позволяет повысить эффективность переработки труднообогатимых окисленных руд.

Использование предложенной технологии не требует существенных изменений в принятой на горно-обогатительном комбинате последовательности переработки исходного сырья. При этом цепь основных технологических аппаратов остается без изменения.

Внедрение предлагаемого способа не требует значительных капитальных затрат и не увеличивает себестоимость продукции на стадии освоения новой технологии.

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности, в частности к области обогащения железных руд для получения товарного железорудного концентрата, предназначенного для металлургической промышленности, и может быть использовано при обогащении некондиционной окисленной железной руды, которая добывается открытым и подземным способом. Способ включает дробление и измельчение рудного сырья, ее селективную флокуляцию, дешламацию и магнитную сепарацию песков дешламации с получением железорудного концентрата, при измельчении рудного сырья его обрабатывают диспергатором, содержащим силикатные соли, расход которых составляет 0,2-0,6 кг на тонну измельченной руды, при этом в качестве силикатных солей используют 1,0-1,5% массовой доли соли тяжелых металлов в виде хрома, меди или цинка, а селективную флокуляцию частиц измельченной руды выполняют в жидкой среде дешламатора при pH 7,0-10,5, что позволяет обеспечить эффективное разделение минеральной составляющей железорудного сырья с получением высококачественного концентрата и отвальных хвостов обогащения.

Способ обогащения железных руд, включающий измельчение руды, обработку ее диспергатором, селективную флокуляцию, дешламацию и магнитную сепарацию песков дешламации с получением железорудного концентрата, отличающийся тем, что при измельчении руды ее обрабатывают диспергатором, содержащим силикатные соли, расход которых составляет 0,2-0,6 кг на одну тонну измельченной руды, при этом в качестве силикатных солей используют 1,0-1,5% массовой доли соли тяжелых металлов в виде хрома, меди или цинка, а селективную флокуляцию частиц измельченной руды, выполняют в жидкой среде дешламатора при pH 7,0-10,5.