СПОСОБ ДОВОДКИ ЧЕРНОВОГО ВЫСОКОСЕРНИСТОГО МАГНЕТИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА Российский патент 2015 года по МПК B03C1/02 B03C1/05 C22B3/18 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к переработке железорудного сырья и, в частности, к обогащению высокосернистых скарновых магнетитовых руд. Способ может быть использован в горно-обогатительной отрасли для переработки высокосернистых магнетитовых руд.

Постоянно растущая потребность металлургической промышленности в железорудном сырье приводит к необходимости вовлечения в промышленный оборот труднообогатимых и бедных по содержанию железа руд, для переработки которых требуются сложные комплексные технологии обогащения с использованием современного оборудования. Помимо низкого качества руд проблемы переработки высокосернистых скарновых магнетитовых руд обуславливаются наличием повышенных количеств вредных для металлургического передела примесей (сера, медь, магний), низкой эффективностью магнитной сепарации исходного материала с тонким взаимопрорастанием магнетита с сульфидами, минералами породы и валлериитом (полусульфидом-полуоксидом с магнитными свойствами и слоистой структурой), обеспечивающим образование значительного количества минеральных сростков даже при измельчении материала до 0,044 мм. Флотационная технология не позволяет эффективно удалять присутствующие в валлериите серу, медь и магний, так как валлериит не флотируется ксантогенатом, что предопределяет высокое содержание серы в магнетитовом концентрате.

Известен способ обогащения магнетитовых руд, предусматривающий переработку руды по комбинированной магнитно-гравитационной схеме, включающей 1-ю стадию магнитной сепарации с перечисткой грубого концентрата на винтовом сепараторе с выводом готового магнетитового концентрата и отвальных хвостов; промпродукт винтовой сепарации поступает на гидроциклонирование, пески которого после доизмельчения идут на 2-ю магнитную сепарацию с получением промпродукта и отвальных хвостов; слив гидроциклона поступает на 3-ю магнитную сепарацию с выводом отвальных хвостов и магнитного концентрата, идущего на перечистку с получением готового концентрата и циркулирующего промпродукта (патент RU №2241544 C2, 14.01.2003, МПК B03B 7/00, B03C 1/00, опубл. 10.12.2004).

Недостаток способа заключаются в недостаточной эффективности использования для перечистки чернового магнетитового концентрата, полученного из тонковкрапленных руд сложного минерального состава, способа винтовой сепарации вследствие высоких потерь железа с отвальными хвостами.

Известен способ получения коллективного концентрата из смешанных тонковкрапленных железных руд, включающий измельчение исходной руды, гидравлическую классификацию, магнитную сепарацию, гравитационное обогащение руды в гидроциклонах с углом конусности 30° с перечисткой и получением коллективного концентрата и хвостов, гидравлическую классификацию хвостов основного гравитационного обогащения с выделением песков, объединяемых с хвостами гравитационной перечистки и направляемых на следующую классификацию на грохоте, мокрую магнитную сепарацию подрешетного продукта грохочения с выделением магнитной фракции, объединяемой с коллективным концентратом гравитационного обогащения; сливы гидравлической классификации, надрешетный продукт грохота и немагнитную фракцию магнитной сепарации направляют в отвал (патент RU 2388544 C1, B03B 7/00 (2006.01); B03C 1/00 (2006.01), опубл. 10.05.2010)

Недостатки способа заключаются в многоступенчатости схемы обогащения, неизбежных высоких потерях железа с отвальными продуктами, получении высокосернистого магнетитового концентрата в случае переработки высокосернистых руд.

Известен способ доводки магнетитовых концентратов, включающий оттирочное доизмельчение, кондиционирование в присутствии серной кислоты, ксантогената щелочного металла и дополнительного модификатора - оксиэтилированного высокомолекулярного соединения, флотацию сульфидов по схеме с основной и контрольной операциями (патент RU 2189867, B03D 1/02, B03D 1/008, B03D 1/016, B03D 103:02, опубл. 27.09.2002).

Недостатки способа заключаются в необходимости включения в схему дополнительной энергозатратной операции оттирочного доизмельчения магнетитовых концентратов и, как следствие, образование повышенных количеств шламов, использование агрессивной серной кислоты и относительно дорогого оксиэтилированного высокомолекулярного соединения, очистка стоков от остаточных концентраций которых может создать серьезные природоохранные проблемы.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является способ повышения эффективности производства железорудных концентратов, включающий основную и контрольную катионные флотации силикатных минералов с дозированием депрессора, катионного собирателя и регулятора среды и получением конечного низкокремнеземистого железорудного концентрата в камерном продукте. Камерный продукт флотационной перечистки получаемых пенных продуктов флотации идет на доводку с использованием обесшламливания и магнитной сепарации, а пенный продукт перечистной флотации подвергается дополнительной доводке, предусматривающей доизмельчение, классификацию и магнитную сепарацию, с получением концентрата и хвостов (патент RU 2443474 C1, B03D 1/00 (2006.01), B03B 7/00 (2006.01), опубл. 27.02.2012).

Недостатки способа заключаются в необходимости направления на флотацию всего объема исходной руды, включения энергозатратной операции доизмельчения пенного продукта, что приведет к переизмельчению материала и повышению потерь железа. Катионный собиратель не способен сфлотировать пирит и пирротин, которые, как и валлериит, являются носителями серы.

Задачи, на решение которых направлено предлагаемое изобретение: повышение эффективности обогащения железосодержащих скарновых магнетитовых руд, упрощение схемы переработки с сокращением стадий измельчения и мокрой магнитной сепарации, повышение качества чернового магнетитового концентрата, исключение из схемы цикла флотации чернового магнетитового концентрата с целью его обессеривания, снижение капитальных и эксплуатационных затрат на переработку руд.

Технический результат в отличие от известного способа состоит в том, что способ переработки высокосернистых магнетитовых руд осуществляется тем, что в схему обогащения включается стадия биовскрытия чернового высокосернистого магнетитового концентрата с последующей мокрой магнитной сепарацией кека биовскрытия с получением кондиционного магнетитового концентрата высокого качества и отвальных хвостов и переводом вредных примесей в раствор.

Отличительными чертами скарновых магнетитовых руд и полученных из них черновых магнетитовых концентратов являются тонковкрапленность минералов, наличие в составе руд и черновых концентратов четырехфазных сростков даже при измельчении до крупности 2-5 микрометров. Сростки включают магнетит, породные минералы, сульфиды и полусульфид-полуоксид (валлериит (Fe, Cu/S (Al, Mg)OH), который обладает низкой флотируемостью, повышенными магнитными свойствами, вследствие чего он извлекается с магнетитом в концентрат, и слоистой структурой, что при измельчении приводит к его разрушению по слоям с образованием открытых сростков, на поверхности которых применяемый реагент-собиратель сульфидов не закрепляется). Также черновые концентраты отличаются высоким содержанием вредных примесей - серы, меди, магния, алюминия, препятствующих использованию чернового концентрата в металлургическом переделе без предварительного, обычно флотационного «обезвреживания». Возможно удаление серы в процессе агломерации, но медь и магний останутся.

Суть способа доводки чернового высокосернистого магнетитового концентрата заключается в следующем. Получаемый магнитной сепарацией черновой магнетитовый концентрат крупностью 100-150 микрометров направляется без предварительного измельчения на биовскрытие, проводимое с использованием бактериальной микрофлоры, присущей собственному биоценозу месторождения, с получением раствора, в который переводятся вредные примеси (сера, медь, магний). Твердая фаза биовскрытия - кек - поступает на мокрую магнитную сепарацию без перечистки или с одной перечисткой магнетитового концентрата. Конечный магнетитовый концентрат содержит 67-68% железа, 0,22% серы. Содержание железа общего в магнетитовом концентрате повышается на 2,8-3,8%, содержание вредной примеси - серы - снижается в 1,5-2,5 раза, то есть до концентраций, приемлемых для направляемых на металлургический передел продуктов (менее 0,3%).

Согласно предлагаемому способу проблемы переработки магнетитовых руд, обусловленные, в частности, слоистой структурой валлериита и образованием весьма развитой площади минеральной поверхности при измельчении, становятся благоприятными факторами для использования биогидрометаллургического вскрытия чернового магнетитового концентрата.

Предлагаемый способ позволяет снизить тонину измельчения чернового магнетитового концентрата (с 70 до 120-150 микрометров), исключить из схемы одну стадию измельчения, одну стадию мокрой магнитной сепарации и полностью исключить цикл флотации с заменой флотационных машин на агитационные чаны, и, как следствие, удалить из чернового магнетитового концентрата вредные примеси с улучшением его качества и снижением потерь железа на величину около 30%, повысить эффективность обогащения сырья со снижением капитальных и эксплуатационных затрат на переработку и упростить технологическую схему. Способ устойчив к изменению вещественного состава сырья.

Пример 1

Из бедной тонковкрапленной высокосернистой магнетитовой руды, характеризующейся наличием четырехфазных сростков (магнетит, сульфиды, валлериит, породные минералы) и содержащей 44,15% железа общего, 29,8% железа магнетитового, 2,11% серы, 0,06% меди, 2,9-1,7% оксида алюминия, 12,05% оксида магния, получен черновой магнетитовый концентрат с содержанием 50,6% железа, 2,07% серы, 2,57% оксида магния, который при крупности 100 микрометров без доизмельчения поступает на биовскрытие с использованием модифицированных музейными культурами тионовых бактериальных штаммов Acidithiobacillus thiooxidans, Acidithiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans. Биовскрытие ведется при суммарной численности бактерий 10⁷ клеток/мл при Т:Ж=1:5-1:7, температуре 15-45°C, начальных значениях Eh 650 мВ, pH 1,5-2,15, атмосферном давлении в агитационных чанах в течение 120 часов. Кек биовскрытия поступает на одну операцию мокрой магнитной сепарации (без перечистной операции) с получением магнетитового концентрата, содержащего 67-68% железа, серы 0,26%, меди 0,029%, оксида магния 1,08%. Повышение содержания железа по предлагаемому способу составляет 2,8-3,8% относительно значений этого показателя, получаемых по флотационно-магнитной схеме обогащения. Степень снижения содержания серы в концентрате достигает 8, меди - 2, оксида магния - 2,3. Согласно предварительной сравнительной экономической оценке затраты на оборудование при переработке руды по флотационно-магнитной схеме составляют 29,12 млн руб., по схеме магнитной сепарации с биовскрытием (при 30% твердого в течение 90 часов) - 9,67 млн руб., то есть затраты только на оборудование снижаются в 3 раза.

Пример 2

Из тонковкрапленной (размеры зерен магнетита в пределах 0,008-0,8 мм с преобладанием 0,2-0,1 мм) высокосернистой рядовой магнетитовой руды, характеризующейся наличием трехфазных сростков (магнетит, сульфиды, породные минералы), и содержащей железа общего 31,3%, железа магнетитового 25%, кремнезема 30,4%, оксида алюминия 5,1%, оксида магния 12%, пентаксида фосфора 0,13%, серы 1,19%, магнитной сепарацией получен черновой магнетитовый концентрат с содержанием 39,15% железа и 1,25% серы, который направляется на биовскрытие с использованием модифицированных музейными культурами тионовых бактериальных штаммов Acidithiobacillus thiooxidans, Acidithiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans при численности бактерий 10⁷ клеток/мл, Т:Ж=1:5-1:7, температуре 15-45°C, значениях Eh 650 мВ, pH 1,5-2,15, в агитационных чанах в течение 120 часов. Кек биовскрытия поступает на мокрую магнитную сепарацию, концентрат которой с содержанием железа 63% идет на перечистную магнитную сепарацию с получением магнетитового концентрата с содержанием железа 68%, серы 0,22%, меди 0,027%. Из схемы переработки чернового магнетитового концентрата исключается одна стадия измельчения, две стадии мокрой магнитной сепарации, весь цикл флотации с заменой флотомашин на агитационные чаны, снижаются капитальные и эксплуатационные затраты, повышается содержание железа в магнетитовом концентрате с 39% до 68%, то есть до значений кондиционного магнетитового концентрата.

Изобретение относится к способу обогащения высокосернистых магнетитовых руд. Способ доводки чернового высокосернистого магнетитового концентрата заключается в том, что черновой высокосернистый магнетитовый концентрат без предварительного механического тонкого измельчения подвергают биовскрытию с использованием комплекса тионовых микроорганизмов. Полученный кек биовскрытия подвергают мокрой магнитной сепарации с получением серосодержащего раствора, высококачественного магнетитового концентрата и отвальных хвостов. При этом биовскрытие проводят с использованием адаптированных к железным рудам штаммов ацидофильных тионовых микроорганизмов, присущих собственному биоценозу месторождения, при соотношении твердой и жидкой фаз Т:Ж=1:5-1:7, температуре в интервале 15-45°C, начальных значениях Eh 650 мВ, pH 1,5-2,15 и атмосферном давлении. Техническим результатом является повышение эффективности обогащения железосодержащих магнетитовых руд за счет упрощения схемы переработки с сокращением стадий измельчения, снижение капитальных и эксплуатационных затрат. 6 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Способ доводки чернового высокосернистого магнетитового концентрата, отличающийся тем, что черновой высокосернистый магнетитовый концентрат без предварительного механического тонкого измельчения подвергают биовскрытию с использованием комплекса тионовых микроорганизмов, полученный кек биовскрытия подвергают мокрой магнитной сепарации с получением серосодержащего раствора, высококачественного магнетитового концентрата и отвальных хвостов.

2. Способ п.1, отличающийся тем, что на биовскрытие направляют черновой высокосернистый магнетитовый концентрат, полученный магнитной сепарацией, с исходной крупностью менее 150 микрометров без предварительного измельчения концентрата.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что биовскрытие проводят с использованием адаптированных к железным рудам штаммов ацидофильных тионовых микроорганизмов, присущих собственному биоценозу месторождения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что биовскрытие ведут при соотношении твердой и жидкой фаз Т:Ж=1:5-1:7, температуре в интервале 15-45°C, начальных значениях Eh 650 мВ, pH 1,5-2,15 и атмосферном давлении.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что биовскрытие ведут в чановом режиме в течение 120 часов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, мокрую магнитную сепарацию кека биовскрытия проводят в одну стадию без предварительного доизмельчения.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, мокрую магнитную сепарацию кека биовскрытия проводят в одну стадию с одной перечистной операцией без предварительного доизмельчения.