СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МАГНЕТИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА Российский патент 2021 года по МПК B03B7/00 

Изобретение относится к обогащению рудной шихты железных руд и может быть использовано на горно-обогатительных комбинатах при производстве высококачественных железорудных концентратов.

Неокисленные железистые кварциты Михайловского месторождения обладают одними из самых высоких прочностных свойств, очень высокой абразивностью и крепостью, характеризуются тонко- и мелкокристаллической структурой с существенным развитием сложных форм срастания рудных (магнетит, гематит) и нерудных (кварц, карбонаты, силикаты) зерен, низкой раскрываемостью рудных минералов и относятся к трудно-обогатимым и трудноизмельчаемым рудам. Кроме того, железистые кварциты различных участков месторождения характеризуются значительными различиями в вещественном составе, изменчивостью минеральных разновидностей, многообразием текстурно-структурных особенностей, неравномерной тонкой вкрапленностью рудных и нерудных минералов.

Тонкая вкрапленность извлекаемого компонента (порядка 1 мкм) зачастую не позволяет произвести его вскрытие при стандартном шаровом измельчении в барабанных мельницах, что требует применения современных методов ультратонкого измельчения. Руды с тонким взаимным прорастанием с рудными или минералами пустой породы добываются в возрастающем количестве, и характеризуются как труднообогатимые и трудно-измельчаемые.

Все эти факторы предопределяют особо сложные условия переработки руд.

Эффективным способом повышения качества черновых магнетитовых концентратов является их тонкое гидравлическое грохочение (ТГГ) (Пелевин А.Е. Научные основы процесса тонкого гидравлического вибрационного грохочения и разработка новых схем обогащения магнетитовых руд. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 25.00.13. Обогащение полезных ископаемых. Екатеринбург. 2011 г.). В настоящее время, с появлением на рынке обогатительного оборудования, разработанных корпорацией Деррик гидравлических грохотов, этот способ нашел широкое распространение, и внедрен на ряде зарубежных и отечественных предприятий.

Однако, несмотря на то, что ТГГ с использованием грохотов Деррик позволяет получать магнетитовый концентрат с высоким содержанием железа, для соответствия качества концентрата требованиям, предъявляемым к сырью для производства окатышей с улучшенными качественными характеристиками, требуется его дополнительная доводка.

В настоящее время общепризнанно, что наиболее эффективным методом обогащения железных руд и черновых концентратов является обратная катионная флотация, позволяющая получать конечные концентраты высокого качества при высоком извлечении. Для таких труднообогатимых руд как железистые кварциты, при переработке которых необходимая крупность измельчения составляет менее 30 мкм, это единственный способ получения концентратов соответствующего качества и приемлемого извлечения.

Сложившиеся тенденции в металлургии показывают, что наиболее предпочтительным сырьем для доменной плавки являются окатыши с высокой массовой долей железа общего 65-66% и низкой массовой долей диоксида кремния 4,0-4,5%, а технология прямого восстановления железа требует еще более низкой массовой доли диоксида кремния на уровне 2,5-3,0%, железа общего 66-67%. Необходимость получения высококачественных концентратов обусловлена потребностью металлургов в переходе к современным экономически и экологически эффективным способам производства стали, для которых требуются окатыши с высоким содержанием металла и низким содержанием кремния.

Прогресс флотационных технологий теперь позволяет эффективно флотировать минералы крупностью менее 10 мкм, делая возможным сепарацию тонко диссоциированных с пустой породой ценных минералов.

Известен способ дообогащения магнетитового концентрата, предусматривающий классификацию чернового магнетитового концентрата, например, тонким грохочением. Полученный тонкозернистый продукт направляют на магнитно-гравитационную классификацию (МГК) с получением готового концентрата в виде тонкозернистого продукта и грубозернистых хвостов, а грубозернистый продукт грохочения направляют на измельчение и магнитную сепарацию с получением готового концентрата и отвальных хвостов. В зависимости от вещественного состава исходного концентрата и требований к качеству конечного концентрата грубозернистый продукт грохочения перед измельчением подвергают МГК с получением грубозернистых хвостов, а грубозернистый продукт МГК мелкозернистого продукта грохочения после сгущения направляют на измельчение (Патент RU №2077390, кл. В03С 1/00, В03В 7/00, опубл. 20.04.1997). Указанный способ принимаем за прототип.

Основные недостатки способа в его сложности, трудности получения качественных показателей готового продукта.

Техническим результатом изобретения является получение магнетитовых концентратов повышенного качества из трудной по обогатимости руды с повышенным содержанием магнетита. Концентрат 1: массовая доля железа общего - 70,0%, диоксида кремния - 2,6%. Концентрат 2: массовая доля железа общего - 68,83%, диоксида кремния - 4,1%.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства магнетитовых концентратов повышенного качества после двух операций ТГГ чернового концентрата по классу 44-53 мкм, получается два принципиально разных промпродукта по обогатимости и вкрапленности минералов железа (по минеральному составу, по химическому составу и гранулометрии):

- подрешетный продукт, в котором аккумулируется вся шламистая часть (-5-10 мкм), но с повышенным содержанием массовой доли железа общего (до 67,5-67,7%). Продукт, в котором сосредоточена вся легкоизмельчаемая (все легкоизмельчаемые минералы железа и пустой породы) и легкообогатимая (магнитным способом) часть, является товарным продуктом для производства окатышей с содержанием массовой доли железа общего на уровне 65%. После флотационного дообогащения качество концентрата увеличивается до уровня 68,83%.

- надрешетный продукт, обесшламленный материал, состоящий в основном из сростков магнетита и кварца, который после тонкого измельчения очень контрастно обогащается флотационным способом, с получением чистого от примесей концентрата (массовая доля железа общего - 70,0%, диоксида кремния - 2,6%).

Предлагаемая в изобретении комбинация методов: две операции тонкого гидравлического грохочения, раздельное флотационное обогащение надрешетного (после тонкого доизмельчения) и подрешетного продуктов с подбором наиболее оптимального плотностного и реагентного режимов, доизвлечение минералов железа из пенного продукта 2 с присоединением его к концентрату 2, позволяют избежать переошламования продуктов, снизить потери с отвальными хвостами, получать гарантированный концентрат высокого качества, увеличить в шихте долю труднообогатимых и трудноизмельчаемых руд, повысить комплексность использования сырья.

Изобретение - способ производства магнетитовых концентратов повышенного качества иллюстрируется схемой, представленной на рис. 1.

Исходное питание - рядовой магнетитовый концентрат с массовой долей железа общего 63,9%, получаемый в результате переработки неокисленных кварцитов методом магнитного обогащения, подвергается двум операциям ТГГ на 8-дечных грохотах модели «Деррик Super Stack 8STK» с просеивающими поверхностями 53 мкм. Дальнейшая переработка надрешетного и подрешетного продуктов от двух операций ТГГ осуществляется по разным технологиям.

Переработка надрешетного продукта включает:

- первую классификацию в гидроциклонах;

- доизмельчение песков первой классификации в гидроциклонах в вертикальной шаровой мельнице Vertimill VTM-4500;

- вторую классификацию в гидроциклонах продуктов доизмельчения, слива первой классификации в гидроциклонах и немагнитной фракции ММС ТГГ подрешетного продукта;

- доизмельчение песков второй классификации в гидроциклонах в вертикальной шаровой мельнице Vertimill VTM-4500;

- уплотнение слива второй классификации в гидроциклонах на магнитных сепараторах;

- флотационное обогащение магнитной фракции ММС в две стадии: первая основная флотация и первая контрольная флотация.

Переработка подрешетного продукта включает:

- уплотнение подрешетного продукта ТГГ на магнитных сепараторах;

- флотационное обогащение магнитной фракции ММС в две стадии: вторая основная флотация и вторая контрольная флотация.

Готовыми товарными концентратами являются два флотационных концентрата:

1. Концентрат с массовой долей железа общего 70,0%, диоксида кремния 2,6% из камерного продукта первой основной флотации.

2. Концентрат с массовой долей железа общего 68,83%, диоксида кремния 4,1% из объединенных камерных продуктов второй основной флотации, первой и второй контрольных флотации.

Пример осуществления предлагаемого способа производства магнетитовых концентратов повышенного качества.

Исходное питание - рядовой магнетитовый концентрат с 11,5 секций с массовой долей железа общего 63,9% подвергают ТГГ на 8-дечных грохотах модели «Деррик Super Stack 8STK» с просеивающими поверхностями 53 мкм. Надрешетный продукт ТГГ крупностью плюс 53 мкм направляют в зумпфы, в которые также поступает надрешетный продукт ТГГ с 4-х рядовых секций. Из зумпфов, посредством насосов, продукт направляют на обезвоживающую первую классификацию в гидроциклоны, пески которых разгружаются в вертикальные мельницы Vertimill VTM-4500, а слив гидроциклонов объединяют с продуктами измельчения мельниц, немагнитной фракций ММС подрешетных продуктов ТГГ и направляют на вторую классификацию в гидроциклонах. Пески второй классификации в гидроциклонах вместе с песками первой классификации в гидроциклонах возвращаются на доизмельчение в вертикальные мельницы, а слив является готовым по крупности продуктом (80% минус 30±2 мкм) и направляется на уплотняющую ММС с разделением на немагнитную фракцию, которую выводят в хвосты, и магнитную фракцию, которую направляют на первую основную флотацию. После первой основной флотации получается камерный продукт, который после обезвоживания является готовым товарным концентратом с массовой долей железа общего 70,0%, диоксида кремния 2,6% (концентрат 1), пенный продукт 1 (первых 6-ти флотационных камер) с массовой долей железа общего 20,3% выводят в хвосты, пенный продукт 2 (7-10 флотационных камер) с массовой долей железа общего 30,31%) поступает на первую контрольную флотацию, с разделением на камерный продукт, который разгружается в зумпф и пенный продукт, который выводят в хвосты.

Объединенные подрешетные продукты ТГГ 11,5 секций и 4-х рядовых секций из зумпфов посредством насосов через распределительные коробки направляют на ММС, где их разделяют на немагнитную фракцию, которая уходит в слив первой классификации в гидроциклонах, и магнитную фракцию, которая проходит два агитационных чана, где осуществляется агитация пульпы с флотационными реагентами, и далее направляется на вторую основную флотацию. Камерный продукт второй основной флотации разгружается в зумпф, а пенный продукт через зумпф-насос направляют на вторую контрольную флотацию, где его разделяют на пенный продукт, который через вертикальный зумпф-насос выводят в хвосты и камерный продукт, который объединяют в зумпфе с камерными продуктами второй основной и первой контрольной флотаций. После обезвоживания объединенные камерные продукты представляют из себя готовый товарный концентрат с массовой долей железа общего 68,83%, диоксида кремния 4,1% (концентрат 2).

Приведенные данные в таблице показывают, что концентрат 1 характеризуется массовой долей железа общего 70,0%, диоксида кремния 2,6%, концентрат 2 характеризуется массовой долей железа общего 68,83%, диоксида кремния 4,1%. Суммарный концентрат содержит массовой доли железа общего 69,46%, диоксида кремния 3,29%, извлечение железа в концентрат 93,59%.

Применение современного новейшего оборудования грохотов ТГГ модели «Деррик Super Stack 8STK» с просеивающими поверхностями 53 мкм, высокопроизводительных энергоэффективных вертикальных мельниц Vertimill VTM-4500, гидроциклонных установок, сопряженных по производительности с мельницами, обеспечивают повышение эффективности производства железорудных концентратов и позволяет комплексно использовать труднообогатимые и трудноизмельчаемые железные руды.

С учетом повышения качества железорудного концентрата на обогатительной фабрике, качественные характеристики производимых фабрикой окомкования железорудных окатышей также улучшаются, значительно увеличивается продуктовая линейка товарных видов, офлюсованных и неофлюсованных окатышей.

Предложенное изобретение относится к обогащению рудной шихты железных руд и может быть использовано на горно-обогатительных комбинатах при производстве высококачественных железорудных концентратов. Способ производства магнетитовых концентратов повышенного качества включает тонкое гидравлическое грохочение, мокрую магнитную сепарацию, классификацию. Осуществляют дополнительную операцию тонкого гидравлического грохочения. Объединяют надрешетные продукты операций тонкого гидравлического грохочения, которые подвергают первой классификации в гидроциклонах, пески которой доизмельчают и вместе с ее сливом направляют на вторую классификацию в гидроциклонах, пески последней направляют на доизмельчение с песками первой классификации в гидроциклонах. Слив при помощи мокрой магнитной сепарации разделяют на немагнитную фракцию, которая уходит в хвосты и на магнитную фракцию, которую подвергают первой основной флотации и выделяют на ней камерный продукт - концентрат 1, пенный продукт 1 - выводят в хвосты и пенный продукт 2, поступающий на первую контрольную флотацию, где его разделяют на камерный продукт и пенный продукт, который уходит в хвосты. Объединенные подрешетные продукты операций тонкого гидравлического грохочения разделяют на мокрой магнитной сепарации на немагнитную фракцию, которая уходит в слив первой классификации в гидроциклонах, и магнитную фракцию, которую подвергают второй основной флотации и выделяют на ней камерный продукт и пенный продукт, последний поступает на вторую контрольную флотацию, где ее пенный продукт выводят в хвосты, а камерный продукт объединяют с камерными продуктами второй основной и первой контрольной флотаций - получают концентрат 2. Технический результат - получение магнетитовых концентратов повышенного качества из трудной по обогатимости руды с повышенным содержанием магнетита. 1 ил., 1 табл.

Способ производства магнетитовых концентратов повышенного качества, включающий тонкое гидравлическое грохочение, мокрую магнитную сепарацию, классификацию, отличающийся тем, что осуществляют дополнительную операцию тонкого гидравлического грохочения, объединяют надрешетные продукты операций тонкого гидравлического грохочения, которые подвергают первой классификации в гидроциклонах, пески которой доизмельчают и вместе с ее сливом направляют на вторую классификацию в гидроциклонах, пески последней направляют на доизмельчение с песками первой классификации в гидроциклонах, а слив при помощи мокрой магнитной сепарации разделяют на немагнитную фракцию, которая уходит в хвосты и на магнитную фракцию, которую подвергают первой основной флотации и выделяют на ней камерный продукт - концентрат 1, пенный продукт 1 - выводят в хвосты и пенный продукт 2, поступающий на первую контрольную флотацию, где его разделяют на камерный продукт и пенный продукт, который уходит в хвосты; объединенные подрешетные продукты операций тонкого гидравлического грохочения разделяют на мокрой магнитной сепарации на немагнитную фракцию, которая уходит в слив первой классификации в гидроциклонах, и магнитную фракцию, которую подвергают второй основной флотации и выделяют на ней камерный продукт и пенный продукт, последний поступает на вторую контрольную флотацию, где ее пенный продукт выводят в хвосты, а камерный продукт объединяют с камерными продуктами второй основной и первой контрольной флотаций - получают концентрат 2.