СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ СЛАБОМАГНИТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД Российский патент 2023 года по МПК B03B7/00 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых, например, слабомагнитных железных руд различного состава.

Известен способ мокрого магнитного обогащения слабомагнитных тонковкрапленных железных руд, (патент РФ № 2123389, опубликовано 20.12.1998), включающий измельчение дробленой исходной руды, классификацию измельченного продукта в гидроциклонах, магнитную гидросепарацию измельченной руды, в которую добавляют сильномагнитные частицы, при этом в измельченной исходной руде поддерживают концентрацию сильномагнитных магнетитовых частиц, достаточную для флокуляции ими слабомагнитных частиц, при этом магнитную гидросепарацию осуществляют через щелевые магнитные системы с пересечением частицами магнитных силовых линий для подмагничивания слабомагнитных частиц руды.

Основные недостатки способа в низкой эффективности разделения руды из-за недостаточного намагничивания слабомагнитных частиц, вносимыми магнетитовыми частицами, а также необходимость внесения дополнительно этих магнетитовых частиц.

Известен способ обогащения железных руд сложного вещественного состава (патент РФ № 2432207, опубл. 27.10.2011), который включает измельчение исходного материала, его классификацию на тонкую и крупную фракции, измельчение крупной фракции, обесшламливание и магнитную сепарацию тонкой фракции с получением магнетитового концентрата и хвостов мокрой магнитной сепарации. Первоначально хвосты подвергают первичной гидравлической классификации в гидроциклонах с выделением крупных фракций песков и тонких фракций слива, затем тонкие фракции слива первичной гидравлической классификации подвергают вторичной гидравлической классификации в гидроциклонах в одну или несколько стадий с выделением тонких фракций слива и воды в хвосты, а крупные фракции сгущенных песков подвергают контрольной гидравлической классификации в одну или несколько стадий с направлением тонких фракций слива и воды в хвосты. Пески первичной и контрольной гидравлической классификации подвергают механической классификации на просеивающих поверхностях высокочастотных вибрационных грохотах в режиме виброкипения и сегрегации минеральных фракций по объемной плотности и крупности с повышением массовой доли железа общего в подрешетном продукте, при этом надрешетные продукты механической классификации песков первичной и контрольной гидравлической классификации направляют в хвосты, а подрешетные продукты объединяют, усредняют в режиме перемешивания и направляют на флотацию или подвергают разделению на винтовых сепараторах с получением гематитового концентрата и хвостов.

Основные недостатки способа в сравнительно низкой эффективности разделения особенно в случае обогащения мелковкрапленных материалов, разделяемые компоненты которых слабо различаются по плотности и по удельной магнитной восприимчивости.

Известен способ обогащения железных руд (патент РФ № 2500822, опубл. 10.12.2013), который 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.

Основные недостатки способа в сравнительно низкой эффективности разделения особенно в случае обогащения мелковкрапленных материалов, разделяемые компоненты которых слабо различаются по плотности и по удельной магнитной восприимчивости.

Известен способ получения магнетитового концентрата (патент РФ № 2535722, опубл. 20.12.2014), предусматривающий классификацию, доизмельчение, магнитную сепарацию и магнитную дешламацию с получением магнетитового концентрата и отвальных хвостов, перед доизмельчением рядового магнетитового концентрата осуществляют его предварительную подготовку путем уплотнения и дезактивации, магнитно-гравитационное концентрирование в восходящем потоке и электромагнитном поле с получением отвальных хвостов и чернового концентрата и классификацию чернового концентрата на крупный и тонкий продукты, при этом крупный продукт доизмельчают перед объединением с тонким с последующей дешламацией и магнитной сепарацией.

Основные недостатки способа в сравнительно низкой производительности процесса и эффективности разделения особенно в случае обогащения мелковкрапленных материалов, разделяемые компоненты которых слабо различаются по плотности и по удельной восприимчивости.

Известен способ обогащения железных руд (патент РФ № 2773491, опубл. 06.06.2022), принятый за прототип, в котором руду, измельчают, производят обработку пульпы катионным реагентом-собирателем Flotigam EDA при расходе от 100 до 300 г/т и депрессором, в качестве которого используют декстрин при расходе от 150 до 250 г/т, время обработки от 3 до 7 минут, затем пульпу аэрируют и подают под давлением по касательной относительно внутренних стенок корпуса гидроциклона, в котором осуществляют магнитно-гравитационное концентрирование и флотацию с получением железного концентрата и хвостов, при этом в питающем патрубке гидроциклона пульпу намагничивают постоянным магнитным полем с последовательно увеличивающейся от 0 до 0,1 Тл индукцией.

Основные недостатки способа в сравнительно низкой эффективности разделения особенно в случае обогащения мелковкрапленных материалов, разделяемые компоненты которых слабо различаются по плотности и по удельной магнитной восприимчивости.

Техническим результатом является повышение эффективности разделения слабомагнитных железных руд.

Технический результат достигается тем, что обработку пульпы производят катионным реагентом-собирателем Lilaflot, при расходе от 80 до 320 г/т и депрессором, в качестве которого используют крахмал при расходе от 130 до 270 г/т, затем пульпу аэрируют и подают под давлением в коротко-конусный гидроциклон, с изменяемым от 10º до 120º углом конусности, с получением слива, который направляют в отвал, и чернового железного концентрата, который направляют на концентрационный стол с рифлями, которые выполнены с возможностью изменения высоты из постоянных магнитов, с одновременным изменением индукции от 0,1 Тл до 0,4 Тл, при этом осуществляют постоянное регулирование расхода смывной воды на стол, через видеокамеру, которую устанавливают на кронштейне и соединяют через провода с контроллером и рабочей станцией, видеокамера непрерывно передает информацию на контролер, который производит сравнение текущего значения цветности пульпы с заданным, и в случае изменения посылает сигнал на насос для увеличения или уменьшения расхода воды, а изменение высоты рифлей проводят при получении данных о крупности обогащаемого материала, от рабочей станции на контролер, который дает команду на увеличение или уменьшение высоты рифлей, на которых образуется слой из сильномагнитных минералов и намола шаров мельницы, при этом слой препятствует смыву наиболее мелких магнитных частиц в хвосты, в результате получают железный концентрат, который является конечным продуктом и хвосты, которые направляют в отвал.

Способ осуществляется следующим образом. Исходное сырье подвергают мокрому измельчению в шаровой мельнице до крупности от 0,5 до 1,5 мм, которое обеспечивает достаточно полное раскрытие сростков минералов. Полученную пульпу обрабатывают в контактном чане катионным реагентом-собирателем Lilaflot, при расходе от 80 до 320 г/т и депрессором, в качестве которого используют крахмал, при расходе от 130 до 270 г/т. После реагентной обработки пульпу аэрируют и под давлением подают через питающий патрубок в коротко-конусный гидроциклон, с углом конусности, изменяющимся от 10 до 120º с получением удельно-легких частиц слива и удельно-тяжелых песков. Удельно-легкие частиц слива, которые представляют собой немагнитные частицы пустой породы, за счет реагентной обработки, приобретают гидрофобные свойства, закрепляются на пузырьках воздуха, уменьшая плотность агрегатов «частицы пустой породы – воздух», направляются в отвал. Различия в плотностях магнитных и немагнитных частиц дополнительно способствует повышению эффективности процесса разделения. Удельно-тяжелые пески, являются магнитными частицами и образуют черновой железный концентрат и направляются на концентрационный стол.

На концентрационном столе осуществляется непрерывное регулирование расхода смывной воды. Для этого над концентрационным столом на кронштейне установлена видеокамера, которая соединена через провода с контроллером, а затем с рабочей станцией. Видеокамера непрерывно передает информацию на контролер, который производит сравнение текущего значения цветности пульпы с заданным, и в случае изменения посылает сигнал на насос для увеличения или уменьшения расхода смывной воды для промывки. Рифли на концентрационном столе изготовлены из постоянных магнитов, а индукция на поверхности рифлей меняется в диапазоне от 0,1 до 0,4 Тл, за счет увеличения их высоты. Рифли соединены, через провода с контроллером, а затем с рабочей станцией. Высота рифлей пропорциональна крупности обогащаемого материала и может регулироваться от загрузки, к загрузке. На рабочей станции задаются данные о крупности обогащаемого материала, далее информация передается на контролер, который дает команду на увеличение или уменьшение высоты рифлей, а соответственно происходит изменение диапазонов индукции. На магнитных рифлях образуется слой, состоящий из сильномагнитных минералов, таких как магнит, обычно присутствующий, в небольших количествах, в слабомагнитных железных рудах. Также к рифлям намагничивается и намол шаров мельницы. Наличие подобного, слоя дополнительно препятствует смыву наиболее мелких магнитных частиц в хвосты, что в свою очередь повышает извлечение в концентрат. В результате получают железный концентрат, который является конечным продуктом способа и хвосты, которые направляют в отвал.

Способ поясняется следующими примерами.

Обогащению подвергалась окисленная железная руда одного из месторождений Курской магнитной аномалии с содержанием железа общего – 42,28 % и железа магнитного – 1,56 %.

Руда подвергалась мокрому измельчению в шаровой мельнице до крупности – 1 мм. Полученная пульпа в контактном чане обрабатывалась катионным реагентом-собирателем Lilaflot, и реагентом депрессором – крахмалом, в течении 5 минут. После реагентной обработки пульпа аэрировалась и под давлением подавалась в цилиндроконический коротконусный гидроциклон. Угол конусности менялся от 120º - у цилиндрической части, до 10º - у песковой насадки.

Влияние расхода реагента собирателя на результаты обогащения показано в таблице 1.

Таблица 1 – влияние расхода реагента собирателя на результаты обогащения.

№ опыта Расход собирателя, г/т Выход концентрата, % Содержание железа в концентрате, % Извлечение железа в концентрат, % 1 70 47,4 63,17 72,75 2 80 52,9 66,82 85,88 3 200 57,1 69,18 95,97 4 320 58,2 68,13 96,34 5 330 61,4 64,11 95,64

Как видно таблицы 1, уменьшение расхода реагента собирателя меньше 80 г/т ведет к снижению содержания и извлечения железа в концентрат. Увеличение расхода собирателя выше 320 г/т также ведет к снижению содержания железа в концентрате, а незначительный рост извлечения не «компенсирует» снижение его качества.

Влияние расхода реагента депрессора на результаты обогащения показано в таблице 2.

Таблица 2 – влияние расхода реагента депрессора на результаты обогащения.

№ опыта Расход депрессора, г/т Выход концентрата, % Содержание железа в концентрате, % Извлечение железа в концентрат, % 1 100 62,9 61,76 94,38 2 130 58,1 66,89 94,42 3 200 56,8 69,11 95,37 4 270 55,9 69,12 93,87 5 290 53,7 69,12 90,18

Как видно из результатов таблицы 2, уменьшение расхода реагента депрессора ниже 130 г/т ведет к существенному снижению содержания железа в концентрате. Увеличение расхода депрессора больше 270 г/т ведет к снижению извлечения железа в концентрат практически без роста содержания железа в концентрате.

Влияние величины магнитной индукции на поверхностях рифлей стола на результаты обогащения показано в таблице 3.

Таблица 3 – влияние величины магнитной индукции на результаты обогащения

№ Индукция на верхней рифле, Тл Индукция на нижней рифле, Тл Выход концентрата, % Содержание железа, % Извлечение железа, % 1 0,08 0,3 46,7 65,02 73,77 2 0,1 0,35 51,3 66,54 82,93 3 0,1 0,4 57,1 69,08 95,83 4 0,12 0,4 58,73 65,11 92,90 5 0,15 0,5 59,82 63,18 91,82

Как видно из результатов таблицы 3, выход магнитной индукции за пределы диапазона от 0,1 до 0,4 Тл ведет к снижению технологических показателей обогащения.

Влияние углов конусности в гидроциклоне приведены в таблице 4

Таблица 4 – влияние углов конусности в гидроциклоне на результаты обогащения.

№ Угол конусности у пескового отверстия, º Угол конусности у цилиндрической части, º Выход концентрата, % Содержание железа, % Извлечение железа, % 1 8 110 46,1 64,13 71,83 2 10 110 51,3 66,54 82,93 3 10 120 57,6 69,17 96,80 4 10 125 55,95 65,82 89,47 5 15 130 53,88 64,34 84,22

Как видно из результатов таблицы 4 выход углов конусности за пределы от 10 до 120º ухудшает технологические показатели обогащения.

Способ может быть использовано при обогащении слабомагнитных железных руд, например окисленных железистых кварцитов с получением концентратов, пригодных для использования в металлургической промышленности, в том числе и для процессов прямого восстановления железа.

Предложенное изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых, например слабомагнитных железных руд различного состава. Способ обогащения слабомагнитных железных руд включает измельчение, гравитационное концентрирование в движущемся потоке, обработку реагентами. Обработку пульпы производят катионным реагентом-собирателем Lilaflot при расходе от 80 до 320 г/т и депрессором, в качестве которого используют крахмал при расходе от 130 до 270 г/т, затем пульпу аэрируют и подают под давлением на гравитационное концентрирование в короткоконусный гидроциклон, с изменяемым от 10 до 120° углом конусности, с получением слива, который направляют в отвал, и чернового железного концентрата, который направляют на концентрационный стол. Последний выполняют с рифлями из постоянных магнитов, которые выполнены с возможностью изменения высоты и с одновременным изменением индукции от 0,1 до 0,4 Тл. При этом осуществляют постоянное регулирование расхода смывной воды на стол через видеокамеру, которую устанавливают на кронштейне и соединяют через провода с контроллером и рабочей станцией. Видеокамера непрерывно передает информацию на контроллер, который производит сравнение текущего значения цветности пульпы с заданным, и в случае изменения посылает сигнал на насос для увеличения или уменьшения расхода воды. Изменение высоты рифлей проводят при получении данных о крупности обогащаемого материала, от рабочей станции на контроллер, который дает команду на увеличение или уменьшение высоты рифлей, на которых образуется слой из сильномагнитных минералов и намола шаров мельницы. Указанный слой препятствует смыву наиболее мелких магнитных частиц в хвосты, в результате получают железный концентрат, который является конечным продуктом, и хвосты, которые направляют в отвал. Технический результат - повышение эффективности разделения слабомагнитных железных руд. 4 табл.

Способ обогащения слабомагнитных железных руд, включающий измельчение, гравитационное концентрирование в движущемся потоке, обработку реагентами, отличающийся тем, что обработку пульпы производят катионным реагентом-собирателем Lilaflot при расходе от 80 до 320 г/т и депрессором, в качестве которого используют крахмал при расходе от 130 до 270 г/т, затем пульпу аэрируют и подают под давлением на гравитационное концентрирование в короткоконусный гидроциклон, с изменяемым от 10 до 120° углом конусности, с получением слива, который направляют в отвал, и чернового железного концентрата, который направляют на концентрационный стол с рифлями, которые выполнены с возможностью изменения высоты из постоянных магнитов, с одновременным изменением индукции от 0,1 до 0,4 Тл, при этом осуществляют постоянное регулирование расхода смывной воды на стол через видеокамеру, которую устанавливают на кронштейне и соединяют через провода с контроллером и рабочей станцией, видеокамера непрерывно передает информацию на контроллер, который производит сравнение текущего значения цветности пульпы с заданным, и в случае изменения посылает сигнал на насос для увеличения или уменьшения расхода воды, а изменение высоты рифлей проводят при получении данных о крупности обогащаемого материала, от рабочей станции на контроллер, который дает команду на увеличение или уменьшение высоты рифлей, на которых образуется слой из сильномагнитных минералов и намола шаров мельницы, при этом слой препятствует смыву наиболее мелких магнитных частиц в хвосты, в результате получают железный концентрат, который является конечным продуктом, и хвосты, которые направляют в отвал.