Способ получения магнетитовых концентратов для производства окатышей для металлизации обычного и премиального качества Российский патент 2024 года по МПК B03B7/00 B03D1/02 

Изобретение относится к технологии обогащения полезных ископаемых методом обратной катионной флотации и может быть использовано при флотации измельченных железистых кварцитов для снижения содержания диоксида кремния и повышения качества по содержанию железа общего при максимальном его извлечении.

Одним из популярных и наиболее доступных способов переработки тонко вкрапленных железистых кварцитов является магнитная сепарация. Однако существует ряд недостатков магнитного обогащения для тонко вкрапленных руд: низкая контрастность магнитных свойств рудных и нерудных минералов вследствие наличия большого количества сростков при грубом измельчении руды; слабая селективность магнитного обогащения для удаления диоксида кремния при тонком измельчении руды; нестабильность процесса из-за изменчивости вещественного состава и вкрапленности железистых кварцитов.

В АО «Лебединский ГОК» из железистых кварцитов магнитными методами производят рядовой концентрат с массовой долей железа общего от 68,2% до 68,6%, диоксида кремния от 5,0% до 4,5%. Дополнительно предусмотрена доводка части рядового концентрата путем его доизмельчения и обогащения магнитными методами. Максимальное значение по качеству при дообогащении рядового концентрата магнитными методами достигает 70,0-70,4% по железу общему и 2,7-2,5% по диоксиду кремния. Сложившиеся тенденции в металлургии направлены на постепенный переход от доменной плавки к прямому восстановлению железа с получением горячебрикетированного железа. Необходимость получения концентратов для производства окатышей для металлизации обусловлена потребностью металлургов в переходе к современным экономически и экологически эффективным способам производства стали, каким является технология прямого восстановления железа, для которых требуются окатыши с высоким содержанием металла и низким содержанием кремния.

Использование метода обратной катионной флотации для доводки железорудных концентратов является актуальным и селективным способом, позволяющим получать товарные концентраты с высоким извлечением железа, позволит повысить качество железорудной продукции при подготовке железных руд к металлургической переработке, обеспечит получение концентратов с качественными характеристиками не ниже 70,8% по содержанию железа и не выше 1,52% содержания по диоксиду кремния, пригодными для производства окатышей для металлизации обычного (до 2,0% содержания диоксида кремния) и премиального (до 1,5% содержания диоксида кремния) качества, которые пользуются повышенным спросом на рынке.

Наиболее актуальными вопросами при флотационной доводке железорудных концентратов является стабилизация процесса флотации с получением высококачественных концентратов с качественными характеристиками не ниже 70,8% по содержанию железа и не выше 1,52% содержания по диоксиду кремния, пригодными для производства окатышей для металлизации обычного (до 2,0% содержания диоксида кремния) или премиального (до 1,5% содержания диоксида кремния) качества, при этом требуется обеспечить стабильное получение качественных показателей для минимизации потерь железа с отвальными хвостами для достижения максимального извлечения железа. Например, для получения окатышей для металлизации обычного (до 2,0% содержания диоксида кремния) качества требуется получение высококачественных магнетитовых концентратов с содержанием железа общего 70,8%, диоксида кремния не более 1,52%, при этом снижение содержания железа и повышение содержания кремния приведет к выпуску бракованной продукции металлургического передела (окатышей), а повышение содержания железа/снижение содержания кремния более чем на 0,2-0,3% приведет к неоправданным потерям извлечения железа в хвостах в обогатительном переделе. Аналогичная ситуация происходит и при получении концентратов с содержанием железа 71,4%, диоксида кремния 0,9% для получения окатышей для металлизации премиального качества (до 1,5% содержания диоксида кремния).

Известен способ флотационной доводки магнетитовых концентратов, включающий измельчение, кондиционирование пульпы с катионным собирателем и последующую основную обратную флотацию, при этом полученный пенный продукт основной обратной флотации поступает в доводочный цикл, включающий операции доизмельчения, сгущения, обработку продукта модификаторами и доводочную флотацию, камерный продукт которой объединяют с камерным продуктом основной флотации с получением объединенного флотационного магнетитового концентрата (RU, патент №2365425, кл. B03D 1/02, 2007 г.).

Известен способ повышения эффективности производства железорудных концентратов, предусматривающий кондиционирование пульпы железорудных концентратов с депрессором, катионным собирателем и регулятором среды, последующую флотацию силикатных минералов в основной флотации, камерный продукт которой подвергают контрольной флотации с получением конечного низкокремнеземистого железорудного концентрата высокого качества в камерном продукте и пенного продукта, который совместно с пенным продуктом основной флотации направляют на перечистную флотацию с получением пенного и камерного продуктов, камерный продукт перечистной флотации направляют на доводочную операцию, предусматривающую обесшламливание и магнитную сепарацию с получением товарного концентрата промышленного качества и хвостов, а пенный продукт перечистной флотации подвергают дополнительной доводочной операции, предусматривающую доизмельчение, классификацию и магнитную сепарацию, с получением концентрата и хвостов (RU, патент №2443474, кл. B03D 1/00, B03В7/00, 2010 г.). Указанный способ принимаем за прототип.

Недостатками известных способов являются низкое качество по содержанию железа, высокое по кремнию получаемых концентратов с низким извлечением полезного компонента вследствие высоких его значений в пенном продукте - хвостах флотации. Высокая сложность, трудоемкость и энергоемкость технологической схемы ввиду применения дополнительных операций подготовки, измельчения, обогащения. Дополнительные потери, связанные с переизмельчением продуктов.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении качества железорудного концентрата до уровня и пригодности его для производства окатышей для металлизации обычного или премиального качества, стабилизации процесса флотации для получения качественных показателей, минимизация потерь железа с отвальными хвостами для достижения максимального извлечения железа 97,0% без дополнительных подготовительных операций.

Предлагаемый способ получения магнетитовых концентратов для производства окатышей для металлизации обычного и премиального качества может использоваться на горно-обогатительных комбинатах при производстве флотационных железорудных концентратов.

Указанный технический результат достигается реализацией способа получения магнетитовых концентратов, для производства окатышей для металлизации обычного и премиального качества, включающем кондиционирование пульпы железорудных концентратов с депрессором, катионным собирателем и регулятором среды, последующую основную обратную флотацию, проводимую в пневмомеханических флотомашинах, с получением пенного и камерного продуктов, пенный продукт основной флотации подается на кондиционирование с депрессором, катионным собирателем и регулятором среды и последующую первую перечистную операцию, проводимую в пневмомеханических флотомашинах, причем качественные показатели и выход камерного продукта, который поступает на объединение с камерным продуктом основной флотации, регулируются в процессе так, чтобы поддерживать уровень качества в объединенном конечном концентрате в заданном диапазоне (например 70,8% по содержанию железа общего, 1,52% по содержанию диоксида кремния), а пенный продукт направляется на вторую перечистную флотацию, причем проводится данная операция в флотомашинах колонного типа с использованием минимум двух машин на которой получается промпродукт, поступающий в смешение с рядовым концентратом, получаемым на Лебединском ГОКе по магнитной технологии, и обедненная пена, являющаяся отвальными хвостами. В качестве катионного собирателя применяют алифатический аминоэфир 5-10% концентрации, смесь аминов и диаминоэфиров или смесь алкиловых эфироаминов и диаминов, в качестве депрессора железорудных минералов используют гидролизованный декстрин желтый или палевый в виде смеси декстрина и щелочи при соотношении 4:1, 5-10% раствор, в качестве регулятора среды используют раствор 5-10% щелочи, а флотацию проводят при значении pH пульпы, равном 9,8.

Отличительные особенности предложенного способа получения магнетитовых концентратов для производства окатышей для металлизации обычного и премиального качества заключаются в использовании в схеме комбинации флотомашин разного типа (пневмомеханические в основной и первой перечистной флотации, колонного типа во второй перечистной флотации). Пневмомеханические машины обеспечивают высокую производительность, получение требуемого уровня качества и удаление диоксида кремния, машины колонного типа обеспечивают высокую селективность разделения для удаления диоксида кремния во второй перечистной флотации и, как результат, максимальное извлечение железа в камерный продукт и минимальное содержание железа в пенном продукте. Данное решение позволяет исключить дополнительные подготовительные операции, необходимость доизмельчения продуктов. Возможность производства флотоконцентрата, пригодного для производства окатышей для металлизации обычного и премиального качества, в диапазоне значений качества концентратов по железу общему от 70,8% до 71,4%; по диоксиду кремния от 1,52% до 0,90% обеспечивается поддержанием в операции основной флотации режима с получением максимального качества, а регулировка требуемого значения поддерживаемого качества конечного концентрата (например 70,8% по содержанию железа общего, 1,52% по содержанию диоксида кремния), формируемого из камерных продуктов основной и первой перечистной флотации, производится за счет регулировки качественно-количественных характеристик камерного продукта, получаемого на первой перечистной флотации. В связи с тем, что выход камерного продукта основной флотации более чем в 12-15 раз выше выхода камерного продукта перечистной флотации, регулировка качественных показателей конечного флотоконцентрата, пригодного для производства окатышей для металлизации обычного и премиального качества происходит более плавно, позволяя поддерживать заданное значение и, соответственно, не иметь потерь извлечения железа, связанных с необходимостью перестраховки по качеству во избежание получения брака. Использование двух единиц оборудования небольшой мощности во второй перечистной флотации и применение машин колонного типа позволяет работать либо одной машиной, либо двумя в требуемом диапазоне производительности по питанию, реагентных режимов, времени флотации, варьировать выход и качество камерного продукта и поддерживать потери в сбросовом продукте на стабильно низком уровне не выше 26% по содержанию железа общего. Например, при работе схемы на получение качества по железу 71,4%, диоксида кремния 0,90%, выход флотоконцентрата составит около 92,8%, соответственно питание второй перечистной флотации составит 7,2% по выходу от исходного питания схемы и для получения требуемого уровня железа в хвостах флотации потребуется работа двух колонных машин с определенным временем флотации. При переходе на иное качество концентрата, например 70,8% или изменении качества питания схемы, выход питания второй перечистной флотации может снизиться до 4,5% и потребуется меньший фронт флотации (одна флотомашина колонного типа) с увеличением или уменьшением времени флотации. Таким образом использование двух единиц оборудования небольшой мощности во второй перечистной флотации и применение машин колонного типа позволят минимизировать потери со сбросовым пенным продуктом (хвосты флотации) до уровня 26,0% по содержанию железа и стабилизировать качество промпродукта на требуемом уровне 53,8-54,4% содержания железа. Разработанная технологическая схема имеет перспективы использования для удаления иных вредных примесей (оксиды щелочных металлов, сера и др.) из подаваемого питания при использовании комплексных реагентов собирателей.

Изобретение - способ получения магнетитовых концентратов для производства окатышей для металлизации иллюстрируется схемой, представленной на фиг. 1.

Перед флотацией железистые кварциты Лебединского месторождения подвергаются измельчению, магнитной сепарации, классификации, обесшламливанию с получением рядового концентрата (массовая доля железа общего 68,6%, диоксида кремния - 4,5%). Часть рядового концентрата поступает на дообогащение. Дообогащенный концентрат производится по технологии магнитного обогащения с предварительным измельчением в до крупности 97-98% контрольного класса крупности минус 0,045 мм и получением дообогащенного железорудного концентрат с массовой долей железа общего 70,0% и диоксида кремния - 2,7%.

Предлагаемая технологическая схема обеспечивает получение магнетитовых концентратов для производства окатышей для металлизации методом флотации. Исходным питанием технологической схемы является дообогащенный железорудный концентрат с массовой долей железа общего 70,0% и диоксида кремния - 2,7% или смесь рядового и дообогащенного концентратов в соотношении до 20/80% (рядовой/дообогащенный). Таким образом, предложенная схема обеспечит получение магнетитовых концентратов для производства окатышей для металлизации с заданным качеством по содержанию железа общего / диоксида кремния 70,8/1,5% или 71,4/0,9% или любым промежуточным для производства окатышей для металлизации обычного и премиального качества методом флотации в диапазоне качественных характеристик питания по массовой доле железа общего от 69,5% до 70,0%.

Технологическая схема предусматривает флотационное обогащение и включает в себя основную и две перечистные флотации.

Реагенты для использования в технологической схеме подготавливаются в реагентном хозяйстве флотационного отделения. Гидролизованый декстрин кукурузный желтый или палевый представляет собой декстрин кукурузный желтый или палевый гидролизованный щелочью (едкий натр) при соотношении 4:1 и дальнейшее разбавление водой до 5-10% концентрации, а регулятор среды - 5-10% водный раствор щелочи - едкого натра, катионный собиратель (алифатический аминоэфир, смесь аминов и диаминоэфиров или смесь алкиловых эфироаминов и диаминов) разбавляется с водой до 5-10% концентрации.

Исходное питание подается в операцию агитации пульпы исходных железорудных концентратов с депрессором и регулятором среды в первый контактный чан, далее самотеком перетекает во второй контактный чан, где происходит агитация пульпы с катионным собирателем и самотеком поступает в основную флотацию. В основной флотации предусмотрена установка пневмомеханических флотомашин. Реагентный режим основной флотации подобран для получения камерного продукта с качественными показателями на уровне 71,3-71,4% содержания железа общего и 0,9-0,8% содержания диоксида кремния соответственно, что превосходит показатели концентрата необходимого для производства окатышей для металлизации обычного или премиального качества. Пенный продукт основной флотации направляется на агитацию с депрессором и регулятором среды в контактный чан, далее самотеком перетекает следующий контактный чан, где происходит агитация пульпы с катионным собирателем и самотеком поступает в первую перечистную флотацию, которая также проводится в пневмомеханических флотационных машинах. Режим работы первой перечистной флотации настроен таким образом, чтобы получать качественно-количественные показатели камерного продукта, идущего в смесь с камерным продуктом основной флотации с показателями, обеспечивающими получение объединенного концентрата (содержание железа общего / диоксида кремния 70,8/1,52% или 71,4/0,9%) для производства окатышей для металлизации обычного или премиального качества. Пенный продукт первой перечистной флотации направляется на агитацию с депрессором и регулятором среды в контактный чан, далее самотеком перетекает в следующий контактный чан, где происходит агитация пульпы с катионным собирателем и далее поступает во вторую перечистную флотацию, в которой применяются флотомашины колонного типа с обеспечением диапазона фронта флотации за счет установки минимум двух единиц оборудования небольшой мощности, которые обеспечивают при различной производительности по питанию высокую селективность процесса и получение обедненного пенного продукта - отвальных хвостов. Камерный продукт второй перечистной флотации является промпродуктом, который поступает в смешение с рядовым концентратом, получаемым на Лебединском ГОКе.

Основную флотацию проводят в пневмомеханических машинах при следующем реагентном режиме:

агитация 1 (с депрессором и регулятором среды) - 4-5 минут;

агитация 2 (с собирателем) -4-5 минут;

время проведения основной флотации - 12-13 минут;
расход депрессора - 450-600 г на одну тонну питания операции;
расход собирателя - 40-60 г на одну тонну питания флотации;
расход регулятора среды - 200-250 г на одну тонну питания флотации

Первую перечистную флотацию проводят в пневмомеханических машинах при следующем реагентном режиме:

агитация 1 (с депрессором и регулятором среды) - 3-4 минут;

агитация 2 (с собирателем) -3-4 минут;

время проведения первой перечистной флотации - 17-18 минут;
расход депрессора - 450-650 г на одну тонну питания операции;
расход собирателя - 10-20 г на одну тонну питания флотации;
расход регулятора среды - 50-100 г на одну тонну питания флотации.

Вторую перечистную флотацию проводят в машинах колонного типа при следующем реагентном режиме:

агитация 1 (с депрессором и регулятором среды) - 3-4 минут;

агитация 2 (с собирателем) -3-4 минут;

время проведения второй перечистной флотации -в зависимости от фронта флотации
расход депрессора - 450-650 г на одну тонну питания операции;
расход собирателя - 10-20 г на одну тонну питания флотации;
расход регулятора среды - 50-100 г на одну тонну питания флотации.

Данное изобретение обеспечивает получение концентрата, необходимого для производства окатышей для металлизации обычного или премиального качества с увеличением извлечения железа в концентраты до уровня 95,1-97,0%, получением промпродукта, вовлекаемого в производство рядового концентрата Лебединского ГОКа с содержанием железа 53,8-54,4%, и снижение потерь железа в хвостах флотации до уровня не более 0,6% по извлечению железа, при содержании железа в хвостах не более 26%.

По представленной схеме способа получения магнетитовых концентратов для производства окатышей для металлизации обычного и премиального качества будут получены продукты со следующими качественными характеристиками:

- железорудный флотационный концентрат с содержанием железа общего 70,8-71,4%, диоксида кремния - 1,50-0,90% при извлечении железа 95,1-97,0%. Выход составит 92,8-95,5%;

- флотационный промпродукт с содержанием железа общего 53,8-54,4%. Предусмотрены два варианта использования промпродукта: а) на подшихтовку к рядовому концентрату с содержанием железа общего 68,2% с дальнейшей отгрузкой потребителям; б) на доизмельчение и доводку в цехе обогащения.

Отходами флотационного обогащения являются хвосты флотации с содержанием железа общего не выше 26,0%, диоксида кремния не менее- 62,5%. Выход хвостов составит не выше 1,5%.

Максимальное извлечение ценного компонента (железа) в концентрат и промпродукт, а, следовательно, и низкий выход отходов флотационного обогащения обеспечивается применением во второй перечистной флотации флотомашин колонного типа с вариативностью фронта флотации, поддержанием требуемого диапазона качественно-количественных показателей конечного флотоконцентрата.

Предложенная схема флотационного обогащения позволит значительно повысить качество производимого железорудного концентрата: увеличить массовую долю железа общего до 71,4%, снизить массовую долю диоксида кремния до 0,9%. Схема позволяет производить концентрат в диапазоне качественных характеристик от 70,8% до 71,4% по железу общему, от 1,52% до 0,9% по диоксиду кремния. В таблице 1 приведен запланированный и подтвержденный пример технологического баланса продуктов при производстве концентрата для получения окатышей для металлизации обычного качества.

Таблица 1 - Баланс продуктов при производстве концентрата для получения окатышей обычного качества.

Наименование продукта Выход продукта,% Массовая доля железа общего ,% Массовая доля диоксида кремния,% Извлечение железа,% Поступает Рядовой железорудный концентрат 20 68,5 4,2 19,7 Дообогащенный железорудный концентрат 80 70 2,7 80,3 ИТОГО: 100 69,7 3 100 Выходит Концентрат для окатышей 95,5 70,8 1,52 97,0 Промпродукт 3,2 54,4 21,8 2,5 Суммарный железорудный продукт 98,7 70,3 2,2 99,5 Хвосты 1,3 26 62,5 0,5 ИТОГО: 100 69,7 3,0 100

Товарный концентрат полностью соответствует повышенным требованиям потребителей металлургических переделов, пригоден для производства окатышей для металлизации, которые пользуются повышенным спросом на рынке.

Применение данной технологической схемы и приемов ведения процесса для доводки железорудных концентратов при помощи флотации позволит получить премиальное качество по содержанию железа общего и диоксида кремния без дополнительных операций доизмельчения. Применение в основной и перечистной флотации пневмомеханических флотомашин, а во второй перечистной флотации флотомашин колонного типа обеспечит максимальное извлечение ценного компонента (железа), а, следовательно, и низкий выход отходов флотационного обогащения.

Предлагаемые решения имеют перспективу по удалению иных вредных примесей (оксиды щелочных металлов, сера и др.) при использовании комплексных реагентов собирателей.

Предлагаемые решения обеспечат снижение расходов энергетических и материальных ресурсов, следовательно, окажет положительное влияние на себестоимость выпускаемой продукции.

Предложенное изобретение относится к технологии обогащения полезных ископаемых методом обратной катионной флотации и может быть использовано при флотации измельченных железистых кварцитов для снижения содержания диоксида кремния и повышения качества по содержанию железа общего при максимальном его извлечении. Способ получения магнетитовых концентратов для производства окатышей для металлизации включает агитацию пульпы с флотационными реагентами, последующую основную флотацию в пневмомеханических флотомашинах с получением пенного и камерного продуктов, направление пенного продукта основной флотации на агитацию в присутствии флотационных реагентов и на последующую перечестную флотацию в пневмомеханических флотомашинах с получением пенного и камерного продуктов, объединение камерных продуктов основной и первой перечистной флотаций с получением флотоконцентрата, агитацию пенного продукта первой перечистной флотации в присутствии флотационных реагентов и направление его на вторую перечистную флотацию во флотомашинах колонного типа с получением промпродукта и хвостов флотации. Агитацию пульпы перед основной и перечистными флотациями осуществляют вначале в присутствии флотационных реагентов-депрессора и регулятора, а затем в присутствии катионного собирателя. Агитации перед основной флотацией осуществляют в течении 4-5 минут, а перед первой и второй перечистными флотациями в течение 3-4 минут. Основную флотацию проводят в течение 12-13 минут при следующем реагентном режиме: расход депрессора - 450-600 г на одну тонну питания флотации; расход катионного собирателя - 40-60 г на одну тонну питания флотации; расход регулятора среды - 200-250 г на одну тонну питания флотации. Перечистные операции проводят при следующем реагентном режиме: расход депрессора - 450-650 г на одну тонну питания флотации; расход катионного собирателя - 10-20 г на одну тонну питания флотации; расход регулятора среды - 50-100 г на одну тонну питания флотации. В основной и перечистной флотации получают объединенный флотоконцентрат с показателями качества по общему железу в диапазоне от 70,8% до 71,4%, по диоксиду кремния от 1,52% до 0,90%. Технический результат - повышение качества железорудного концентрата, минимизация потерь железа с отвальными хвостами для достижения максимального извлечения железа 97,0% без дополнительных подготовительных операций. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ получения магнетитовых концентратов для производства окатышей для металлизации, включающий агитацию пульпы с флотационными реагентами, последующую основную флотацию в пневмомеханических флотомашинах с получением пенного и камерного продуктов, направление пенного продукта основной флотации на агитацию в присутствии флотационных реагентов и на последующую перечестную флотацию в пневмомеханических флотомашинах с получением пенного и камерного продуктов, объединение камерных продуктов основной и первой перечистной флотаций с получением флотоконцентрата, агитацию пенного продукта первой перечистной флотации в присутствии флотационных реагентов и направление его на вторую перечистную флотацию во флотомашинах колонного типа с получением промпродукта и хвостов флотации, отличающийся тем, что агитацию пульпы перед основной и перечистными флотациями осуществляют вначале в присутствии флотационных реагентов-депрессора и регулятора, а затем в присутствии катионного собирателя, причем агитации перед основной флотацией осуществляют в течение 4-5 минут, а перед первой и второй перечистными флотациями в течение 3-4 минут, при этом основную флотацию проводят в течение 12-13 минут при следующем реагентном режиме: расход депрессора - 450-600 г на одну тонну питания флотации; расход катионного собирателя - 40-60 г на одну тонну питания флотации; расход регулятора среды - 200-250 г на одну тонну питания флотации, а перечистные операции проводят при следующем реагентном режиме: расход депрессора - 450-650 г на одну тонну питания флотации; расход катионного собирателя - 10-20 г на одну тонну питания флотации; расход регулятора среды - 50-100 г на одну тонну питания флотации, причем в основной и перечистной флотации получают объединенный флотоконцентрат с показателями качества по общему железу в диапазоне от 70,8% до 71,4%, по диоксиду кремния от 1,52% до 0,90%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве депрессора используют гидролизованный декстрин кукурузный желтый или палевый в виде смеси декстрина и щелочи при соотношении 4:1, разбавленный водой до 5-10% концентрации.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катионного собирателя используют алифатический аминоэфир, смесь аминов и диаминоэфиров или смесь алкиловых эфироаминов и диаминов, разбавленных с водой до 5-10% концентрации.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве регулятора среды используют 5-10% водный раствор щелочи - едкого натра.