СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КРЕМНИЯ И ЖЕЛЕЗА ИЗ ХВОСТОВ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД Российский патент 2024 года по МПК B03B7/00 B03D1/00 B03C1/00 C01B33/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Настоящее изобретение относится к области техники извлечения материала из хвостов железных руд и, в частности, к способу извлечения кремния и железа из хвостов железных руд.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[2] Основные компоненты в хвостах железных руд в районе Аньшань представляют собой кремний и железо. В случае процесса извлечения кремния и железа из хвостов железных руд, известном из уровня техники, обычно только чистота диоксида кремния (при этом чистота ниже 99,7%) рассматривается без учета размера зерна диоксида кремния, так что уровень размера зерна, полученный после смешивания продуктов в виде диоксида кремния крупной фракции и мелкой фракции друг с другом, является относительно низким, что не способствует последующему использованию с высокой добавленной стоимостью. Например, в патенте (CN108636591A) под названием «Способ извлечения кварца из хвостов железных руд», только чистота рассматривается без учета размера зерна. В еще одном примере в патенте (CN208308443A) под названием «Система для получения диоксида кремния высокой чистоты из хвостов железных руд», получают диоксид кремния с чистотой меньше чем 99,7%. В еще одном примере в патенте (CN104190533A) под названием «Способ извлечения кварца из хвостов железных руд и кварцевый минерал, полученный этим способом», полученный диоксид кремния имеет чистоту, которая меньше чем 99,7%. Чистота диоксида кремния, полученная согласно вышеуказанным патентам, составляет меньше чем 99,7%, и при этом не учитывается размер зерна диоксида кремния. Продукты в виде диоксида кремния, требуемые на рынке, представляют собой в основном крупнозернистый диоксид кремния (при этом чистота диоксида кремния составляет ≥99%, и размер зерна составляет ≥44) и микропорошковый диоксид кремния высокой чистоты (при этом чистота диоксида кремния составляет ≥99,9%, и размер зерна составляет ≤10). На сегодняшнем рынке с каждым годом увеличиваются запросы в отношении микропорошкового диоксида кремния высокой чистоты (диоксид кремния имеет чистоту более 99,9% и размер зерна менее 10 мкм), что особенно заметно в области изготовления чипов, но существующая технология извлечения только обеспечивает возможность получения диоксида кремния с наивысшей чистотой 99,7%, что не может лучше удовлетворять запросы рынка.

[3] Существующая технология извлечения кремния и железа из хвостов железных руд характеризуется низкой степенью извлечения кремния и высокими производственными затратами. Например, в патенте (CN208308443) под названием «Система для получения диоксида кремния высокой чистоты из хвостов железных руд» степень извлечения кремния достигает только 20%. Например, в патенте (CN108636591A) под названием «Способ извлечения кварца из хвостов железных руд» грубое разделение в сильном магнитном поле осуществляют в отношении хвостов железных руд с получением железного концентрата грубого разделения и кварцевого концентрата грубого разделения; кварцевый концентрат грубого разделения подвергают сортировке, измельчению, флотации, грубому разделению, осуществляемой несколько раз перечистной флотации, концентрированию в сильном магнитном поле и выщелачиванию с получением продукта в виде кварца со степенью более 99,7%; железный концентрат грубого разделения используют для извлечения железного концентрата, и в способе измельчение осуществляют для всех степеней зернистости, что увеличивает стоимость измельчения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[4] На основании указанных выше причин предложен способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд.

[5] Технические решения, используемые в настоящем изобретении, являются следующими:

[6] Способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд, содержащих компоненты кремния и железа, включающий следующие этапы:

[7] предварительную сортировку хвостов железных руд в отношении крупнозернистого продукта (размер зерна составляет ≥44 мкм) и мелкозернистого продукта (размер зерна составляет <44 мкм); выполнение первичного измельчения в отношении крупнозернистого продукта для повышения степени однократного разделения железных минералов и жильных минералов; последующее осуществление первичной сортировки с получением первичного крупнозернистого продукта (размер зерна составляет ≥44 мкм) и первичного мелкозернистого продукта (размер зерна составляет <44 мкм);

[8] обеспечение входа первичного крупнозернистого продукта в спиральный желоб для грубого разделения с получением концентрата грубого разделения (в настоящем изобретении продукты с более высоким содержанием железа называются «концентрат») и хвостов грубого разделения (в настоящем изобретении продукты с более низким содержанием железа называются «хвосты»); обеспечение входа концентрата грубого разделения в спиральный желоб для окончательной концентрации с получением концентрата после окончательной концентрации (выполнение обогащения железа) и хвостов после окончательной концентрации; и обеспечение входа хвостов грубого разделения в спиральный желоб для перечистной флотации с получением концентрата после перечистной флотации и хвостов после перечистной флотации (выполнение обогащения кремния);

[9] выполнение первичного разделения в слабом магнитном поле в отношении хвостов после перечистной флотации для удаления сильномагнитных железных минералов в хвостах после перечистной флотации с получением первого слабого концентрата и первых слабых хвостов; выполнение первичного разделения в сильном магнитном поле в отношении первых слабых хвостов для удаления большинства слабомагнитных железных минералов в первых слабых хвостах с получением первого сильного концентрата и первых сильных хвостов, при этом первичное разделение в слабом магнитном поле осуществляют перед первичным разделением в сильном магнитном поле для удаления сильномагнитной железной руды с предотвращением тем самым блокирования ящика со средой в разделении в сильном магнитном поле и обеспечением беспрепятственного осуществления разделения в сильном магнитном поле; выполнение флотации крупных зерен в отношении первых сильных хвостов с получением концентрата после флотации крупных зерен и хвостов после флотации крупных зерен; и обеспечение входа хвостов после флотации крупных зерен в устройство выщелачивания крупных зерен для дополнительного удаления примесей в продукте путем флотации и выщелачивания с получением продукта в виде крупнозернистого диоксида кремния, при этом чистота диоксида кремния в продукте в виде крупнозернистого диоксида кремния больше или равна 99% и размер зерна диоксида кремния в продукте в виде крупнозернистого диоксида кремния больше или равен 44 мкм;

[10] выполнение вторичного разделения в слабом магнитном поле в отношении мелкозернистого продукта, полученного после предварительной сортировки, и первичного мелкозернистого продукта, полученного после первичной сортировки, с получением второго слабого концентрата и вторых слабых хвостов; и выполнение вторичного разделения в сильном магнитном поле в отношении вторых слабых хвостов с получением второго сильного концентрата и вторых сильных хвостов;

[11] комбинирование второго слабого концентрата и концентрата после окончательной концентрации с последующим выполнением вторичного измельчения и сортировки с получением вторичного продукта; выполнение третичного разделения в слабом магнитном поле в отношении вторичного продукта с получением третьего слабого концентрата и третьих слабых хвостов; выполнение третичной операции в сильном магнитном поле в отношении третьих слабых хвостов с получением третьего сильного концентрата и третьих сильных хвостов; и выполнение флотации с извлечением железа в отношении смешанного магнитного концентрата, состоящего из третьего слабого концентрата и третьего сильного концентрата, с получением флотационного концентрата, при этом уровень содержания общего железа в флотационном концентрате больше или равен 64%;

[12] комбинирование вторых сильных хвостов и третьих сильных хвостов с последующим выполнением третичного измельчения и сортировки с получением третичного продукта; выполнение четвертичного разделения в сильном магнитном поле в отношении третичного продукта с получением четвертого сильного концентрата и четвертых сильных хвостов; выполнение флотации мелких зерен в отношении четвертых сильных хвостов с получением концентрата после флотации мелких зерен и хвостов после флотации мелких зерен; и обеспечение входа хвостов после флотации мелких зерен в устройство выщелачивания мелких зерен с получением микропорошкового продукта в виде диоксида кремния высокой чистоты, при этом чистота диоксида кремния в микропорошковом продукте в виде диоксида кремния высокой чистоты больше или равна 99,9% и размер зерна диоксида кремния в микропорошковом продукте в виде диоксида кремния высокой чистоты меньше или равен 10 мкм.

[13] Кроме того, хвосты после окончательной концентрации и концентрат после перечистной флотации комбинируют в промежуточный продукт для повторного разделения и возвращают на предварительную сортировку для повторного осуществления операции.

[14] Кроме того, в качестве устройства первичного измельчения применяют шаровую мельницу; измельчение в закрытом цикле применяют как во вторичном измельчении и сортировке, так и в третичном измельчении и сортировке, при этом в качестве устройства измельчения применяют башенную мельницу, а в качестве устройства сортировки применяют циклон; и в качестве измельчающей среды в третичном измельчении применяют керамический шар или керамический стержень.

[15] Кроме того, циклон и/или тонкое сито применяют в предварительной сортировке, при этом песочный осадок циклона и/или надрешетный продукт тонкого сита представляют собой крупнозернистый продукт, а верхний сливной продукт циклона и/или мелкий продукт тонкого сита представляют собой мелкозернистый продукт.

[16] Циклон и/или тонкое сито применяют в первичной сортировке, при этом песочный осадок циклона и/или надрешетный продукт тонкого сита представляют собой первичный крупнозернистый продукт, и верхний сливной продукт циклона и/или мелкий продукт тонкого сита представляют собой первичный мелкозернистый продукт.

[17] Кроме того, как устройство выщелачивания крупных зерен, так и устройство выщелачивания мелких зерен выполнены с возможностью поддержки ультразвука.

[18] Кроме того, высокоэффективный магнитный сепаратор с высокой плотностью магнитного потока, имеющий плотность магнитного потока 1500–3000 мТл, применяют в первичном разделении в сильном магнитном поле.

[19] Магнитный сепаратор с вертикальным кольцом и высокой плотностью магнитного потока, имеющий плотность магнитного потока 1000–1500 м, применяют во вторичном разделении в сильном магнитном поле и третичном разделении в сильном магнитном поле.

[20] Сверхпроводящий магнитный сепаратор с высокой плотностью магнитного потока, имеющий плотность магнитного потока 2000–5000 мТл, применяют в четвертичном разделении в сильном магнитном поле.

[21] Кроме того, в настоящем изобретении каждый этап флотации (флотация крупных зерен, флотация мелких зерен и флотация с извлечением железа) может состоять из грубого разделения, концентрация и многоэтапной перечистной флотации согласно свойствам руды.

[22] В каждом процессе согласно настоящему изобретению продукт с более высоким содержанием железа называется «концентрат», и продукт с более низким содержанием железа называется «хвосты».

[23] Хвосты железных руд в настоящем изобретении предварительно сортируют с получением мелкозернистого продукта с размером зерна <44 мкм и крупнозернистых продуктов с размером зерна ≥44 мкм. Крупнозернистый продукт подвергают первичному измельчению (с помощью шаровой мельницы) для улучшения степени однократного разделения железных минералов и жильных минералов, затем осуществляют первичную сортировку с получением первичного крупнозернистого продукта с размером зерна ≥44 мкм и первичного мелкозернистого продукта с размером зерна <44 мкм. Третичное измельчение и сортировку осуществляют в отношении мелкозернистого продукта и первичного мелкозернистого продукта с получением продукта с размером зерна ≤10 мкм. Продукт с размером зерна ≤10 мкм отделяют с получением микропорошкового продукта в виде диоксида кремния высокой чистоты. Первичный крупнозернистый продукт с размером зерна ≥44 мкм отделяют с получением продукта в виде крупнозернистого диоксида кремния. Кроме того, согласно настоящему изобретению также извлекают железные минералы во время извлечения продукта в виде крупнозернистого диоксида кремния и микропорошкового продукта в виде диоксида кремния высокой чистоты.

[24] Согласно настоящему изобретению в отношении извлечения микропорошкового продукта в виде диоксида кремния высокой чистоты, во-первых, после первичного разделения в слабом магнитном поле удаляют сильномагнитные железные минералы, затем большинство слабомагнитных железных минералов удаляют путем разделения в сильном магнитном поле с использованием вертикального кольца (вторичное разделение в сильном магнитном поле) и операции в сильном магнитном поле в условиях сверхпроводимости (четырехэтапное разделение в сильном магнитном поле), и, наконец, флотацию и выщелачивание применяют для дополнительного удаления примесей в продукте, так что чистота диоксида кремния может быть явно улучшена, и чистота диоксида кремния составляет ≥99,9%. Согласно настоящему изобретению в отношении извлечения продукта в виде крупнозернистого диоксида кремния выполняют первичное разделение в слабом магнитном поле и первичное разделение в сильном магнитном поле (эффективное разделение в магнитном поле с высокой плотностью магнитного потока), и затем выполняют флотацию и выщелачивание, и полученные продукты имеют чистоту ≥99%.

[25] В настоящем изобретении извлечение осуществляют в отношении хвостов железных руд, и размер зерна хвостов железных руд находится в диапазоне от 0 до 100 мкм, что экономит затраты на дробление и измельчение. В настоящем изобретении извлечение железных минералов обеспечивают из концентрата после окончательной концентрации и первого слабого концентрата, полученного в процессе извлечения продукта в виде крупнозернистого диоксида кремния, и второго слабого концентрата, полученного в процессе извлечения микропорошкового продукта в виде диоксида кремния высокой чистоты. Согласно настоящему изобретению третьи сильные хвосты, полученные во время извлечения железных минералов, используют в процессе извлечения микропорошкового продукта в виде диоксида кремния высокой чистоты. В процессе извлечения продукта в виде крупнозернистого диоксида кремния концентрат после перечистной флотации и хвосты после окончательной концентрации комбинируют и возвращают на предварительную сортировку для повторного осуществления операции. Согласно настоящему изобретению хвосты железных руд используют разумно и эффективно, так что степень извлечения диоксида кремния достигает 60%; кроме того, железные минералы эффективно извлекают с достижением эффективного и полного использования ресурсов.

[26] По сравнению с аналогами, известными из уровня техники, настоящее изобретение обладает следующими преимуществами:

[27] 1. Согласно настоящему изобретению может быть обеспечено извлечение с высокой добавленной стоимостью хвостов железных руд, при этом извлекают продукт в виде крупнозернистого диоксида кремния (при этом чистота диоксида кремния составляет ≥99% и размер зерна составляет ≥44), микропорошковый продукт в виде диоксида кремния высокой чистоты (при этом чистота диоксида кремния составляет ≥99,9% и размер зерна составляет ≤10) и железный концентрат (при этом уровень содержания общего железа составляет ≥64%), и степень извлечения диоксида кремния достигает 60%, чем обеспечивается эффективная разработка и использование ресурсов.

[28] 2. Разделение в слабом магнитном поле осуществляют сначала перед разделением в сильном магнитном поле, так что предотвращается блокирование в сильном магнитном поле; кроме того, содержание железа в сильномагнитной подаваемой руде уменьшается, и обеспечиваются благоприятные условия для получения диоксида кремния высокой чистоты. Комбинирование разделения в сильном магнитном поле и процесса флотации не только может эффективно уменьшить содержание железа в диоксиде кремния, но также может удалить другие немагнитный минералы.

[29] 3. Зернистое сырье с разными размерами зерна может быть получено из хвостов железных руд путем предварительной сортировки, так что объем измельчения в случае первичного измельчения уменьшается, и производственные затраты уменьшаются. Кроме того, степень разделения железных минералов и кварца увеличивается путем первичного измельчения, и измельченные материалы разделяются на первичный крупнозернистый продукт и первичный мелкозернистый продукт путем первичной сортировки. Таким образом, уровень размера зерна для последующего разделения уменьшается, и может быть получен лучший эффект разделения.

[30] 4. За счет большего размера зерна первичный крупнозернистый продукт подходит для подачи в спиральный желоб для разделения, так что стоимость разделения низкая и не возникает загрязнение. Промежуточный продукт для повторного разделения возвращают на предварительную сортировку для дополнительного расщепления сростков; кроме того, получают более крупнозернистые продукты, так что степень извлечения диоксида кремния может быть увеличена и стоимость измельчения уменьшается.

[31] 5. Измельчение в закрытом цикле используют в операции вторичного и третичного измельчения и сортировки, и устройство вторичного измельчения и устройство третичного измельчения представляют собой башенные мельницы, так что получают измельченные продукты с меньшим размером зерна. В качестве измельчающей среды для третичного измельчения применяют керамический шар, так что исключается ситуация, в которой из-за того, что железный шар или стальной шар используют как измельчающую среду, увеличивается содержание железа в продуктах в виде диоксида кремния.

[32] 6. Как устройство выщелачивания крупных зерен, так и устройство выщелачивания мелких зерен выполнены с возможностью поддержки ультразвука, так что используемое количество реагента может быть уменьшено и скорость выщелачивания может быть улучшена.

[33] Ввиду вышеуказанных причин настоящее изобретение может найти широкое применение в области извлечения из хвостов железных руд и других областях.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[34] Для более ясного объяснения технических решений в вариантах осуществления настоящего изобретения или аналогах, известных из уровня техники, ниже будут кратко рассмотрены графические материалы, которые необходимо использовать в вариантах осуществления или аналогах, известных из уровня техники. Разумеется, графические материалы, представленные ниже, представляют собой только некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, и средними специалистами в области техники на основании этих графических материалов могут быть получены другие графические материалы без приложения творческих усилий.

[35] На фиг. 1 представлена блок-схема способа извлечения кремния и железа из хвостов железных руд в одном варианте осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[36] Следует отметить, что варианты осуществления в настоящем изобретении и признаки в вариантах осуществления могут быть скомбинированы без противоречий. Настоящее изобретение будет описано подробно ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы в сочетании с вариантами осуществления.

[37] Чтобы сделать цели, технические решения и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения более очевидными, технические решения согласно настоящему изобретению будут ясно и полностью описаны ниже в сочетании с прилагаемыми графическими материалами в вариантах осуществления настоящего изобретения, и, разумеется, описанные варианты осуществления являются некоторыми, а не всеми вариантами осуществления настоящего изобретения. Нижеследующее описание по меньшей мере одного представленного в качестве примера варианта осуществления само по себе является лишь иллюстративным и ни в коем случае не предназначено для ограничения настоящего изобретения, его применения или использования. Все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники на основании вариантов осуществления настоящего изобретения без приложения творческих усилий, входят в объем защиты настоящего изобретения.

[38] Следует понимать, что термины, использованные в этом документе, предназначены только для описания конкретных вариантов осуществления и не предназначены для ограничения представленных в качестве примера вариантов осуществления настоящего изобретения. Как используется в этом документе, если из контекста явно не следует иное, употребление формы единственного числа также подразумевается как включающее форму множественного числа. Кроме того, также следует понимать, что слова «включать» и/или «содержать», использованные в этом описании, указывают признаки, этапы, операции, устройства, компоненты и/или их комбинации.

[39] Если конкретно не указано иное, относительное расположение компонентов и этапов, числовые выражения и числовые значения, указанные в этих вариантах осуществления, не ограничивают объем настоящего изобретения. Кроме того, следует четко понимать, что, для облегчения описания, размеры различных компонентов, показанных в прилагаемых графических материалах, не показаны согласно действительным пропорциональным отношениям. Технологии, способы и устройства, известные средним специалистам в соответствующих областях, могут не быть описаны подробно, но при необходимости такие технологии, способы и устройства следует рассматривать как часть описания для предоставления прав. Во всех примерах, показанных и рассмотренных в этом документе, любое конкретное значение следует рассматривать лишь как представленное в качестве примера, а не как ограничивающее. Следовательно, другие примеры представленных в качестве примера вариантов осуществления могут иметь другие значения. Следует понимать, что в прилагаемых графических материалах ниже одинаковыми номерами и литерами ссылочных позиций представлены одинаковые элементы. Следовательно, когда элемент определен на одной прилагаемой фигуре, то этот элемент не нужно больше рассматривать на следующей прилагаемой фигуре.

[40] Кроме того, следует понимать, что использование таких слов, как «первый» и «второй», для определения компонентов предназначено исключительно для удобства разграничения соответствующих компонентов. Если не указано другое, указанные выше слова не имеют конкретного значения и, следовательно, не могут пониматься как ограничение объема защиты настоящего изобретения.

[41] Как показано на фиг. 1, способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд, содержащих компоненты кремния и железа (при этом уровень содержания общего железа в хвостах железных руд составляет 10,69%, содержание диоксида кремния составляет 79,15%, и 0<размер зерна≤100 мкм), включает следующие этапы:

[42] указанные хвосты железных руд предварительно сортируют с помощью циклона или тонкого сита (325 меш), при этом песочный осадок или надрешетный продукт тонкого сита составляет крупнозернистый продукт (размер зерна ≥44 мкм) и верхний сливной продукт или мелкий продукт тонкого сита составляет мелкозернистый продукт (размер зерна <44 мкм). Первичное измельчение (применяли измельчение в открытом цикле) осуществляли в отношении крупнозернистого продукта с помощью шаровой мельницы для повышения степени однократного разделения железных минералов и жильных минералов, затем путем первичной сортировки с помощью циклона или тонкого сита получали первичный крупнозернистый продукт с размером зерна ≥44 мкм и первичный мелкозернистый продукт с размером зерна <44 мкм.

[43] Первичный крупнозернистый продукт вводили в спиральный желоб для грубого разделения с получением концентрата грубого разделения с более высоким содержанием железа и хвостов грубого разделения с более низким содержанием железа (в этом варианте осуществления продукт с более высоким содержанием железа называется «концентратом», а продукт с более низким содержанием железа называется «хвостами» в каждом процессе, о чем далее говориться больше не будет). Концентрат грубого разделения вводили в спиральный желоб для окончательной концентрации с получением концентрата после окончательной концентрации с уровнем содержания общего железа 33,26% и хвостов после окончательной концентрации. Хвосты грубого разделения вводили в спиральный желоб для перечистной флотации с получением концентрата после перечистной флотации и хвостов после перечистной флотации. Хвосты после окончательной концентрации и концентрат после перечистной флотации комбинировали в промежуточный продукт для повторного разделения и возвращали на предварительную сортировку для повторного осуществления операции.

[44] Первичное разделение в слабом магнитном поле осуществляли в отношении хвостов после перечистной флотации для удаления сильномагнитных железных минералов в хвостах после перечистной флотации с получением первого слабого концентрата и первых слабых хвостов. Первичное разделение в сильном магнитном поле осуществляли в отношении первых слабых хвостов для удаления большинства слабомагнитных железных минералов в первых слабых хвостах с получением первого сильного концентрата и первых сильных хвостов. Флотацию крупных зерен осуществляли в отношении первых сильных хвостов с получением концентрата после флотации крупных зерен и хвостов после флотации крупных зерен, и хвосты после флотации крупных зерен вводили в устройство выщелачивания крупных зерен с получением продукта в виде крупнозернистого диоксида кремния, при этом чистота диоксида кремния в продукте в виде крупнозернистого диоксида кремния составляла 99,23%, и размер зерна диоксида кремния в продукте в виде крупнозернистого диоксида кремния составлял ≥44 мкм.

[45] Вторичную операцию в слабом магнитном поле осуществляли в отношении мелкозернистого продукта и первичного мелкозернистого продукта с получением второго слабого концентрата и вторых слабых хвостов, и вторичное разделение в сильном магнитном поле осуществляли в отношении вторых слабых хвостов с получением второго сильного концентрата и вторых сильных хвостов.

[46] Второй слабый концентрат и концентрат после окончательной концентрации комбинировали и затем подвергали вторичному измельчению и сортировке. Измельчение в закрытом цикле применяли во вторичном измельчении и сортировке, при этом циклон использовали для сортировки и башенную мельницу использовали для измельчения. Полученный вторичный продукт (вторичный верхний сливной продукт) подвергали третичному разделению в слабом магнитном поле с получением третьего слабого концентрата и третьих слабых хвостов. Третичное разделение в сильном магнитном поле осуществляли в отношении третьих слабых хвостов с получением третьего сильного концентрата и третьих сильных хвостов. Флотацию с извлечением железа осуществляли в отношении смешанного магнитного концентрата, состоящего из третьего слабого концентрата и третьего сильного концентрата, с получением флотационного концентрата, при этом уровень содержания общего железа в флотационном концентрате составлял 64,35%.

[47] Вторые сильные хвосты и третьи сильные хвосты комбинировали и затем подвергали третичному измельчению и сортировке. Измельчение в закрытом цикле применяли в третичном измельчении и сортировке, при этом циклон использовали для сортировки и башенную мельницу использовали для измельчения с измельчающей средой в виде керамического шара или керамического стержня. Полученный третичный продукт (третичный верхний сливной продукт) подвергали четвертичному разделению в сильном магнитном поле с получением четвертого сильного концентрата и четвертых сильных хвостов. Флотацию мелких зерен осуществляли в отношении четвертых сильных хвостов с получением концентрата после флотации мелких зерен и хвостов после флотации мелких зерен. Хвосты после флотации мелких зерен вводили в устройство выщелачивания мелких зерен с получением микропорошкового продукта в виде диоксида кремния высокой чистоты. Чистота диоксида кремния в микропорошковом продукте в виде диоксида кремния высокой чистоты составляла 99,90%, и размер зерна диоксида кремния в микропорошковом продукте в виде диоксида кремния высокой чистоты составлял ≤10 мкм.

[48] Как устройство выщелачивания крупных зерен, так и устройство выщелачивания мелких зерен выполнены с возможностью поддержки ультразвука, то есть операцию выщелачивания осуществляли в ультразвуковой среде.

[49] Первичное разделение в слабом магнитном поле, вторичное разделение в слабом магнитном поле и третичное разделение в слабом магнитном поле имеют плотность магнитного потока 200–400 мТл.

[50] Эффективный магнитный сепаратор с высокой плотностью магнитного потока, имеющий плотность магнитного потока 1500–3000 мТл, применяли в первичном разделении в сильном магнитном поле.

[51] Магнитный сепаратор с вертикальным кольцом и высокой плотностью магнитного потока, имеющий плотность магнитного потока 1000–1500 мТл, применяли во вторичном разделении в сильном магнитном поле и третичном разделении в сильном магнитном поле.

[52] Сверхпроводящий магнитный сепаратор с высокой плотностью магнитного потока, имеющий плотность магнитного потока 2000–5000 мТл, применяли в четвертичном разделении в сильном магнитном поле.

[53] В каждом процессе согласно этому варианту осуществления продукты с более высоким содержанием железа называются «концентрат», а продукты с более низким содержанием железа называются «хвосты».

[54] Наконец, следует понимать, что вышеуказанные разные варианты осуществления предназначены лишь для иллюстрации технического решения согласно настоящему изобретению, а не для его ограничения; хотя настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на представленные выше варианты осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что технические решения, описанные в представленных выше вариантах осуществления, могут быть модифицированы или эквивалентами могут быть заменены некоторые или все из их технических признаков; и такая модификация или замена не приводит к отклонению сути соответствующего технического решения от объема технического решения согласно каждому варианту осуществления настоящего изобретения.

Предложенное изобретение относится к области извлечения материала из хвостов железных руд, содержащих компоненты кремния и железа. Способ извлечения предусматривает предварительную сортировку хвостов железных руд, первичное измельчение, первичную сортировку, вторичное измельчение и сортировку, третичное измельчение и сортировку, первичное разделение в слабом магнитном поле, первичное разделение в сильном магнитном поле, вторичное разделение в слабом магнитном поле, вторичное разделение в сильном магнитном поле, третичное разделение в слабом магнитном поле, третичное разделение в сильном магнитном поле, четвертичное разделение в сильном магнитном поле, спиральный желоб для грубого разделения, спиральный желоб для окончательной концентрации, спиральный желоб для перечистной флотации, флотацию крупных зерен, выщелачивание крупных зерен, флотацию с извлечением железа, флотацию мелких зерен и выщелачивание мелких зерен с получением флотационного концентрата, микропорошкового продукта в виде диоксида кремния высокой чистоты и продукта в виде крупнозернистого диоксида кремния. Технический результат - обеспечение извлечения продуктов в виде крупнозернистого диоксида кремния, железного концентрата и микропорошковых продуктов в виде диоксида кремния высокой чистоты. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд, содержащих компоненты кремния и железа, включающий:

предварительную сортировку хвостов железных руд на крупнозернистый продукт и мелкозернистый продукт, при этом крупнозернистые продукты подвергают первичной сортировке после первичного измельчения с получением первичного крупнозернистого продукта и первичного мелкозернистого продукта;

обеспечение входа первичного крупнозернистого продукта в спиральный желоб для грубого разделения с получением концентрата грубого разделения и хвостов грубого разделения; обеспечение входа концентрата грубого разделения в спиральный желоб для окончательной концентрации с получением концентрата после окончательной концентрации и хвостов после окончательной концентрации и обеспечение входа хвостов грубого разделения в спиральный желоб для перечистной флотации с получением концентрата после перечистной флотации и хвостов после перечистной флотации;

выполнение первичного разделения в слабом магнитном поле в отношении хвостов после перечистной флотации с получением первого слабого концентрата и первых слабых хвостов; выполнение первичного разделения в сильном магнитном поле в отношении первых слабых хвостов с получением первого сильного концентрата и первых сильных хвостов; выполнение флотации крупных зерен в отношении первых сильных хвостов с получением концентрата после флотации крупных зерен и хвостов после флотации крупных зерен и обеспечение входа хвостов после флотации крупных зерен в устройство выщелачивания крупных зерен с получением продукта в виде крупнозернистого диоксида кремния, при этом чистота диоксида кремния в продукте в виде крупнозернистого диоксида кремния больше или равна 99% и размер зерна диоксида кремния в продукте в виде крупнозернистого диоксида кремния больше или равен 44 мкм;

выполнение вторичного разделения в слабом магнитном поле в отношении мелкозернистых продуктов и первичных мелкозернистых продуктов с получением второго слабого концентрата и вторых слабых хвостов и выполнение вторичного разделения в сильном магнитном поле в отношении вторых слабых хвостов с получением второго сильного концентрата и вторых сильных хвостов;

комбинирование второго слабого концентрата и концентрата после окончательной концентрации с последующим выполнением вторичного измельчения и сортировки с получением вторичного продукта; выполнение третичного разделения в слабом магнитном поле в отношении вторичного продукта с получением третьего слабого концентрата и третьих слабых хвостов; выполнение третичного разделения в сильном магнитном поле в отношении третьих слабых хвостов с получением третьего сильного концентрата и третьих сильных хвостов и выполнение флотации с извлечением железа в отношении смешанного магнитного концентрата, состоящего из третьего слабого концентрата и третьего сильного концентрата с получением флотационного концентрата; и

комбинирование вторых сильных хвостов и третьих сильных хвостов с последующим выполнением третичного измельчения и сортировки с получением третичного продукта; выполнение четвертичного разделения в сильном магнитном поле в отношении третичного продукта с получением четвертого сильного концентрата и четвертых сильных хвостов; выполнение флотации мелких зерен в отношении четвертых сильных хвостов с получением концентрата после флотации мелких зерен и хвостов после флотации мелких зерен и обеспечение входа хвостов после флотации мелких зерен в устройство выщелачивания мелких зерен с получением микропорошкового продукта в виде диоксида кремния высокой чистоты, при этом чистота диоксида кремния в микропорошковом продукте в виде диоксида кремния высокой чистоты больше или равна 99,9% и размер зерна диоксида кремния в микропорошковом продукте в виде диоксида кремния высокой чистоты меньше или равен 10 мкм.

2. Способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд по п. 1, отличающийся тем, что уровень содержания общего железа во флотационном концентрате больше или равен 64%.

3. Способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд по п. 1, отличающийся тем, что хвосты после окончательной концентрации и концентрат после перечистной флотации комбинируют в промежуточный продукт для повторного разделения и возвращают на предварительную сортировку для повторного осуществления операции.

4. Способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд по п. 1, отличающийся тем, что в качестве устройства первичного измельчения применяют шаровую мельницу; измельчение в закрытом цикле применяют как во вторичном измельчении и сортировке, так и в третичном измельчении и сортировке, при этом в качестве устройства измельчения применяют башенную мельницу, а в качестве устройства сортировки применяют циклон; и в качестве измельчающей среды в третичном измельчении и сортировке применяют керамический шар или керамический стержень.

5. Способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд по п. 1, отличающийся тем, что

циклон и/или тонкое сито применяют в предварительной сортировке, песочный осадок циклона и/или надрешетный продукт тонкого сита представляют собой крупнозернистый продукт, и верхний сливной продукт циклона и/или мелкий продукт тонкого сита представляют собой мелкозернистый продукт; и

циклон и/или тонкое сито применяют в первичной сортировке, песочный осадок циклона и/или надрешетный продукт тонкого сита представляют собой первичный крупнозернистый продукт, и верхний сливной продукт циклона и/или мелкий продукт тонкого сита представляют собой первичные мелкозернистые продукты.

6. Способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд по п. 1, отличающийся тем, что как устройство выщелачивания крупных зерен, так и устройство выщелачивания мелких зерен выполнены с возможностью поддержки ультразвука.

7. Способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд по п. 1, отличающийся тем, что

эффективный магнитный сепаратор с высокой плотностью магнитного потока, имеющий плотность магнитного потока 1500-3000 мТл, применяют в первичном разделении в сильном магнитном поле,

магнитный сепаратор с вертикальным кольцом и высокой плотностью магнитного потока, имеющий плотность магнитного потока 1000-1500 мТл, применяют во вторичном разделении в сильном магнитном поле и третичном разделении в сильном магнитном поле; и

сверхпроводящий магнитный сепаратор с высокой плотностью магнитного потока, имеющий плотность магнитного потока 2000-5000 мТл, применяют в четвертичном разделении в сильном магнитном поле.

8. Способ извлечения кремния и железа из хвостов железных руд по п. 1, отличающийся тем, что размер зерна мелкозернистого продукта, полученного из предварительной сортировки, меньше 44 мкм, а размер зерна крупнозернистого продукта больше или равен 44 мкм.