СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩЕЙ ПЫЛИ Российский патент 2025 года по МПК B03B7/00 

Изобретение относится к способам переработки продуктов пылеулавливания, возникающих при различных процессах переработки железосодержащих материалов, например, шлаков, окалина, опилок и т.п.

Известен способ обогащения железной руды (патент РФ № 2307710, опубл. 10.10.2007), в котором измельченный в первой стадии измельчения материал, предназначенный для первой стадии мокрой магнитной сепарации, подают в аппарат, где его разделяют по плотности на тяжелый песковый и легкий сливной продукт, после чего легкий сливной продукт подвергают магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, при этом немагнитный продукт выводят из процесса и сбрасывают в отвал, а магнитный продукт направляют в питание мельницы.

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

Известен способ мокрого магнитного обогащения тонковкрапленных смешанных железных руд (патент РФ № 2147936, опубл. 27.04.2000), который включает дробление исходной руды, измельчение дробленого продукта, магнитную гидросепарацию измельченной руды, выделение отходов обогащения магнитной гидросепарацией. Отходы магнитной сепарации песков гидросепараторов постоянно возвращают в голову процесса в виде циркулирующей нагрузки до тех пор, пока они не уйдут из процесса в виде слива магнитных гидросепараторов. Питание магнитных сепараторов подвергают каскадному перемешиванию в магнитных полях.

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

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 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 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, включающий классификацию, измельчение, магнитно-гравитационное концентрирование в движущемся потоке, обработку реагентами, отличающийся тем, что обработку пульпы производят 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 в недостаточно высокой эффективности выделения железа и экологическая вредность процесса из-за необходимости использования реагента-собирателя Flotigam EDA и декстрина и, соответственно, последующей очистки от этих реагентов.

Техническим результатом способа является повышение эффективности выделения железа и снижение экологической вредности.

Технический результат достигается тем, что в ходе предварительной грубой очистки получают грубозернистые и мелкозернистые продукты, грубозернистые продукты подвергают сухой магнитной сепарации при индукции от 0,1 до 0,3 Тл с получением магнитного и немагнитного продуктов, магнитный продукт поступает в дальнейшую переработку, а немагнитный продукт отправляют в отвал, мелкозернистые продукты подвергают мокрой очистке с получением железосодержащей пульпы, железосодержащую пульпу подвергают магнитно-гравитационной центробежной концентрации, с предварительным намагничиванием при индукции магнитного поля от 0,15 до 0,4 Тл, немагнитный продукт магнитно-гравитационной центробежной концентрации направляют в отвал, магнитный продукт сгущают с одновременной добавкой ПВА в количестве от 1,0 до 2,5% от массы твердого, сгущенный продукт фильтруют с получением кека и фильтрат, кек смешивают с грубозернистыми магнитным продуктом сухой магнитной сепарации и направляют в экструдер с получением сырых железосодержащих экструдатов, которые сушат, сухие железосодержащие экструдаты являются готовым продуктом, при этом слив сгущения и фильтрат используют как оборотную воду.

Способ поясняется следующей фигурой:

Фиг. 1 – технологическая схема.

Способ осуществляется следующим образом. Железосодержащие продукты пылеулавливания по пневмопроводу поступают на стадию «грубой» предварительной очистки, например, на пылеулавливающий циклон. В циклоне продукты пылеулавливания, под действием центробежной силы, разделяются с получением грубозернистого и мелкозернистого продукта. Грубозернистый продукт подвергается сухой магнитной сепарации, например, на сухом барабанном магнитном сепараторе при индукции магнитного поля от 0,1 до 0,3 Тл с получением магнитного продукта, поступающий в дальнейшую переработку и немагнитного продукта, который поступает в отвал. Мелкозернистый продукт подвергают мокрой очистке в мокром пылеуловителе с получением железосодержащей пульпы. Пульпу под давлением подают через расположенной по касательной питающий патрубок на магнитно-гравитационную центробежную концентрацию в аппарат циклонного типа. В питающем патрубке магнитно-гравитационную центробежного концентратора пульпу предварительно намагничивают постоянным магнитным полем при индукции поля от 0,15 до 0,4 Тл. При этом происходит намагничивание ферримагнитных частиц и их частичная селективная флоккуляция. А высокая турбулентность потока в питающем патрубке не позволяет захватывать во флоккулу немагнитные частицы. В циклонном аппарате происходит окончательное образование магнитных флоккул. Более крупные и плотные флоккулы, под действием преимущественно центробежного поля, разгружаются в одной части циклонного аппарат, образуя магнитный продукт, а мелкие немагнитные в другой части аппарата, образуя немагнитный продукт. Немагнитный продукт направляют в отвал. Магнитный продукт сгущают, например, в конусном сгустителе. В сгущаемый продукт добавляют ПВА, для увеличения скорости сгущения, в количестве от 1,0 до 2,5 % от массы твердого, сгущаемого продукта. Сгущённый продукт фильтруют с получением кека и фильтрата. Кек поступает в смеситель, где его смешивают с грубозернистым магнитным продуктом сухой магнитной сепарации. Полученная смесь поступает в экструдер, в котором получают сырые железосодержащие экструдаты. В данной операции ПВА выступает в роли связующего вещества. Сырые железосодержащие экструдаты сушат с получением сухих железосодержащих экструдатов, которые являются готовым продуктом. Операция окускования делает получаемый продукт пригодным для металлургической переработки. Слив и фильтрат используют как оборотную воду.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. В качестве исходного продукта выступала пыль, получаемая в процессе пылеулавливания сталелитейного производства.

Влияние величины индукции магнитного поля на свойства полученных экструдатов при сухой магнитной сепарации приведена в таблице 1. Расход ПВА 1,7 %.

Таблица 1. Влияние индукции магнитного поля при сухой магнитной сепарации

Величина индукции СМС, Тл Наименование продукта Выход γ_i, % Содержание Fe, % Извлечение железа ε_i, % 0,08 Экструдат 67,7 69,90 71,9 Немагнитный продукт 32,3 57,30 28,1 Итого: 100,0 65,83 100,0 0,1 Экструдат 70,8 69,10 74,6 Немагнитный продукт 29,2 57,10 25,4 Итого: 100,0 65,60 100,0 0,2 Экструдат 72,5 68,30 75,1 Немагнитный продукт 27,5 59,60 24,9 Итого: 100,0 65,91 100,0 0,3 Экструдат 73,3 67,70 75,7 Немагнитный продукт 26,7 59,80 24,3 Итого: 100,0 65,59 100,0 0,32 Экструдат 75,6 65,90 77,3 Немагнитный продукт 24,4 59,80 22,7 Итого: 100,0 64,41 100,0

Как видно из приведенных результатов, индукция магнитного поля меньше 0,1 Тл ведет к снижению извлечения железа в готовый продукт, а индукция больше 0,3 Тл – к падению содержания железа в готовом продукте.

Влияние величины индукции намагничивающего поля на свойства полученных экструдатов приведена в таблице 2. Величина индукции сухой магнитной сепарации – 0,2 Тл. Расход ПВА 1,7 %.

Таблица 2. Влияние индукции намагничивания

Величина индукции СМС, Тл Наименование продукта Выход γ_i, % Содержание Fe, % Извлечение железа ε_i, % 0,12 Экструдат 67,7 69,90 71,9 Немагнитный продукт 32,3 57,30 28,1 Итого: 100,0 65,83 100,0 0,15 Экструдат 70,8 69,10 74,6 Немагнитный продукт 29,2 57,10 25,4 Итого: 100,0 65,60 100,0 0,25 Экструдат 72,5 68,30 75,1 Немагнитный продукт 27,5 59,60 24,9 Итого: 100,0 65,91 100,0 0,4 Экструдат 73,3 67,70 75,7 Немагнитный продукт 26,7 59,80 24,3 Итого: 100,0 65,59 100,0 0,42 Экструдат 75,6 65,90 77,3 Немагнитный продукт 24,4 59,80 22,7 Итого: 100,0 64,41 100,0

Влияние расхода ПВА на свойства полученных экструдатов приведена в таблице 3. Величина индукции сухой магнитной сепарации – 0,2 Тл. Величина намагничивающего поля 0,25 Тл.

Таблица 3. Влияние расхода ПВА

Расход ПВА, % Наименование продукта Выход γ_i, % Содержание Fe, % Извлечение железа ε_i, % Прочность экструдата, Мпа 0,8 Экструдат 67,7 69,90 71,9 7,3 Немагнитный продукт 32,3 57,30 28,1 Итого: 100,0 65,83 100,0 1,0 Экструдат 70,8 69,10 74,6 8,3 Немагнитный продукт 29,2 57,10 25,4 Итого: 100,0 65,60 100,0 1,7 Экструдат 72,5 68,30 75,1 9,4 Немагнитный продукт 27,5 59,60 24,9 Итого: 100,0 65,91 100,0 2,5 Экструдат 73,3 67,70 75,7 10,3 Немагнитный продукт 26,7 59,80 24,3 Итого: 100,0 65,59 100,0 2,7 Экструдат 75,6 65,90 77,3 10,4 Немагнитный продукт 24,4 59,80 22,7 Итого: 100,0 64,41 100,0

Как видно из полученных результатов, расход ПВА меньше 1,0 % ведет к снижению прочности экструдата, расход больше 2,5 % фактически не увеличивает прочность экструдата и поэтому не рационален.

Пример 2. В качестве исходного сырья выступали металлические опилки, получаемые в результате пылеулавливания материалов сталеобработки.

Влияние величины индукции магнитного поля на свойства полученных экструдатов при сухой магнитной сепарации приведена в таблице 4. Расход ПВА 1,7 %.

Таблица 4. Влияние индукции магнитного поля при сухой магнитной сепарации

Величина индукции СМС, Тл Наименование продукта Выход γ_i, % Содержание Fe, % Извлечение Fe, % 0,08 Экструдат 87,7 94,83 91,9 Немагнитный продукт 12,3 59,70 8,1 Итого: 100,0 90,51 100,0 0,1 Экструдат 88,5 94,12 92,4 Немагнитный продукт 11,5 59,30 7,6 Итого: 100,0 90,12 100,0 0,2 Экструдат 91,3 93,41 94,2 Немагнитный продукт 8,7 59,93 5,8 Итого: 100,0 90,50 100,0 0,3 Экструдат 93,2 92,93 95,5 Немагнитный продукт 6,8 59,85 4,5 Итого: 100,0 90,68 100,0 0,32 Экструдат 94,8 91,88 96,6 Немагнитный продукт 5,2 59,60 3,4 Итого: 100,0 90,20 100,0

Как видно из приведенных результатов, индукция магнитного поля меньше 0,1 Тл ведет к снижению извлечения железа в готовый продукт, а индукция больше 0,3 Тл – к падению содержания железа в готовом продукте.

Влияние величины индукции намагничивающего поля на свойства, полученных экструдатов приведена в таблице 5. Величина индукции сухой магнитной сепарации – 0,2 Тл. Расход ПВА 1,7 %.

Таблица 5. Влияние индукции намагничивания

Величина индукции намагничивания, Тл Наименование продукта Выход, % Содержание Fe, % Извлечение Fe, % Прочность экструдата, Мпа 0,12 Экструдат 88,6 94,63 92,0 9,3 Немагнитный продукт 12,3 59,50 8,0 Итого: 100,0 91,16 100,0 0,15 Экструдат 88,9 94,45 92,4 9,3 Немагнитный продукт 11,5 59,76 7,6 Итого: 100,0 90,84 100,0 0,25 Экструдат 91,8 93,86 94,3 9,3 Немагнитный продукт 8,7 59,86 5,7 Итого: 100,0 91,37 100,0 0,4 Экструдат 93,1 92,52 95,5 9,4 Немагнитный продукт 6,8 59,77 4,5 Итого: 100,0 90,20 100,0 0,42 Экструдат 94,7 91,98 96,5 9,3 Немагнитный продукт 5,2 59,91 3,5 Итого: 100,0 90,22 100,0

Как видно из приведенных результатов, индукция намагничивающего поля меньше 0,15 Тл ведет к снижению извлечения железа в готовый продукт, а индукция больше 0,3 Тл – к падению содержания железа в готовом продукте.

Влияние расхода ПВА на свойства, полученных экструдатов приведена в таблице 6. Величина индукции сухой магнитной сепарации – 0,2 Тл. Величина намагничивающего поля 0,25 Тл.

Таблица 6. Влияние расхода ПВА

Расход ПВА, % Наименование продукта Выход γ_i, % Содержание Fe в экструдате % Извлечение железа ε_i, % Прочность экструдата, Мпа 0,8 Экструдат 87,7 95,90 92,4 7,3 Немагнитный продукт 12,3 56,20 7,6 Итого: 100,0 91,02 100,0 1,0 Экструдат 91,7 95,40 94,9 8,3 Немагнитный продукт 8,3 56,30 5,1 Итого: 100,0 92,15 100,0 1,7 Экструдат 93,8 95,30 96,2 9,4 Немагнитный продукт 6,2 56,80 3,8 Итого: 100,0 92,91 100,0 2,5 Экструдат 94,7 95,10 96,8 10,3 Немагнитный продукт 5,3 56,70 3,2 Итого: 100,0 93,06 100,0 2,7 Экструдат 96,6 93,30 97,9 10,4 Немагнитный продукт 3,4 56,40 2,1 Итого: 100,0 92,05 100,0

Как видно из полученных результатов, расход ПВА меньше 1,0 % ведет к снижению прочности экструдата, расход больше 2,5 % фактически не увеличивает прочность экструдата и поэтому не рационален.

Заявляемый способ позволяет эффективно выделить из железосодержащих продуктов пылеулавливания основную массу железа с получение продукта, обогащенного по железу и пригодного для металлургической переработки при одновременном снижении экологической вредности процесса. Это достигается за счет выделения магнитного продукта из грубозернистого продукта грубой предварительной очистки, магнитно-гравитационной концентрации мелкозернистого продукта, которая позволят эффективно выделить магнитный продукт, обогащенный по железу. Окускование магнитных продуктов делает их пригодными для металлургической переработки.

Предложенное изобретение относится к способам переработки продуктов пылеулавливания, возникающих при различных процессах переработки железосодержащих материалов, например, шлаков, окалины и опилок. Способ переработки железосодержащей пыли включает предварительную грубую очистку, магнитно-гравитационное концентрирование. В ходе предварительной грубой очистки получают грубозернистые и мелкозернистые продукты. Грубозернистые продукты подвергают сухой магнитной сепарации при индукции от 0,1 до 0,3 Тл с получением магнитного и немагнитного продуктов. Магнитный продукт поступает в дальнейшую переработку, а немагнитный продукт отправляют в отвал. Мелкозернистые продукты подвергают мокрой очистке с получением железосодержащей пульпы, подвергаемой магнитно-гравитационной центробежной концентрации, с предварительным намагничиванием при индукции магнитного поля от 0,15 до 0,4 Тл. Немагнитный продукт магнитно-гравитационной центробежной концентрации направляют в отвал, магнитный продукт сгущают с одновременной добавкой ПВА в количестве от 1,0 до 2,5% от массы твердого. Сгущенный продукт фильтруют с получением кека и фильтрата. Кек смешивают с грубозернистым магнитным продуктом сухой магнитной сепарации и направляют в экструдер с получением сырых железосодержащих экструдатов, которые сушат, сухие железосодержащие экструдаты являются готовым продуктом. Слив сгущения и фильтрат используют как оборотную воду. Технический результат - повышение эффективности выделения железа и снижение экологической вредности. 1 ил., 6 табл., 2 пр.

Способ переработки железосодержащей пыли, включающий предварительную грубую очистку, магнитно-гравитационное концентрирование, отличающийся тем, что в ходе предварительной грубой очистки получают грубозернистые и мелкозернистые продукты, грубозернистые продукты подвергают сухой магнитной сепарации при индукции от 0,1 до 0,3 Тл с получением магнитного и немагнитного продуктов, магнитный продукт поступает в дальнейшую переработку, а немагнитный продукт отправляют в отвал, мелкозернистые продукты подвергают мокрой очистке с получением железосодержащей пульпы, железосодержащую пульпу подвергают магнитно-гравитационной центробежной концентрации, с предварительным намагничиванием при индукции магнитного поля от 0,15 до 0,4 Тл, немагнитный продукт магнитно-гравитационной центробежной концентрации направляют в отвал, магнитный продукт сгущают с одновременной добавкой ПВА в количестве от 1,0 до 2,5% от массы твердого, сгущенный продукт фильтруют с получением кека и фильтрата, кек смешивают с грубозернистым магнитным продуктом сухой магнитной сепарации и направляют в экструдер с получением сырых железосодержащих экструдатов, которые сушат, сухие железосодержащие экструдаты являются готовым продуктом, при этом слив сгущения и фильтрат используют как оборотную воду.