Способ восстановления окисленных железистых кварцитов Советский патент 1992 года по МПК B03B7/00 

Изобретение относится к горно-добывающей отрасли может быть использовано в процессах восстановления окисленных железистых кварцитов на горно-обогатитель- ных комбинатах,

Известны процессы прямого восстановления окисленных руд в обжиговых печах.

Недостатками процесса восстановления железа в печах являются нетехнологичность процесса, высокая стоимость и металлоемкость оборудования, низкая производительность Из-за большой длительности времени восстановления, большой расход газа.и тепла (400-600 тыс. ккал/т), значительное загрязнение окружающей среды продуктами сгорания.

Наиболее эффективным способом обогащения окисленных железистых кварцитов является способ магнитного обогащения с применением высокоградиентных магнитных сепараторов. Магнитные сепараторы с

высокоинтенсивным магнитным полем по сравнению с обжиговым способом являются экологически более чистыми, поскольку не требуют применения вредных реагентов.

Однако магнитный способ обогащения окисленных руд является очень дорогим (например, стоимость изготовления одного сепаратора достигает 1,5 млн.руб,), характеризуется высокой металлоемкостью (до 200т вес сепаратора) и удельными энергозатратами (8-10 кВт ч/т), а в сравнении с обжигом имеет более низкие показатели извлечения железа в концентрат (70,0% против 88% при обжиге).

Наиболее близкими к изобретению являются взрывные методы, применяемые в химическом синтезе твердых материалов. Здесь при синтезе использовали взрывные вещества в качестве генераторов ударных волн и продуктов детонации с высокими давлениями и температурами, что резко увеч о

личило потенциальные возможности техники высоких давлений. Исследования в этой области дают основания по аналогии полагать, что взрывная, правильнее ударно-волновая обработка, например зерен гематитовых минералов, т.е. зерен окисленных руд, позволяющая интенсивно измельчать и переизмельчать их при высоком давлении и температуре, создает благоприятные условия для протекания химических превращений в образующихся при этом порошках, представленных сильно измельченным минералом гематита.

Главной особенностью процесса ударно-волнового обжатия минералов при взрыве является крайне малая продолжительность его протекания. Благодаря огромной скорости распространения ударных волн в твердых телах (от 10-10 м/с) время действия высоких давлений и температур во фронте их составляет от долей до нескольких микросекунд. В течение этого времени происходит объемное разрушение материала за счет пластических деформаций, сопровождающихся появлением частиц с большими поверхностями обнажения по сравнению с рудными зернами, активно вступающими во взаимодействие с продуктами восстановления.

После снятия давления, вызванного взрывным нагружением в замкнутом объеме, продукты разрушения вначале охлаждаются в течение некоторого времени до 300-400°С, а затем охлаждение происходит по обычным законам, до начального значения

Однако в описанном способе химического синтеза при взрывном нагружении не исг ильзуются химически активные компоненты - восстановители окисленных железных руд, такие как С, СО, Н2 Кроме того, не проводились какие-либо исследования по восстановлению окисленных железных руд с использованием взрывной энергии. Применение В В в сочетании с продуктами восстановления, как источника разрушения и среды восстановления окисленных руд в замкнутых объемах, позволит исключить перечисленные недостатки химического синтеза, восстановительного обжига и электромагнитной сепарации.

Цель изобретения - повышение скорости протекания реакции восстановления гематита в окисленных рудах (Fe2, Оз) до магнетита (Рез04) с последующим снижением энергозатрат на процессы измельчения и сепарацию.

Поставленная цель достигается путем повышения механо-химической активации поверхностей частиц, образующихся в процессе разрушения зерен магнетитовых минералов как результата воздействия высокого давления и температуры, возникающих при взрыве, и наличия при этом продуктов

восстановления (СО, H2J, т.е. восстановительной среды.

Сущность изобретения заключается в том, что в камере с мелкодробленной окисленной рудой в процессе взрыва заряда ВВ

создаются условия восстановительной реакции, В качестве химического восстановления используются продукты - смеси газов (СО, На), получаемых по реакции: С+Н2О СО+ Н2, в частности в ходе прямого

восстановления окисленной руды при взрыве. Это достигается путем предварительного смешивания руды с угольной пылью и последующим увлажнением этой смеси. Расчет соотношения масс смеси, состоя щей из окисленной железной руды (Рв20з). бурого угля (С) и воды (Н20) показывает практическую возможность замены дорогостоящего и энергоемкого обжига в печах способом взрывного ударно-волнового нагружения окисленных руд в замкнутых объемах. Опыты по восстановлению мелкодробленых окисленных железистых кварцитов во взрывных камерах проводились в следующих пропорциях:

6:1:1 Ре20з:С:НаО.

Газовая смесь (СО, Н2), образующаяся при взрыве в замкнутом объеме с начальной температурой до 3000-4500 К и давлением во фронте ударной волны 109 Па, вступает в

следующие реакции с окисленной рудой (Рв20з), находящейся в порошкообразном состоянии:

40

3 Рв20з+С0 2 Рез04+С02 3 Ре20з+Н2 2 Рез04+ Н20

В результате окисления гематит в руде восстанавливается до магнетита с выделением воды и углекислого газа.

Полигонные испытания мелкодробленых окисленных железистых кварцитов крупностью - 25+ 0 мм при различном взрывном нагружении в камерах показали,

что при- определенных параметрах взрыва в сочетании с продуктами восстановления представляется возможность активного превращения гематита (окисленного минерала железа) в магнетит. При этом наиболее

оптимальные значения удельного расхода взрывчатых веществ колеблются в пределах от 90 до 170 Дж/кг смеси окисленной руды, прошедшие взрывное нагружение с продуктами восстановления, имеют повышение выхода магнетита (восстановленного) по кл.

- 0,16+0,07 мм на 23,8%, а по готовому классу - 0,07 мм на 30,5%. Кроме того, взрывное нагружение, участвуя в восстановительном процессе, повышает выход готового класса (не требующего дальнейшего измельчения в мельницах) на 17,2%, а удельная производительность мельниц при этом возрастает на 22%.

Ожидаемый экономический эффект от частичного применения способа восстановления окисленных железистых кварцитов с использованием взрывной энергии применительно к условиям строящегося ГОКа по обогащению окисленных руд составит 0,6 млн. руб в год.

Формула изобретения Способ восстановления окисленных железистых кварцитов, включающий воздействие высоких температур и давления на

смесь руды с восстановителем, отличающийся, тем, что, с целью повышения скорости протекания реакции восстановления и снижения энергозатрат при дальнейшем обогащении, воздействие высоких

температур и давления на смесь руды с восстановителем осуществляют с помощью взрыва в замкнутом объеме с удельным расходом взрывчатых веществ в пределах 90- 170 Дж/кг при соотношении масс

РеаОз:С:Н20 в смеси 6:1:1.

Применение: .подготовка руды перед обогащением, Сущность изобретения: на смесь руды с восстановителем воздействуют высокими температурой и давлением с помощью взрыва в замкнутом объеме с удельным расходом взрывчатых веществ в пределах 90-170 Дж/кг при соотношении масс РеаОз:С:Н20 в смеси 6:1:1: