Спосіб переробки суспензії, що містить оксиди магнітних металів

1. Спосіб переробки суспензії, що містить оксиди магнітних металів, що включає подачу суспензії на попередню сепарацію в паралельно працюючі гідроциклони для відділення важких фракцій з одержанням згущеної фази суспензії, подачу отриманої згущеної фази з вмістом важких фракцій не менше 50 г/л на остаточну сепарацію для збільшення кількості згущеної фази, остаточну сепарацію згущеної фази із впливом на неї магнітним полем для намагнічування металевих вклю 3 міцнісні властивості. Слабомагнітні мінерали мають, як правило, меншу міцність і при здрібнюванні переходять, в основному, у тонкі фракції. При знешламлюванні здрібненого матеріалу слабко- і сильномагнітні мінерали переходять в знешламлений матеріал, а при магнітній сепарації сильномагнітні рудні мінерали переходять у концентрат, а слабомагнітні - у хвости. Відомий спосіб збагачення залізної руди у вигляді магнетитових кварцитів, що включає стадії рудопідготовки, стадійне дроблення й здрібнювання руди, і магнітну сепарацію з одержанням залізовмісного продукту й хвостів збагачення, при цьому отриманий залізовмісний продукт піддають здрібнюванню з наступною класифікацією в гідроциклоні, у результаті якої піски гідроциклона направляють на повторне здрібнювання, а злив гідроциклона на перший прийом магнітної сепарації, у результаті якої одержують хвости збагачення й магнітосприйнятливий залізовмісний продукт, що направляється на другий прийом магнітної сепарації, який піддають тонкому просіванню в ситах з одержанням надрешітного продукту - хвостів і підрешітного продукту, що піддають магнітної сепарації (UA, № 48443 U, кл. В03С 1/00, опубл. 10.03.2010 p.). Незважаючи на те, що отриманий готовий продукт (концентрат) має у своєму складі до 70 % заліза, відомий спосіб не може бути використаний при розробці техногенних мінеральних утворень, а також для збагачення шламів металургійних виробництв. Це обумовлено наступним чином: 1. Оскільки основним методом збагачення є магнітна сепарація, спосіб придатний тільки для сильномагнітних магнетитових руд, у той час як основним рудним мінералом техногенних утворень є гематит у різних різновидах, що має слабомагнітні властивості. 2. Класифікація здрібненої руди в гідроциклоні спрямована на поділ тільки за крупністю, при цьому гематит і магнетит є важкими й щільними фракціями й випадають у піски гідроциклона, а переведення даних мінералів у злив гідроциклона вимагає досить тонкого здрібнювання, що здорожує готовий продукт. Найбільш близьким аналогом пропонованої корисної моделі є спосіб переробки суспензії, що містить оксиди магнітних металів - шламів, який включає подачу суспензії на попередню сепарацію в паралельно працюючі гідроциклони для відділення важких фракцій з одержанням згущеної фази суспензії з вмістом металу до 36 %, подачу отриманої згущеної фази з вмістом важких фракцій не менш 50 г/л на остаточну сепарацію для збільшення кількості згущеної фази, остаточну сепарацію згущеної фази із впливом на неї магнітним полем для намагнічування металевих включень згущеної фази, наступне відділення зі згущеної фази металовміщуючої фази в магнітних барабанах зі створенням на їхній поверхні магнітного поля, і зневоднювання металовміщуючої фази до одержання готового продукту з вмістом вологи 12-15 % і вмістом металу 50-65 % (UA, № 48416 U, кл. C02F 11/12, опубл. 10.03.2010 р.). 52627 4 Відомий спосіб не забезпечує досягнення необхідного технічного результату по наступних причинах. При поділі продуктів у гідроциклонах на границі розділу рідина-повітря в осьовій зоні обертання рідини носить хвилеподібний характер, обумовлений підсмоктуванням повітря через піскову насадку гідроциклона й нерівномірністю подачі суспензії внаслідок зміни її гранулометричного складу, що особливо позначається при низьких значеннях тиску живлення. У результаті хвилеподібного характеру обертання рідини відбувається віднесення твердої фази зі зливом і зміна необхідного співвідношення витрат освітленої й згущеної фази продукту, що приводить до погіршення якості готового продукту. Крім того, створення на поверхні магнітних барабанів магнітного поля нерегламентованою напруженістю приводить, особливо при наявності в суспензії сильномагнітних фракцій до утворення великої кількості флокул, у які можуть затягатися немагнітні матеріали, у тому числі бідні зростки, що приводить до погіршення якості готового продукту, використовуваного в металургійному виробництві в результаті наявності в ньому шкідливих домішок. Зневоднювання металовміщуючої фази з вихідною вологістю 55-60 % ведуть у буртах на відкритому повітрі до одержання готового продукту протягом 2-3 доби. Особливо це неприйнятно при низьких температурах в умовах різкоконтинентального клімату, що звужує область використання відомого способу. При цьому зневоднювання в буртах не забезпечує усереднення одержуваного готового продукту, що приводить до коливань змісту заліза й, відповідно, зниженню його споживчих якостей. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу переробки суспензії, що містить оксиди магнітних металів, у якому за рахунок стабілізації обертання рідини в осьовій зоні гідроциклонів і підвищення рівномірності подачі суспензії забезпечується зниження віднесення твердої фази зі зливом і зменшення шкідливих домішок у готовому продукті, що приводить до поліпшення якості готового продукту, що полягає в підвищенні однорідності хімічного складу й зниженні вмісту шкідливих домішок. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки суспензії, що містить оксиди магнітних металів, що включає подачу суспензії на попередню сепарацію в паралельно працюючі гідроциклони для відділення важких фракцій з одержанням згущеної фази суспензії, подачу отриманої згущеної фази з вмістом важких фракцій не менш 50 г/л на остаточну сепарацію для збільшення кількості згущеної фази, остаточну сепарацію згущеної фази із впливом на неї магнітним полем для намагнічування металевих включень згущеної фази, наступне відділення зі згущеної фази металовміщуючої фази в магнітних барабанах зі створенням на їхній поверхні магнітного поля, і зневоднювання металовміщуючої фази до одержання готового продукту, згідно корисної моделі згущену фазу гідроциклонів 5 попередньої стадії сепарації направляють як живлення в гідроциклони наступної стадії сепарації, у процесі сепарації здійснюють завихрення висхідного приосьового потоку суспензії до одержання його швидкості обертання, рівної 1,8-2,2 швидкості обертання зовнішнього спадного потоку, а магнітне поле на поверхні магнітних барабанів створюють напруженістю 0,5-1,4 Тл. Доцільно зневоднювання металовміщуючої фази здійснювати у завершальній стадії сушінням при температурі 120-200 °С у зустрічних потоках гарячого газу й/або повітря. Суть способу, що заявляється, пояснюється кресленням, на якому наведена схема технологічної лінії переробки суспензії, що містить оксиди магнітних металів. Спосіб здійснюють таким чином. Вихідну суспезію, наприклад водорудну або водошламову пульпу з концентрацією твердого не менш 1 г на літр суспензії зі шламопроводу 1 подають у шламовий колектор 2 і з нього на попередню сепарацію в паралельно працюючі гідроциклони 3 для відділення важких фракцій з одержанням згущеної фази суспензії Кількість стадій поділу сепарації визначають по ступені посвітління продукту за формулою: Соі= иі/ слі де Соі - коефіцієнт посвітління в і-ой стадії поділу; иі - концентрація твердого в живленні на і-ої стадії поділу; слі - концентрація твердого в зливі на і-ої стадії поділу. При цьому експериментально було встановлено, що для попередньої сепарації кількість стадій поділу перебуває в межах 6-7, що забезпечує найбільш високий ступінь поділу твердої й рідкої фаз. Після відділення важких фракцій з одержанням згущеної фази суспензії в результаті попередньої сепарації, отриману згущену фазу з вмістом важких фракцій не менш 50 г/л подають на остаточну сепарацію для збільшення кількості згущеної фази в паралельно працюючі гідроциклони 4, обладнані регульованою магнітною системою 5 для намагнічування металевих включень згущеної фази, а саме підвищення вмісту магнітних (залізовмісних) зерен у пісках останньої стадії поділу. Магнітна система 5 закріплена на зовнішній поверхні конічної частини гідроциклона 4 останньої стадії остаточної сепарації. Регулювання магнітної системи 5 здійснюють електромеханічним пристосуванням 6 шляхом зміни відстані між магнітами й поверхнею гідроциклона й контролюють вміст заліза в пісках гідроциклонів останньої стадії поділу. Вміст заліза в пісках останньої стадії поділу повинне перебувати в межах 40-50 % для забезпечення ефективної роботи сепараторів 7 мокрої магнітної сепарації. Показник Соі для останньої стадії поділу остаточної сепарації повинен перебувати в межах 1,2 52627 6 1,5, тому що вміст твердого на даній стадії поділу коливається в межах 25-40 %. У процесі попередньої й остаточної сепарації згущену фазу гідроциклонів попередньої стадії сепарації направляють як живлення в гідроциклони наступної стадії сепарації й здійснюють завихрення висхідного приосьового потоку суспензії до одержання його швидкості обертання, рівної 1,82,2 швидкості обертання зовнішнього спадного потоку для стабілізації зони розрідження й збільшення ефективності поділу. Завихрення висхідного приосевого потоку здійснюють установленими в зливальних патрубках гідроциклонів 3, 4 завихрителями потоку (на кресленні не показані), виготовленими у вигляді циліндричних порожніх центральних елементів, що мають тангенціальні конфузорні щілини й відхіляючі лопатки, спрямовані по ходу обертання потоку. Завихритель потоку дозволяє збільшити відцентрову силу в приосьовій зоні, тому що наявність конфузорних щілин збільшує швидкість потоку в порівнянні зі швидкістю потоку на вході в гідроциклон. Це у свою чергу дозволяє підтримувати у зваженому стані частки важких фракцій і виводити їх у зону пісків, збільшуючи ефективність роботи гідроциклонів. Далі згущену фазу з гідроциклона 4 направляють на мокру магнітну сепарацію в сепаратор 7 для наступного відділення зі згущеної фази металовміщуючої фази в магнітних барабанах шляхом створення на їхній поверхні магнітного поля напруженістю 0,5-1,4 Тл. Сепаратор 7 мокрої магнітної сепарації постачений електронною системою 8 регулювання швидкості обертання барабана, що забезпечує максимальний витяг металовміщуючої фази. Зміною швидкості обертання барабана можна регулювати й ступінь поділу між магнітною й немагнітною частиною. Критерієм регулювання швидкості магнітного барабана є вміст заліза в готовому продукті, що повинен становити 50-65 %, відповідно до вимог до нього на агломераційних фабриках. Після магнітної сепарації металовміщуючу фазу направляють у дренажну систему 9 на 1-у стадію зневоднювання для скидання вільної рідини. Дренований продукт із вологістю 20-30 % направляють в установку 10 примусового сушіння, де здійснюють його сушіння при температурі 120-200 °С у зустрічних потоках гарячого газу й/або повітря до рівня вологості 8-12 %, достатнього для використання готового продукту в агломераційному виробництві. При цьому швидкість сушіння збігається зі швидкістю подачі дренованого продукту, що збільшує продуктивність способу. Приклад. Заявляємий спосіб і відомий спосіб - найближчий аналог були реалізовані при пробному збагаченні залізної руди, представленої бідними окисленими гематитовими кварцитами. Хімічні склади проб способу, що заявляється, представлені в таблиці 1. 7 52627 8 Таблиця 1 Найменування проб Вихідна залізна руда Згущена фаза з намагніченими металевими включеннями Металовміщуюча фаза після мокрої магнітної сепарації згущеної фази Піски після мокрої магнітної сепарації згущеної фази Fe, % 37,6 Мn, % 0,41 SiO2, % 40,2 S, % 1,52 Р, % 0,046 50,1 1,91 22,5 0,443 0,091 58,6 1,42 12,5 0,236 0,046 16,5 1,88 62,0 1,098 0,074 Отримана металовміщуюча фаза піддавалася зневоднюванню, у якому завершальну стадію здійснювали сушінням при температурі 150 °С у зустрічних потоках гарячого повітря до рівня вологості 10 % з одержанням готового продукту - кон центрату. Отриманий концентрат має стабільний однорідний склад і низький вміст шкідливих домішок. Хімічні склади проб способу-найближчого аналога представлені в таблиці 2. Таблиця 2 Найменування проб Вихідна залізна руда Згущена фаза з намагніченими металевими включеннями Металовміщуюча фаза після мокрої магнітної сепарації згущеної фази Піски після мокрої магнітної сепарації згущеної фази Fe, % 37,6 Мn, % 0,41 SiO2, % 40,2 S, % 1,52 Р, % 0,046 46,1 1,91 28,5 0,443 0,091 55,6 1,42 20,5 0,536 0,096 20,5 1,88 53,0 1,098 0,074 Наведені в таблицях 1, 2 дані свідчать, що в порівнянні заявляемого способу з відомим способом віднесення твердої фази зі зливом менше, вміст шкідливих домішок у готовому продукті нижче, що приводить до поліпшення якості готового продукту. Крім того, вологість отриманого по відомому способі продукту була на рівні 35-40 %, що вимагало тривалого часу природного сушіння у буртах. Пропонована корисна модель може бути використана при проектуванні й виготовленні устаткування для переробки водошламових і водорудних пульп з одержанням готового залізовмісного продукту, придатного для виробництва стандартних видів окисленої металовміщуючої сировини. 9 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 52627 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601