Спосіб комплексного збагачення залізорудних кварцитів

Реферат: Винахід належить до способів збагачення руд. Спосіб комплексного збагачення залізорудних кварцитів, що включає їх класифікацію на магнетитові легкозбагачувальні і окислені важкозбагачувальні різновиди, збагачення їх на відповідних технологічних потужностях. Згідно з винаходом, подрібнені окислені кварцити піддають передзбагаченню гравітаційними чи магнітними методами, а одержаний обезводнений чорновий концентрат (промпродукт) піддають процесу прямого відновлення тонковкраплених окислів заліза, одержаний продукт процесу відновлення піддають помелу, класифікації і збагаченню на магнітних сепараторах. Винахід забезпечує одержання в єдиному технологічному циклі металізованих високоякісних концентратів з некондиційних та окислених різновидностей важкозбагачувальних залізорудних кварцитів. UA 104182 C2 (12) UA 104182 C2 UA 104182 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до сфери глибокого збагачення руд чорних металів і може бути успішно використаним при виробництві високоякісної металургійної сировини, в тому числі важкозбагачувальних залізорудних кварцитів, необхідної для забезпечення конкурентоспроможності товаровиробника в умовах глобалізації ринку. Суттєве обмеження на сьогодні в ресурсах якісного коксівного вугілля в багатьох країнах, в тому числі і в Україні, а також ріст світових цін на кокс, металобрухт, руду стимулюють пошук нових технологічних процесів підготовки та використання залізорудної сировини. Розроблено і запатентовано, наприклад, ряд методів одержання металізованої залізорудної сировини із руд і концентратів, направлених на інтенсифікацію як доменного, так і сталеплавильного виробництва. Відомі на сьогодні способи збагачення залізорудних кварцитів включають їх класифікацію на магнетитові і окислені, багатостадійне подрібнення і помел подрібненої руди, класифікацію в замкнутих циклах помелу, багатостадійне магнітне збагачення, дешламацію, обезводнення і фільтрацію концентрату, складування відходів збагачення в хвостосховищах, замкнутий водообіг і використовується на сучасних гірничо-збагачувальних підприємствах. При збагаченні окислених залізорудних кварцитів використовуються магнітні і флотаційні методи, наприклад гірничо-збагачувальний комбінат окислених руд (ГЗКОР). Інформація відносно сучасних способів збагачення залізорудних кварцитів наведена в спеціальній фаховій літературі: 1. Результати исследования и перспективы обогащения окисленных железных руд и бурых железняков. - М.: ЦНТИИ и ТЗИЧМ, 1970. - с. 6-22. 2. Справочник по обогащению руд. Фабрики по обогащению железорудных кварцитов. -М.: Недра, 1984. - с. 158-217. 3. Малецкий Н.А., Кабанов А.В., Боришполец В.Т. Комплексное использование минеральносырьевых ресурсов при обогащении руд черных металлов. - М.: Недра, 1986. - с. 38-49. При використанні вищенаведених способів збагачення залізорудних кварцитів досягається можливість виробляти залізорудний концентрат з вмістом загального заліза 62,2-65,6 % і 11,68,2 % оксиду кремнію, при цьому витягання загального заліза досягає 64,6-83,3 % до переробки магнетитових кварцитів, а до видобутих всього 43,0-55,5 %. Відомий спосіб прямого відновлення заліза Midrex, HYL/Energiron, який сьогодні використовують для металізації залізорудних котунів з вмістом заліза більше 67,0 %, кислих і основних окислів 2,5 і 1,5 % відповідно (Оскольський електрометалургійний комбінат і Лебединський ГЗК - Росія, група "Металлоинвест"). Суть названого способу полягає в прямому відновленні окислів заліза, наприклад в шахтних печах, спеціальною газовою сумішшю (окис вуглецю і водню) при температурі 800-900 °C і тривалості процесу до 12 годин. Вихідною сировиною для процесу прямого відновлення заліза офлюсовані котуни з вмістом заліза 67,0 %. Ступінь металізації заліза при цьому досягає 85,0-90,0 %, а вміст заліза 92,0-96,0 %. Залізо прямого відновлення майже виключно використовується в електрометалургії. Його також можна завантажувати в киснево-конверторні печі сталеплавильних цехів. Доменний процес в такому виробництві металу повністю виключається, що забезпечує як високу якість металу, так і зниження негативного впливу на навколишнє середовище. До недоліків вищенаведеного способу прямого відновлення заліза належать: - високі потреби природного газу на процес прямого відновлення заліза; - використання високоякісних концентратів з вмістом окису кремнію не більше 3,0 %; - значна тривалість процесу металізації в часі, що обумовлює низьку виробничу потужність способу в цілому. Ці методи металізації високоякісних концентратів опубліковані в фахових виданнях: 1. Казанец И.П. О черной металлургии США. - М.: Металлургия, 1975. - с. 76-88. 2. Карамазин В.И., Брусов Л.П., Красавцев Н.И., Малецкий Н.А., Бельченко В.Г. Способ получения губчатого железа. Авторское свидетельство № 499305, 1975 г. 3. Железо прямого восстановления: тенденции и перспективи. Информационноаналитический журнал. 27.IV.2011, с. 1-4. Найбільш близьким технологічним рішенням є спосіб збагачення залізорудних кварцитів, що включає їх класифікацію на магнетитові і окислені, багатостадійне подрібнення, помел подрібненої руди, гідравлічну класифікацію в замкнутих циклах помелу, багатостадійне магнітне збагачення, дешламацію, обезводнення та фільтрацію концентрату, доводку концентрату гравітаційними чи флотаційними методами, складування відходів збагачення в хвостосховищах, замкнутий водообіг і реалізується на сучасних гірничо-збагачувальних підприємствах (ГЗК). 1 UA 104182 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При збагаченні важкозбагачувальних окислених залізорудних кварцитів використовуються відомі обпалювально-магнітні, магнітні з різноградієнтними магнітними системами і флотаційні методи збагачення, наприклад на гірничо-збагачувальному комбінаті окислених руд - ГЗКОР (м. Долинське, Україна). Суттєвими недоліками відомого способу збагачення залізорудних кварцитів наступні: - некомплексне використання мінеральної сировини - залізорудних кварцитів; - низька якість і високі витрати витягання заліза; - вибірковий підхід, спрямований на використання легкозбагачувальних різновидностей залізорудних кварцитів і в першу чергу - магнетитових; і - зростання екологічного напруження у регіонах; - недостатній контроль за використанням надр з боку держави. Інформація відносно відомого способу збагачення залізорудних кварцитів наведена в спеціальній фаховій літературі: 1. Справочник по обогащению руд. Фабрики по обогащению железо-рудних кварцитов. -М.: Недра, 1984. - с. 168-176. 2. Малецкий Н.А., Кабанов А.В., Баришполец В.Т. Комплексное использование минеральносырьевых ресурсов при обогащении руд черных металлов. - М.: Недра. 1986. - С. 38-49. Використання вищенаведеного способу збагачення залізорудних кварцитів обумовлює можливість виробляти низькосортний залізорудний концентрат з вмістом загального заліза до 62,2-65,6 % і 11,6-8,2 % оксиду кремнію, при цьому витягання загального заліза в концентрат досягає 64,6-83,3 % до переробки магнетитових кварцитів, а до видобутих залізорудних кварцитів всього 43,0-55,5 %. Концентрат, як правило, використовується у коксо-доменному металургійному виробництві. При цьому слід відмітити, що при використанні сучасного способу збагачення представляється можливим ефективно переробляти тільки магнетитові залізорудні кварцити з вмістом Fe3O4 (FeO • Fe2O3) вище 20 %, що, в свою чергу, обумовлює виборчу виробку залізорудних родовищ, так як залізорудні кварцити перед збагаченням класифікуються по вмісту магнетиту на кондиційні (FeO • Fe2O3 > 20 %) і некондиційні (FeO • Fe2O3 < 20 %). Корисно використовується тільки кондиційні магнетитові різновидності. Попутно добуваючі некондиційні і окислені різновидності залізорудних кварцитів не використовуються, а складуються в зовнішні відвали разом з некондиційними, що обумовлює високі витрати руди на тонну концентрату. На тонну концентрату сьогодні приходиться 10 тонн твердих відходів. При цьому в Кривбасі вже заскладовано близько 2 млрд. тонн окислених залізорудних кварцитів на площі 10 тисяч гектарів. Складна полімінеральна, тонковкраплена залізосилікатна мінерально-речовинна структура залізорудних кварцитів не дозволяє сучасними способами збагачення одержувати концентрати вище наведеної якості і вимагає розробки і реалізації нових способів їх комплексного збагачення. В основу поставлено задачу удосконалення відомого способу збагачення залізорудних кварцитів, в якому шляхом введення нових технологічних операцій та їх послідовностей, досягається можливість реалізації невідомої комплексної переробки з одержанням в єдиному технологічному циклі металізованих високоякісних концентратів з некондиційних та окислених різновидностей важкозбагачувальних залізорудних кварцитів, і за рахунок цього сприяє раціональному та комплексному їх використанню при зниженні витрат, зумовлює конкурентоспроможність, виключити негативний вплив металургійного виробництва на навколишнє середовище. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі збагачення залізорудних кварцитів, що включає їх класифікацію на магнетитові і окислені різновиди, збагачення їх на відповідних технологічних потужностях, окислені кварцити піддають передзбагаченню гравітаційними чи магнітними методами, а одержаний і обезводнений чорновий концентрат (промпродукт) піддають прямому відновленню тонковкраплених окислів заліза, а одержаний продукт піддають помелу, класифікації і збагаченню на магнітних сепараторах. На фіг. 1 представлено технологічну схему сучасного способу збагачення залізорудних кварцитів. На фіг. 2 наведено технологічну схему нового способу комплексного збагачення залізорудних кварцитів, що заявлено. "Спосіб комплексного збагачення залізорудних кварцитів" (фіг. 2) реалізується таким чином. 2 UA 104182 C2 5 10 Залізорудні кварцити піддають їх класифікації на легкозбагачувальні магнетитові і важкозбагачувальні окислені різновидності з наступним їх збагаченням на відповідних технологічних потужностях. В основу технологічної оцінки при класифікації залізорудних кварцитів може бути використаний критерій - магнетитовий модуль, який характеризується як рівень відношення сумарної магнітної сприйнятливості до загального вмісту заліза в руді. Подрібнені важкозбагачувальні окислені залізорудні кварцити піддають передзбагаченню відомими гравітаційними чи магнітними методами, а одержаний при цьому чорновий концентрат (промпродукт) обезводнюють до 10,5 % масової частки вологи, на вібраційних грохотах типу ГИТ.5.1 на ситах розміром щілини 0,25-1,0 мм. Процес обезводнення матеріалу крупністю нижче 1,0 мм здійснюється на вакуум-фільтрах, наприклад дисковому вакуум-фільтрі типу ДОО100. Технічна характеристика вакуум-фільтра ДОО-100 наведена у таблиці. Таблиця Поверхня 2 фільтрації, м Діаметр диска, м Число дисків, шт. Число розподіляючих головок, шт. 1 100,0 2 2,5 3 12 4 2 15 20 25 30 35 40 45 50 Потужність Витрата електродвигуна фільтротканини, приводу диска, 2 м кВт 5 6 4,75 151,2 2 Питома потужність вакуум-фільтра 0,27-0,4 т/м час. Режим роботи: - величина вакууму 0,07-0,08 МПа; - тиск повітря 0,035-0,04 Мпа; 2 - витрати повітря 1,3 м 3/хв*м ; - щільність живлення 48-53 % твердого, масова доля вологи - 10,5 %. Далі одержаний продукт піддають процесу прямого відновлення тонковкраплених окислів заліза в обпалювальних печах, наприклад, кільцевих печах компанії Kobe Steel процесу ІТmkЗ (Iron Making Technology Mark three) при температурі 1040-1280 °C, витратах відновлювача (збагачене вугілля) 40-60 % від ваги руди. При цьому досягається ступінь металізації до 90 %. Одержаний продукт прямого відновлення (тонковкраплені металізовані окисли заліза) разом зі шлаком піддають помелу в кульових млинах до заданої крупності (наприклад 60,0 % класу менше 0,074 мм) і після класифікації піддають збагаченню на магнітних сепараторах з різноґрадієнтними магнітними полями, наприклад ПБМ 120/300 ПП при режимі: магнітна -с індукція на поверхні барабана 0,1319 Тл, частота обертів 0,430 , робочий зазор 30-35 мм, щільність живлення 1,200-1,300 кг/л (див. Кармазин В.И. и др. Процессы и машины для обогащения полезных ископаемых. - М.: Недра, 1971. - с. 310-313; с. 318-321). Таким чином "Спосіб комплексного збагачення залізорудних кварцитів" вирішує проблему комплексного збагачення залізорудних кварцитів шляхом ефективної комбінованої пірометалургійної технології збагачення важкозбагачувальних окислених руд з використанням процесу прямого відновлення тонковкраплених окислів заліза і магнітної сепарації тонковкраплених металізованих окислів заліза, при цьому одержувати високоякісну металургійну сировину з високою доданою вартістю - металізований концентрат. Це дозволяє: - комплексно і раціонально використовувати залізорудні кварцити; одержувати високоякісні конкурентоспроможний металізований концентрат важкозбагачувальних окислених залізорудних кварцитів; - знизити використання дефіцитного природного газу у виробництві високоякісної металургійної сировини; - знизити негативний вплив металургійного виробництва на навколишнє середовище. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб комплексного збагачення залізорудних кварцитів, що включає їх класифікацію на магнетитові легкозбагачувальні і окислені важкозбагачувальні різновиди, збагачення їх на відповідних технологічних потужностях, який відрізняється тим, що подрібнені окислені кварцити піддають передзбагаченню гравітаційними чи магнітними методами, а одержаний обезводнений чорновий концентрат (промпродукт) піддають процесу прямого відновлення 3 UA 104182 C2 тонковкраплених окислів заліза, одержаний продукт процесу відновлення піддають помелу, класифікації і збагаченню на магнітних сепараторах. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4