Спосіб збагачення міцних залізних руд

Реферат: Спосіб збагачення магнетитових кварцитів включає дроблення вхідної руди, її наступне подрібнення і магнітну сепарацію з формуванням потоку товарного концентрату і хвостів збагачення. Вхідну руду дроблять до фракції (-300) мм і подають спадним потоком на горизонтальну площину, на якій подрібнюють руду, яку піддають періодичному вертикально спрямованому руйнівному навантаженню, що сполучають зі зсувним зусиллям, спрямованим під кутом стосовно вертикального руйнівного навантаження. Періодичне вертикальне навантаження і зсувне зусилля повторюють до одержання подрібненого продукту до крупності розкриття рудних зерен, який піддають впливу висхідного повітряного потоку і утворюють аерований потік подрібненої руди, який видаляють із зони подрібнення і піддають його пневматичній класифікації по крупності, в результаті якої формують два потоки: один із яких, з розміром фракцій, перевищуючим розмір розкритих рудних зерен, направляють як циркуляційне навантаження процесу подрібнення під впливом періодичного вертикально спрямованого руйнуючого навантаження, що сполучають зі зсувним зусиллям, спрямованим під кутом стосовно вертикального руйнівного навантаження. Другий потік, з розміром фракцій не менше розміру розкритих рудних зерен, направляють на магнітну сепарацію з утворенням товарного концентрату і хвостів збагачення. UA 112016 U (12) UA 112016 U UA 112016 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої справи і може бути використана як технологічний процес збагачення міцної магнетитової руди і інших міцних руд, які містять вкраплений корисний компонент, рудні зерна якого мають різні геометричні параметри. Спосіб може бути реалізований на базі діючих гірничо-збагачувальних комбінатів, які здійснюють переробку залізної руди, видобутої при підземній або відкритій розробці. Спосіб може бути реалізований у безпосередній близькості від виробництва гірських робіт на діючих кар'єрах для видачі готового продукту у вигляді товарного залізорудного концентрату. Відомий спосіб збагачення магнетитових руд, що включає дроблення, подрібнення, класифікацію і магнітну сепарацію з одержанням магнетитового концентрату і відвальних хвостів [К.А. Разумов, В.А. Перов. Проектирование обогатительных фабрик. -М.: Недра, 1982. С. 172-173]. Недоліком відомого способу є те, що одна з найважливіших технологічних операцій подрібнення - ведеться за допомогою барабанних кульових млинів. Принцип роботи цих млинів заснований на ударному навантаженні на частки руди, в результаті чого відбувається руйнування мінеральної одиниці і, відповідно, розкриття рудних зерен. При ударному навантаженні, взаємодія тіл, що мелють, ефективна по нормалі, що приводить до максимального руйнування рудної частки, і руйнуванню і переподрібнення рудного зерна, яке містить корисний компонент. Переподрібнення рудних часток приводить до того, що при наступних циклах класифікації вони видаляються із хвостами збагачення і безповоротно губляться при складуванні у хвостосховищах. Істотним недоліком відомого способу є те, що прикладені навантаження, які забезпечуються за рахунок динамічного впливу куль, приводять до того, що руйнування мінеральних часток відбувається не по зонах розшарування, а спонтанно. Це приводить до того, що при руйнуванні мінеральних часток губиться корисний компонент за рахунок руйнування рудних зерен. Зруйновані мінеральні частки є переподрібненими і, потрапляючи у хвостосховище, збільшують технологічні втрати, що негативно позначаються на техніко-економічних показниках збагачувального процесу. Найбільш близьким рішенням, вибраним як прототип, є спосіб збагачення магнетитових кварцитів, який включає дроблення вхідної руди, подрібнення вхідного матеріалу, грубу класифікацію подрібненого матеріалу, магнітну сепарацію подрібненого матеріалу з одержанням збагаченого продукту і хвостів. Остапенко П.Е. Обогащение железных руд. -М.: Недра, 1977. - 274 с.]. Для вилучення корисного компонента здійснюють додаткове двостадійне подрібнення проміжного продукту, тонку класифікацію подрібненого проміжного продукту на великий і тонкий продукти, великий продукт подрібнюють перед об'єднанням з тонким, об'єднаний продукт подають на магнітну дешламацію після кожної стадії подрібнення, згущений продукт подають на магнітну сепарацію. Після кожної стадії магнітної сепарації немагнітний продукт сепаратора направляють у відвальні хвости. Магнітний продукт останньої стадії сепарації є кінцевим продуктом - залізорудним концентратом. Основним недоліком даного способу є високі питомі витрати на виробництво порівняно з низкою селективністю процесу магнітної сепарації (ефективність збагачення по формулі Хенкока-Луйкена склала 35-65 %). Відомий спосіб передбачає багатостадійні цикли збагачувального процесу, у результаті яких на кожному етапі відбуваються втрати корисного компонента. Завдяки багатостадійності, спосіб характеризується значною енергоємністю, а також значними експлуатаційними і капітальними витратами. Значна кількість технологічних операцій приводить, як і у вищерозглянутому способі, до переподрібненню продукту, що містить корисний компонент. У відомому способі рудні зерна переподрібнюються за рахунок багаторазової циркуляції у подрібнюючих апаратах та у процесі переміщення продукту в технологічних потоках. Недоліком відомого способу є його низька ефективність, яка пов'язана з тим, що з технологічного процесу відвальні хвости виводяться із процесу кілька разів стадійно, при цьому у хвостах, виведених із процесу збагачення, присутня частина корисного компонента у вигляді тонких переподрібнених, ошламованих рудних часток і зростків. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення технології збагачення міцних залізних руд за рахунок того, що кондиційна руда піддається подрібненню до крупності, розмір фракцій яких відповідає розміру розкритих рудних зерен. Отриманий продукт піддається поділу під дією гравітаційної складової і динамічним впливом висхідного повітряного потоку з поліфракційними частками руди, що класифікується по крупності на два потоки: один із яких піддається збагачувальному процесу, а другий потік піддається додатковому механічному 1 UA 112016 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 впливу, у результаті якого змінюється гранулометричний склад за рахунок додаткового подрібнення. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб збагачення магнетитових кварцитів включає дроблення вхідної руди, її наступне подрібнення і магнітну сепарацію з формуванням потоку товарного концентрату і хвостів збагачення. Згідно з корисною моделлю, вхідну руду дроблять до фракції (-300) мм, подають спадним потоком на горизонтальну площину і піддають періодичному вертикально спрямованому руйнівному навантаженню. Вертикальне навантаження сполучають зі зсувним зусиллям, спрямованим під кутом стосовно вертикального руйнівного навантаження. Періодичне вертикальне навантаження і зсувне зусилля повторюють до одержання подрібненого продукту до крупності розкриття рудних зерен, які піддають впливу висхідного повітряного потоку і утворюють аерований потік з поліфракційними частками подрібненої руди. Подрібнену руду видаляють із зони подрібнення і піддають пневматичній класифікації по крупності, в результаті якої формують два потоки. Один потік, розмір фракцій яких перевищує розмір розкритих рудних зерен, направляють як циркуляційне навантаження процесу подрібнення під впливом періодичної дії вертикально спрямованого руйнівного навантаження, яке сполучають зі зсувним зусиллям, спрямованим під кутом стосовно вертикального руйнівного навантаження. Другий потік, з розміром фракцій не менше розміру розкритих рудних зерен, направляють на магнітну сепарацію з утворенням товарного концентрату і хвостів збагачення. Технічний результат від використання корисної моделі полягає у тому, що: підвищується ефективність процесу збагачення міцних руд чорних і кольорових металів; попереджається переподрібнення та ошламування рудних зерен; підвищується продуктивність збагачувального процесу; знижуються експлуатаційні витрати за рахунок скорочення кількості технологічних стадій; спосіб може бути реалізований як у стаціонарному, так і мобільному виконанні при різних варіантах продуктивності по одержанню товарного концентрату; спосіб може бути реалізований безпосередньо на місці видобутку корисних копалин, скорочуючи тим самим транспортні і експлуатаційні витрати на переробку руди; спосіб може використатися при збагаченні будь-яких міцних руд, які видобувають відкритим або підземним способом; спосіб дозволяє зменшити енерговитрати на переробку руди і застосовувати в технологічному процесі передові автоматизовані системи керування виробництвом; спосіб дозволяє мінімізувати вплив людського фактора на процес одержання високоякісного товарного продукту; при реалізації корисної моделі знижуються втрати переподрібненого магнетиту із хвостами магнітної сепарації. Спосібзбагачення міцних залізних руд здійснюється таким чином. Як вхідна сировина для реалізації збагачувального процесу використовуються міцні залізні і інші руди, видобуток яких здійснюється відкритим або підземним способом. Після видобування вхідна руда транспортується на збагачувальний комплекс, де піддається дробленню. Як правило, шматок вхідної дробленої руди становить (від -300) мм. Отримана руда піддається грохоченню, при якому підрешітний продукт являє собою кондиційний продукт, а надрешітний продукт використовується як циркуляційне навантаження дробильного устаткування. Після дроблення, руда піддається подрібненню. Подрібнення є визначальною технологічною операцією в збагачувальному процесі. Технологія подрібнення повинна забезпечувати ефективну реалізацію декількох критеріїв, по яких забезпечується одержання продукту, з якого може бути витягнутий корисний компонент. Стосовно до того або іншого типу руд, глибина подрібнення повинна дати можливість розкрити рудні зерна для наступного їхнього вилучення і концентрації. Крім того, при видобуванні не повинно спостерігатися переподрібнення рудних зерен, що приводить до втрат корисного компонента із хвостами збагачення. Відповідно до заявленого способу, подрібнення передбачається від максимальної фракції (300) мм до фракційного складу, який відповідає розміру рудних зерен. Особливістю способу є те, що цикл подрібнення є безперервним: від максимального розміру шматків до оптимального розміру часток. Дослідження показали, що ефективним способом подрібнення є вплив на частку на горизонтальній площині. Такий спосіб подрібнення забезпечує максимальний руйнуючий ефект шматка при мінімальних енергетичних витратах. Розподіл на горизонтальній площині здійснюють за рахунок спадного потоку руди зверху вниз на площину, на якій здійснюється подрібнення. 2 UA 112016 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 За допомогою механічного органу здійснюють періодичний вплив на руду, подрібнюючи її до необхідного ступеня. Необхідність періодичного впливу обумовлюється тим, що при періодичному впливі на (2025)% зменшуються енергетичні витрати на подрібнення вхідної руди. Крім того, періодичний вплив на мінеральну структурно-неоднорідну масу дозволяє, змінюючи цикли навантаження і розвантаження, прискорити процес не тільки прямого руйнування часток, але їхнього розшарування за рахунок формування комплексу напруг. Останнє особливо важливо, тому що розкриття рудних зерен найбільше ефективно спостерігається при розшаруванні рудних часток. Відповідно до виконаних досліджень, найбільш ефективним є комбінований вплив на рудні частки додатковим зсувним зусиллям, що підсилює ефект розшарування часток. У цілому, при дослідженнях отримані результати, які говорять про те, що комплексний вплив на мінеральні частки міцної залізної руди, наприклад магнетитової руди, який полягає у впливі періодичного вертикально спрямованого руйнівного навантаження, сполученого зі зсувним впливом, спрямованим під кутом стосовно вертикального руйнівного навантаження. Такий комплексний вплив, у порівнянні із багатостадійними способами подрібнення, дозволяє в один прийом подрібнювати руду від відносно великого (-350 або -300) мм шматка руди до частки, розмір якої забезпечує розкриття рудних зерен. Особливістю нового способу збагачення є те, що подрібнення руди при досягненні заданого розміру гранулометричного складу здійснюється у сформованому на горизонтальній площині технологічному шарі, товщина якого становить 5-15 діаметрів рудних зерен. Формування зазначеного технологічного шару забезпечує об'ємний вплив на рудні частки, підсилюючи ефект розкриття рудних зерен. Багатокомпонентний вплив нового способу дозволяє забезпечити високий рівень розкриття рудних зерен, величина якого становить 93-95 %. Після досягнення заданого гранулометричного складу, утворена подрібнена маса віддаляється з горизонтальної площини висхідним потоком повітря. Застосування висхідного потоку повітря дозволяє забезпечити попередню сепарацію часток по їх пневматичній крупності. Попередня сепарація висхідним потоком дозволяє забрати частки, швидкість витання яких менше швидкості висхідного потоку. При такій сепарації частки, що досягли кондиційних розмірів або є близькі до цих розмірів, виносяться із зони подрібнення. Застосування пневматичної сепарації дозволяє виділити частки руди, які не були достатньо подрібнені і маса яких визначає високу пневматичну крупність стосовно висхідного потоку. Із цих часток формують спадний потік, що, переміщаючись униз під дією сил гравітації, концентрується у прийомному бункері або без нього, надходить у безперервний транспортний засіб і, як циклічне навантаження, надходить під вплив подрібнюючого механічного органа для повторного подрібнення до кондиційних розмірів. Подрібнена руда, що була витягнута з подрібнюючого органу за допомогою висхідного повітряного потоку, надходить на доводочну пневматичну класифікацію за критерієм поділу по крупності. Важливість цього технологічного циклу полягає в тому, що пневматична класифікація є остаточною доводочною операцією, при якій відбувається остаточний поділ на частки з розкритими рудними зернами і на частки, у яких рудні зерна не розкриті і підлягають повторному подрібненню. Критерієм пневматичної сепарації є добування часток, геометричні параметри яких відповідають часткам з розкритими рудними зернами. У результаті доводочної пневматичної класифікації формується два технологічних потоки: один із яких являє собою подрібнену руду, у якій в результаті недоподрібнення рудні зерна не розкриті, а другий потік являє собою масу часток, у якій рудні зерна повністю розкриті. Потік недоподрібненої руди направляють як циркулююче навантаження для кондиційного подрібнення, а потік, що складається із часток, у яких рудні зерна повністю розкриті, надходить на магнітну сепарацію. Для виконання циклу магнітної сепарації, рудну масу з розкритими рудними зернами змішують із технічною водою в заданому співвідношенні твердої і рідкої фаз. Утворену пульпу подають на магнітну сепарацію, в результаті якої одержують залізорудний концентрат, який використовують як сировину для металургійної промисловості. Породні частки, які були отримані при магнітній сепарації, являють собою хвости збагачення, які по пульпопроводу надходять на складування у хвостосховищі. Результати магнітної сепарації показали, що ефективність технології збагачення за критерієм Хенкока-Луйкена дорівнює 93-94 %, що обумовлено мінімальною кількістю технологічних стадій при максимальному добуванні корисного компонента, який становить 9798 %. 3 UA 112016 U 5 10 15 20 25 30 Дослідження і значний обсяг дослідно-промислових випробувань показали, що заявлений спосіб може бути реалізований на всіх гірничо-переробних підприємствах, які здійснюють видобуток і переробку рудних корисних копалин високої міцності. Спосіб дозволяє реалізувати збагачувальний процес, скоротивши кількість технологічних циклів, чим зменшує питомі витрати на енергоносії, а також експлуатаційні витрати, істотно знижуючи собівартість збагаченого продукту. При реалізації способу забезпечується максимальне розкриття і вилучення рудних зерен, прогнозовано попереджається їхнє переподрібнення і втрати корисного компонента із хвостами збагачувального процесу. Спосіб може бути реалізований як у стаціонарному, так і мобільному варіантах. Останній дозволяє реалізувати збагачувальний процес у безпосередній близькості від місця розробки корисних копалин, чим значною мірою знижує капітальні витрати на транспортування руди та її переробку. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб збагачення магнетитових кварцитів, що включає дроблення вхідної руди, її наступне подрібнення і магнітну сепарацію з формуванням потоку товарного концентрату і хвостів збагачення, який відрізняється тим, що вхідну руду дроблять до фракції (-300) мм і подають спадним потоком на горизонтальну площину, на якій подрібнюють руду, яку піддають періодичному вертикально спрямованому руйнівному навантаженню, що сполучають зі зсувним зусиллям, спрямованим під кутом стосовно вертикального руйнівного навантаження, при цьому періодичне вертикальне навантаження і зсувне зусилля повторюють до одержання подрібненого продукту до крупності розкриття рудних зерен, який піддають впливу висхідного повітряного потоку і утворюють аерований потік подрібненої руди, який видаляють із зони подрібнення і піддають його пневматичній класифікації по крупності, в результаті якої формують два потоки: один із яких, з розміром фракцій, перевищуючим розмір розкритих рудних зерен, направляють як циркуляційне навантаження процесу подрібнення під впливом періодичного вертикально спрямованого руйнуючого навантаження, що сполучають зі зсувним зусиллям, спрямованим під кутом стосовно вертикального руйнівного навантаження, при цьому другий потік, з розміром фракцій не менше розміру розкритих рудних зерен, направляють на магнітну сепарацію з утворенням товарного концентрату і хвостів збагачення. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4