Спосіб збагачення гематитових кварцитів

1. Спосіб збагачення гематитових кварцитів, що включає стадійне дроблення вихідної руди, наступне заключне її дрібне подрібнювання і збагачення з одержанням хвостів збагачення і залізорудного концентрату, який відрізняється тим, що дроблену руду піддають заключному подрібненню до крупності - 5+0мм, після чого подрібнену руду піддають грохоченню, при цьому надрешітний продукт, розмір часток якого перевищує 5мм, направляють на повторне заключне подрібнення, а підрешітний продукт із розміром часток менше 5мм подають на першу стадію класифікації, у результаті якої розділяють цей продукт на три потоки: один із яких складений частками класу 5+2,5мм - хвостами збагачення, другий потік представлений частками - 2,5+0мм - залізорудною сировиною, а третій потік представлений сировиною, яка була не відокремлена при грохоченні, розмір часток яких перевищує 5мм, яку потім направля U 2 (19) 1 3 Робота зазначених дробарок заснована на осьовому та зсувному впливі на кусок руди, що руйнується. У результаті виконуваних технологічних циклів відбувається формування псевдооднорідної кускової маси з недостатньо порушеною структурою мінеральних прошарків дробленої сировини. Після дроблення руда надходить на кероване, заключне подрібнювання, як найбільш важливий етап рудопідготовки. Від якісних показників дрібного дроблення і гранулометричного складу отриманої сировини залежить вміст заліза в концентраті, кількість порід, які засмічують його, а також мінімальні втрати корисного компонента у хвостах збагачення. Як правило, максимальне дрібне дроблення (мелення) дроблених гематитових кварцитів здійснюється мокрим способом за допомогою, наприклад, кульових чи стержньових млинів. У млинах, при взаємодії рудних часток зі здрібнюючими тілами, відбувається їхнє руйнування, як і у дробарках. Частки руди при розмелені піддаються стискальному зусиллю, у результаті чого вони руйнуються хаотично, як правило, перпендикулярно напрямку прошарків. У гематитових кварцитах залізовмісні частинки сформовані пошарово, тому таке розколювання (розмелення) призводить до того, що при магнітній сепарації частина сировини не завжди взаємодіє з магнітною системою і без зворотно губиться у хвостах. Це призводить до зниження показників збагачення руди, непродуктивному навантаженню на збагачувальне устаткування і, відповідно, збільшенню собівартості збагачення металургійної сировини. Крім того, застосування млинів у якості подрібнюючих апаратів у технологічному ланцюзі рудопідготовки гематитових кварцитів призводить до переподрібнювання рудної маси. У результаті цього здрібнені (змелені) частки флокулюються при магнітній сепарації. Флокулювання часток призводить до захоплення часток порожньої породи, що знижує загальний вміст магнітного заліза у концентраті, отриманого при магнітній сепарації. Застосування подрібнюючих валків високого тиску (Roller Press) в заключній стадії подрібнення призведе до передрібнювання рудної маси, з підвищеним вмістом частинок крупністю 0,05+0мм. При магнітній сепарації ці частинки флокулюються, що знижує якість залізорудного концентрату. Зношення валків високого тиску, як і валків валкових дробарок, має струмковий характер, що є одним з головних недоліків цих машин. Найбільш ефективним є використання відцентрової дробарки, де руйнування сировини здійснюється за рахунок удару сировини, за принципом «камінь об метал» чи «камінь об камінь», при її розбігу в полі центробіжних сил в обертковому ускорювачі, що у зрівнянні з руйнуванням мінеральної сировини за рахунок осьової та зсувної напруг в щокових і конусних дробарках має ряд переваг і дозволяє: - значно підвисити ступінь дроблення і селективність розкриття мінералів; 48636 4 - знизити крупність дробленої сировини і значно знизити енерговитрати для одержання кінцевої продукції; - отримувати матеріал кубовидний за формою; - знизити капітальні витрати за рахунок низької металоємкості і відсутності фундаментів. Задачею корисної моделі є вдосконалення способу збагачення прошаруватих гематитових залізних руд - кварцитів за рахунок виконання попередніх циклів дроблення вихідної руди , наступного регламентованого пошарового розділення і подрібнення кожної частки руди у результаті взаємодії вертикального потоку руди з рудою на обертовому, у горизонтальній площині, робочому органу подрібнюючого апарата, з наступним грохоченням і класифікацією подрібненого матеріалу за окремими класами крупності. Технічний результат від реалізації корисної моделі полягає в підвищенні ефективності збагачення гематитових кварцитів, зменшенні втрат заліза у хвостах збагачення за рахунок зниження переподрібнювання руди та її флокулювання при магнітній сепарації з захопленням часток порожніх порід з одночастковим підвищенням якості залізорудного концентрату. Реалізація корисної моделі дозволяє: - створити компактний збагачувальний комплекс на борту кар'єру чи шахти з високими економічними і технологічними показниками одержання металургійної сировини; - мінімізувати залучення додаткових територій для розміщення устаткування під технологію рудопідготовки; - розташувати комплекс безпосередньо поблизу від місця видобутку корисних копалин; - значно зменшити капітальні витрати на технологічне збагачувальне устаткування та експлуатацію комплексу в цілому; - скоротити обсяг складування некондиційних руд та відвалоутворення на 30%; - одержувати з гематитових кварцитів з масовою часткою заліза 36-38% готовий продукт у вигляді аглоруди та аглоконцентрата зі вмістом заліза відповідно 56 і 58%;. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що спосіб збагачення гематитових кварцитів, що включає стадійне дроблення вихідної руди, наступне заключне її дрібне подрібнювання і збагачення з одержанням хвостів збагачення і залізорудного концентрату. Відповідно до корисної моделі, дроблену руду піддають заключному подрібненню до крупності 5+0мм, після чого подрібнену руду піддають грохоченню, при цьому надрешітний продукт, розмір часток якого перевищує 5мм, направляють на повторне заключне подрібнення, а підрешітний продукт із розміром часток менш 5мм подають на першу стадію класифікації, у результаті якої розділяють цей продукт на три потоки: один із яких складений частками класу - 5+2,5мм - хвостами збагачення, другий потік представлений частками - 2,5+0мм - залізорудною сировиною, а третій потік представлений сировиною, яка була невідокремлена при грохоченні, розмір часток яких перевищує 5мм, яку потім направляють на повторне за 5 ключне подрібнення, при цьому залізорудну сировину розміром 2,5+0мм піддають другій стадії класифікації, при якій одержують два потоки: один із яких представлений частками, розмір яких не перевищує 0,2-0,1мм мм - хвостами збагачення, а другий потік збагачений за рахунок класифікації представлений частками класу - 2,5+0,2 (0,1) мм направляють на магнітну сепарацію, де збагачуваний продукт піддають впливу магнітного поля інтенсивністю 0,6-0,7 Тл, у результаті якого одержують хвости збагачення і проміжний продукт, після чого останній піддають впливу магнітного поля інтенсивністю 0,3-0,4 Тл і одержують при цьому залізорудний концентрат і хвости збагачення.. Для забезпечення високої якості подрібнення прошаруватих часток руди та максимального розкриття кристалічної складової яка містить залізо, дроблену руду піддають подрібненню на відцентровій дробарці шляхом впливу на неї обертовим робочим органом, яким ударно розділяють частки руди на шаруваті складові з різними фізикомеханічними властивостями, після чого обертовим робочим органом надають часткам руди відцентрове прискорення і руйнування їх за рахунок зіткнення з нерухомою перешкодою, яка обмежує зону подрібнювання навколо обертового робочого органа. Заявлена корисна модель ілюструється кресленням, де на Фіг.1 показана схема технологічного процесу збагачення гематитових кварцитів. Заявлений спосіб реалізується таким чином. Гематитові кварцити належать до групи слабомагнітної, важкозбагачуваної залізорудної сировини, одержання концентрату з якої забезпечується при дотриманні специфічних регламентів усього технологічного циклу: від попередньої підготовки руди до одержання товарного концентрату - металургійної сировини. Гематитові кварцити характеризуються вираженою прошаруватою текстурою. Формуючи кускову рудну масу, мінеральні прошарки мають різний вміст корисного компонента з різним ступенем збагачуваності. Кристалічна маса, що утримує залізо, має магнітні властивості і шарове формування. Виходячи з цього, підготовка руди до збагачення традиційно полягає в ряді послідовно виконуваних стадій дроблення, після яких здійснюється її кероване заключне подрібнювання до заданого гранулометричного складу і геометричних параметрів. Вищевказане повинне забезпечувати ефективну взаємодію часток з магнітною системою сепаратора, забезпечуючи ефективне формування потоків збагаченої сировини і порожньої породи. Подрібнення має забезпечувати максимальне розкриття мінеральних зерен у масі вхідної сировини та витяг корисного компонента (гематиту) при мінімальних його втратах. Вхідна сировина - гематитові кварцити від місця видобутку чи складування направляють на дробильний комплекс. На дробильному комплексі, в залежності від застосовуваного устаткування і фізико-механічних властивостей руди, дроблять руду (1) послідовними стадіями. Попередніми стадіями дроблення (1) є отримання окремих часток, 48636 6 розмір яких дозволяє їх ефективно подрібнювати в заключній стадії. Експериментальні дослідження показали, що дроблення руди (1) до зазначеного класу оптимального розміру дозволяє забезпечити максимальне розкриття мінеральних зерен утримуючих залізовмісний магніто-сприйнятливий компонент. Перевищення зазначеного розміру максимального куска призводить до збільшення часу технологічного циклу подрібнювання сировини, збільшується непродуктивне зношування технологічного устаткування. Крім того, подрібнювання руди, розмір кусків яких перевищують оптимальний розмір негативно позначається на наступному подрібненню і збагачувальному циклах і, як наслідок, на показниках одержання залізорудного концентрату. Заключне у відцентровій дробарці подрібнювання (2) починають з формуванням рудної маси, яку подають у подрібнюючій пристрій - дезінтегратор. Неоднорідність складу руди визначає те, що не весь її об'єм підданий подрібненню буде мати необхідний гранулометричний склад. Тому, отриману подрібнену руду піддають грохоченню (3) , у результаті чого формують два потоки: один із яких - підрешітний продукт - направляють на збагачувальний процес для одержання залізорудного концентрату і хвостів збагачення. Другий потік при грохоченні є надрешітним продуктом, який складаєтся з часток, розмір яких перевищує регламентований розмір. Цей продукт направляють на повторне подрібнювання (2) в заключній стадії, в якості додаткового циркуляційного навантаження подрібнювального устаткування. Таке функціонування технологічного устаткування визначає безперервність технологічного циклу збагачення подрібнених гематитових кварцитів, а також руд, які мають аналогічні фізикомеханічні властивості та збагачуваність. Виконаний аналіз та дослідно-промислові випробування заявленого способу показали високу якість збагачення гематитових кварцитів. Виконана рудопідготовка дозволяє забезпечити максимальний витяг залізовмісного корисного компонента в процесі подальшого збагачення і одержання концентрату для металургійної промисловості. Застосування заявленого способу збагачення, котрий передбачає дроблення і регламентоване подрібнювання вихідної сировини, дозволяє використовувати ефективне високопродуктивне устаткування, так як в умовах кар'єру і шахти неможливо розмістити громіздку розгалужену інфраструктуру гідрозбагачення гематитових кварцитів і гідродезінтеграцію з застосуванням барабанних млинів, необхідних для процесу рудопідготовки, на борті кар'єру взагалі не є можливим. Це викликане обмеженістю площ під будівництво технологічної лінії. Рішенням задачі застосування ефективного устаткування є те, що вхідний продукт для сепарації пропонується робити із застосуванням відцентрових подрібнювачів. Застосування відцентрових подрібнювачів дозволяє відмовитися від використання громіздких барабанних млинів і дробарок дрібного дроблення. 7 Підтвердженням ефективності заявленого способу є те, що оптимальний режим сепарації гематитових кварцитів із прошаруватою (пластинчатою) текстурою гематито - кварцитного складу відбувається при крупності вхідного продукту в класі - 2,5+0,2 (0,1) мм; середній діаметр зерен у розвантаженні відцентрової дробарки складає 2,1мм, а в розвантаженні млинів - 0,76мм (тобто в млині відбувається переподрібнювання корисного продукту). Встановлено, що продукт крупністю менш 0,2(0,1) мм сприяє магнітній флокуляції залізовмісних часток з захватом порожньої породи, що призводить до зниження якісних показників отриманого концентрату. Відцентровий подрібнювач за своїми технічними характеристиках значно перевершує показники, які отримані при рудопідготовці з використанням стрижневих і кульових барабанних млинів, а також конусних дробарок дрібного дроблення (приблизно однакової продуктивності). Питома витрата енергії при застосуванні відцентрового подрібнювача орієнтовно складає 2,0КВт год/т, а питома витрата енергії барабанних млинів (при однаковій продуктивності) дорівнює 4,0КВт. год/т. Застосування відцентрового подрібнювача дозволяє підприємству починати збагачувальний цикл на стадії рудопідготовки, що дозволяє підвищити ефективність її подальшої магнітної сепарації. Відцентрово-ударне подрібнювання руди, у порівнянні з традиційним подрібнюванням, яке здійснюється роздавлюванням, як, наприклад, у конусних, валкових дробарках і кульових млинах, відрізняється однією суттєвою перевагою: поділ відбувається в першу чергу по ослаблених напрямках, якими є межі між мінеральними зернами. При відцентрово-ударному подрібнені розкриття зерен рудних мінералів і звільнення їх від зрощень із зернами порожньої породи відбувається більш якісно, ніж при інших способах подрібнювання. При подрібнені залізної руди у відцентровій дробарці зменшується кількість зворотної фракції руди за рахунок отримання більшого вмісту часток кубовидної форми, яка відправляється на повторне подрібнення, що дозволяє знизити витрату електроенергії на додаткове подрібнювання і збільшити продуктивність технологічної лінії. Відцентрове подрібнювання при реалізації в промисловості має ряд переваг: проста конструкція устаткування, яке дозволяє швидко робити обслуговування і заміну будь-яких частин без особливих зусиль в умовах гірничо-переробного підприємства; не потрібна наявність великих фундаментів, при цьому вібрація подрібнювача мінімальна і найменші капітальні витрати. Руду подрібнюють на відцентровій дробарці шляхом впливу на неї обертовим робочим органом, яким ударно розділяють частки руди на шаруваті складові з різними фізико-механічними властивостями. Після чого обертовим робочим органом надають часткам руди відцентрове прискорення і руйнування їх за рахунок зіткнення з нерухомою перешкодою, яка обмежує зону подрібнювання навколо обертового робочого органа. 48636 8 Рудна маса, піддавшись подрібненню, отримує якість кондиційної сировини. Кондиція цієї сировини полягає в тім, що в результаті дроблення одержують масу, максимальний розмір кусків якої не перевищує 5мм. Загальний обсяг цієї маси становить від 90 до 95% від загального обсягу сировини, яка поступає на дроблення. Гематитові кварцити структурно і фізико-механічно неоднорідні, тому при її подрібнені на відцентровій дробарці утворюється незначний об'єм рудної маси розмір кусків яких перевищує 5мм. Ця частина рудної маси підлягає повторному подрібненню, в цій же дробарці, до кондиційного гранулометричного складу. Подрібнену в відцентровій дробарці рудну масу направляють на захисне грохочення. (3) для поділу на потоки по гранулометричному складу. У результаті грохочення отриману подрібнену рудну масу розділяють на потік, де розмір часток перевищує 5мм і потік розмір часток якого не перевищує 5мм. Надрешітний потік рудних часток зі значним вмістом заліза, розмір яких перевищує 5мм, направляють на повторне подрібнення (2) в тій же дробарці. Повернення цього класу в технологію дозволяє збільшити вихід концентрату і аглоруди. Підрешітний потік рудних часток, розмір яких не перевищує 5мм, направляють на першу стадію класифікації (4). На цьому етапі збагачувального процесу остаточно відокремлюються негабаритні куски розмір яких перевищує 5мм. Ці частки по причині технологічних недоліків, які властиві процесу грохочення, обов'язково в незначному об'ємі (5-10%) попадають у раніше отриманий підрешітний продукт разом із частками, розмір яких не перевищує 5мм. Негабаритні частки розмір яких перевищує 5мм, також направляють на повторне подрібнення (2) разом з раніше виділеним потоком. Після відділення негабаритних часток одержують два потоки: один із яких - продукт представлений частками класу -5+2,5мм, а другий потік представлений частками -2,5+0мм. Виконані дослідження дозволили встановити, що гематитові кварцити при подрібненні на відцентровому млині вже на стадії класифікації по гранулометричному складу можуть бути розділені на хвости збагачення (5), фракційний склад котрого перебуває в межах класу -5+2,5мм і залізовмісний продукт, фракційний склад яких перебуває в межах класу -2,5+0мм. У хвостах збагачення (5) вміст заліза нижче гранично припустимого по технологічних і економічних міркуваннях і це робить їх продуктом, який складують на шламосховищі або у відвалі. Отриманий у результаті першої стадії класифікації (4) залізовмісний продукт піддають другій стадії класифікації (6). Як устаткування, при другій стадії класифікації (6) можуть бути використані як грохоти так і повітряно-прохідні сепаратори (пневмосепаратори). Основною метою другої стадії класифікації (1) є відділення від загального потоку залізовмісного продукту потоку пилоподібних часток тонкого класу, розмір фракцій яких перебуває в діапазоні - 0,2 (0,1) +0мм. 9 Як показали результати виконаних досліджень, саме пилоподібна фракція класу -0,2(0,1) +0мм виділена з рудної маси подрібнених гематитових кварцитів є хвостами збагачувального процесу (5) і має мінімальний вміст корисного компонента. Це порозумівається характером і способом подрібнювання вихідної сировини, а також морфологією мінералоутворення залізовмісних руд. Отримані хвости складуються у хвостосховищі. Виділення з загального залізовмісного продукту пилоподібної фракції величиною -0,2(0,1)+0мм з мінімальним вмістом заліза дозволяє додатково підвищити якість основного залізовмісного потоку, який представлений класом 2,5+0,2(0,1)мм. Попередньо збагачений залізовмісний потік представлений частками класу - 2,5+0,2мм піддають магнітній сепарації (7), у результаті якої одержують залізовмісний проміжний продукт (8) і хвости збагачення (5). Як показали дослідження, збагачувані гематитові кварцити представляють собою рудну масу, яка складається із залізовмісних часток з різною магнітною сприйнятливістю. При значній диференціації магнітних властивостей збагачуваного продукту, для запобігання утворення флокул із часток з високою магнітною сприйнятливістю і порожньою породою в ряді випадків доцільно процес магнітної сепарації здійснювати двохстадійно при впливі магнітного поля різної напруженості. Стосовно до заявленого способу, збагачення гематитових кварцитів на залізовмісний потік класу - 2,5 + 0,2(0,1) мм отриманий у результаті другої стадії класифікації (6) впливають магнітним полем напруженістю 0,6-0,7 Тл. Це дозволяє відокремити від загального потоку магніто сприйнятливі залізовмісні частки. В результаті магнітної сепарації (7) одержують хвости збагачення і проміжний залізовмісний продукт (8). Проміжний залізовмісний продукт (8) піддають остаточному впливу магнітного 48636 10 поля (9) напруженістю 0,3-0,4 Тл і отримують при цьому товарний залізорудний концентрат (10) і хвости збагачення (5). Технологічні випробування показали, що заявлений діапазон першочергового впливу магнітного поля (7) напруженістю 0,6-0,7 Тл дозволяє вилучити максимальну кількість магніто сприйнятливих часток із загального об'єму руди. При меншій напруженості магнітного поля були отримані значні втрати корисного компоненту з хвостами збагачення, а при збільшенні напруженості магнітного поля, отриманий проміжний продукт мав значний об'єм порожніх порід за рахунок активізації процесу флокуляції. Що стосується остаточного впливу на проміжний продукт (9), то заявлений діапазон напруженості магнітного поля 0,3-0,4 Тл дозволяє вилучити максимальний об'єм залізовмісних часток при мінімальному вмісту порожніх порід. При зменшеності напруженості магнітного поля були отримані значні втрати часток руди з корисним компонентом, а при збільшенні напруженості магнітного поля до концентрату потрапляли зростки порожньої породи з рудними магніто сприйнятливими частками. Результати виконаних досліджень і отримані результати дослідно-промислових випробувань показали, що заявлений спосіб збагачення гематитових кварцитів характеризується високими техніко-економічними показниками одержання товарного залізовмісного концентрату із залізних руд з відносно низьким вмістом корисного компонента. Застосування способу дозволяє зменшити площі, які виділяються для розміщення некондиційних руд і забезпечити одержання товарного продукту для металургійної промисловості при мінімізації капітальних вкладень при організації збагачувального процесу. 11 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 48636 Підписне 12 Тираж 28 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