Спосіб збагачення залізорудної сировини

1. Спосіб збагачення залізорудної сировини, що включає витяг вихідної сировини, її класифікацію і утворення некондиційної маси, яка направляється у відвал, а також кондиційної маси - концентрату, що містить корисний компонент, який відрізняється тим, що залізорудною сировиною є складовані хвости процесу збагачення залізної руди і/або складовані некондиційні залізні руди, а як корисний компонент у збагачуваній вихідній сировині використовують гематит, при цьому після витягу вихідної сировини з неї утворюють пульпу і піддають її просіванню, у результаті чого надрешітний продукт, крупністю понад класу +1 мм направляють у відвал, а підрешітний - піддають класифікації в гідроциклоні, злив якого, крупністью класу -0,03 мм направляють у відвал, а піски крупністью класу +0,03 мм збагачують у першій стадії гідравлічного гравітаційного збагачення, наприклад, у конусному сепараторі, у результаті чого утворені піски направляють на гідравлічне гравітаційне збагачення, наприклад, у гвинтовому сепараторі, а злив направляють на другу стадію гідравлічного гравітаційного збагачення - перечищення, наприклад, у конусному сепараторі, злив якого направляють у відвал, а піски також як і піски першої стадії гідравлічного гравітаційного збагачення в сепараторі направляють на гідравлічне гравітаційне збагачення, наприклад, у гвинтовому сепараторі, після чого одержують три технологічних потоки: один із яких - злив направляють у відвал, інший потік - проміжний продукт, що містить частки зба U 2 UA 1 3 гнетиту, величина якого не дозволяє економічно обгрунтовано одержувати концентрат з магнітосприйнятливим магнетитовим залізом. Відомий спосіб збагачення лежаних хвостів хвостосховищ (Патент Росії №2065777 на винахід, заявка №94029208/03 від 04.08.1994, опубліковано 27.08.1996р.). Спосіб передбачає переробку лежаних хвостів з виділенням мінералів заліза. Вихідну сировину подають у вигляді пульпи, а переробку здійснюють шляхом захисного просівання пульпи, її класифікації по класу 0,16мкм, основної і перечисної магнітні сепарації часток класу крупністю менш 0,16мкм, заключного зневоднювання отриманих продуктів. Обидві магнітні сепарації ведуть у неоднорідному магнітному полі при індукції 0,4м Тл, а пульпу у магнітне поле подають зі швидкістю 0,20,3м/с. Недоліком відомого способу є те, що процес збагачення лежаних хвостів полягає у виборчому впливі магнітного поля на магнітосприйнятливі частки магнетиту, які були загублені із хвостами при збагаченні. Валова переробка хвостів, що полягає тільки в магнітній сепарації з різною інтенсивністю магнітного поля, малоефективна в силу того, що магнетитові частки, що перебувають у хвостах, представлені в основному дрібнодисперсними частками зі слабкою магнітною сприйнятливістю. Це призводить до недостатньої ефективності технологічного процесу і високої собівартості отриманого концентрату. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є спосіб збагачення залізовмісної сировини, що включає витяг вихідної сировини, її класифікацію і утворення некондиційної маси яка направляється у відвал, а також кондиційної маси - концентрату, що містить корисний компонент (Патент України на винахід №48914). У відомому способі збагачення як вихідна сировина використовуються складовані залізовмісні хвости збагачувальних фабрик. Перед збагаченням залізовмісних хвостів, визначають їх фізико-механічні і хімічні властивості, гранулометричний склад по площі розміщення і потужності шару в контурах хвостосховища. Хвости розрихлюють і розмивають до утворення пульпи, витягаючи з неї сторонні і негабаритні елементи. Відділення дрібнофракційного продукту кварцвміщуючих порід здійснюють за допомогою дешламації в результаті якої одержують незбагачувані піски, які направляють у відвал, і збагачуваний залізовмісний продукт. Збагачуваний залізовмісний продукт направляють на класифікацію в гідроциклоні і виконують підшихтовку руди у вигляді пульпи в залізовмісний продукт. На виході з гідроциклона формують два потоки: один із яких, що містить залізовмісні піски - направляють на здрібнювання і повертають на вихідну класифікацію, а інший, зі збагачуваним продуктом - на другу стадію дешламації. У результаті дешламації формують два потоки: один із яких містить незбагачувані піски, які направляють у відвал, а другий, збагачуваний залізовмісний продукт - на магнітну сепарацію. Магнітну сепарацію виконують трьохп 54229 4 родуктово. У результаті магнітної сепарації одержують три потоки: один із яких, із заданою масовою часткою заліза - концентрат, другий, що утримує незбагачувані піски, - у відвал, а третій, проміжний продукт, направляють на вихідну класифікацію. Недоліком відомого способу є те, що процес збагачення залізорудних хвостів проходить у сполученні зі збагаченням товарної руди, що ускладнює процес стабілізації якості концентрату через коливання якісних показників вихідної сировини. Крім того, технологія збагачення, передбачаючи основні цикли дешламації і магнітної сепарації, спрямована на витяг з корисного компонента магнітосприйнятливого магнетитового заліза, вміст якого у хвостах незначно. Витяг у хвостах вимагає застосування складних конструкцій магнітних сепараторів з високоградієнтною магнітною системою, а також застосування спеціальних технологічних способів, що передбачають попередження небажаної флокуляції рудних і породних часток. Відома технологія не дозволяє витягати гематит, з-за його низьких магнітних властивостей, у результаті чого частки цього продукту йдуть у відвал. Застосовуваний цикл гравітаційного гідравлічного збагачення у вигляді дешламаторів ставить своєю метою осадження високощільних магнітосприйнятливих часток магнетиту. Завданням корисної моделі є удосконалення способу збагачення залізорудної сировини, у якості якої використовують гематит, за рахунок утворення залізовмісної пульпи і наступний вплив на її компоненти послідовними регламентованими стадіями гравітаційного гідравлічного збагачення. Найкраще збагачення продукту здійснюється послідовно у прямоточному потоці конусного сепаратора і у потоці гвинтового сепаратора під комплексним впливом гравітаційної і відцентрової складової, що забезпечує ефективний поділ пульпи з одержанням високоякісного гематитового концентрату при його мінімальній собівартості і малій енергоємності процесу. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що спосіб збагачення залізорудної сировини включає витяг вихідної сировини, її класифікацію з утворенням некондиційної маси, яку направляють у відвал, а також кондиційної маси - концентрату, що містить корисний компонент. Відповідно до корисної моделі, залізорудною сировиною є складовані хвости процесу збагачення залізної руди і/або складовані некондиційні залізні руди, а в якості корисного компонента у збагачуваній сировині використовують гематит, при цьому після витягу хвостів їх розпушують і утворюють пульпу, яку піддають просіванню, у результаті чого надрешітний продукт крупністю понад класу +1мм направляють у відвал, а підрешітний піддають класифікації в гідроциклоні, злив якого крупністю класу -0,03мм направляють у відвал, а піски крупністю класу +0,0 мм збагачують у першій стадії гідравлічного гравітаційного збагачення, наприклад, у конусному сепараторі, у результаті чого утворені піски направляють на гідравлічне 5 гравітаційного збагачення, наприклад, у гвинтовому сепараторі, а злив направляють на другу стадію гідравлічного гравітаційного збагачення перечищення, наприклад, у конусному сепараторі, злив якого направляють у відвал, а піски також як і піски першої стадії гідравлічного гравітаційного збагачення в конусному сепараторі, направляють на гідравлічне гравітаційне збагачення, наприклад, у гвинтовому сепараторі, після чого одержують три технологічних потоки: один із яких - злив, направляють у відвал, а інший потік - проміжний продукт, що містить частки збагачуваного гематиту, направляють на повторну класифікацію в гідроциклоні, а третій потік - концентрат гематиту - направляють на згущення і зневоднювання. Для ефективного поділу компонентів пульпи при гравітаційному збагаченні в конусних сепараторах, піски крупністю класу +0,03мм збагачують у першій стадії гідравлічного гравітаційного збагачення в конусному сепараторі з кутом конусності робочої поверхні, яка становить від 11° до 17°. Для підвищення показників отримання гематитового концентрату, злив першій стадії гравітаційного збагачення направляють на збагачення перечищення в конусному сепараторі з кутом конусності робочої поверхні, яка становить від 11° до 17°. Для створення оптимальних умов виробництва гематитового концентрату, формують технологічний потік зливу гравітаційного гідравлічного збагачення, наприклад, у гвинтовому сепараторі з масовою часткою заліза загального менш 11-13%. Для створення оптимальних умов виробництва гематитового концентрату, формують технологічний потік проміжного продукту гравітаційного гідравлічного збагачення, наприклад, у гвинтовому сепараторі з масовою часткою заліза загального не менш 29-31%. Для створення оптимальних умов виробництва гематитового концентрату, формують технологічний потік пісків гравітаційного гідравлічного збагачення, наприклад, у гвинтовому сепараторі з масовою часткою заліза загального 60-66% Для підвищення збагачувальних властивостей збагачуваної сировини, її піддають попередньому здрібнюванню. Заявлена корисна модель ілюструється блоксхемами технологічного процесу збагачення сировини техногенних залізорудних покладів, де на Фіг.1 показаний технологічний процес збагачення залізорудної сировини - отримання гематитового концентрату з хвостів збагачувального процесу переробки залізної руди; на Фіг.2 - технологічний процес збагачення залізорудної сировини - отримання гематитового концентрату з некондиційних залізних руд. Спосіб реалізується таким чином. При роботі збагачувальних фабрик утворюються хвости збагачення, які с мінеральною масою, що містить різного роду компонента включаючи залізовмісні. Масова частка корисного компонента у вигляді різних мінеральних модифікацій заліза залежить від прийнятої технології збагачення, при якій, як правило, неминучі втрати 54229 6 корисного компонента для збереження якісного балансу при одержанні концентрату. Хвости збагачення, які є підсумковим побічним продуктом, направляються на складування у відвал - хвостосховище, де протягом тривалого періоду часу зберігаються до наступної утилізації або рекультивації. Стосовно до заявленої технології, складовані хвости збагачення є техногенною сировиною, що містить збагачуваний корисний компонент. Особливістю заявленої технології є те, що у якості корисного компоненту використовується залізовмісна сировина - гематит, видобуток якого (1) і одержання товарного концентрату заданої кондиції дозволяє одержати продукт, що представляє собою високоякісна сировину для різних галузей промисловості. У процесі зберігання хвостів відбувається витиснення води і природне їхнє ущільнення під дією сил гравітації, тому для витягу хвостів застосовують механічне або гідравлічне устаткування. Залежно від співвідношення твердої і рідкої фаз у витягнуту сировину додають воду або її дренують. Після утворення технологічної пульпи (2) її подають на просівання (3) з одержанням підрешітного продукту, розмір якого не перевищує клас +1,0мм. Розмір часток підрешітного продукту (4) обумовлений тим, хвости як кінцевий продукт збагачувального процесу, як правило не містить руднопородних зростків значних розмірів. Та сировина, що витягається з хвостосховище може містити окремі зростки, які не розділилися при збагаченні, або мінеральні грудки зі слабкими молекулярним зв'язками, наявність яких обумовлено тривалістю зберігання у хвостосховищі. Після просівання надрешітний продукт у якості хвостів (4) направляють у відвал - хвостосховище або подрібнення, а підрешітний продукт надходить на класифікацію в гідроциклоні (5). У заявленій технології корисним компонентом збагачуваної сировини с гематит, що представляє собою продукт зі слабкою магнітною сприйнятливістю. Дослідження показали, що виділення при класифікації продукту класу -0,03мм дозволяє зменшити непродуктивне навантаження на технологічне устаткування, тому що гідравлічна ефективність поділу мінеральних часток класу крупності -0,03мм різко знижується незалежно від щільності окремих мінеральних часток або складових її компонентів. Проведені експериментальні дослідження показали, що залучення в технологічний цикл часток менш класу крупності -0,03мм не впливає на приріст якості концентрату, а призводить до збільшення масової частки порожніх порід у збагачуваній сировині, а також знижує питому ефективність роботи збагачувального устаткування. Фактично технологічний процес реалізується стосовно до сировини гранулометричний склад якої перебуває в діапазоні класів розмір часток, яких в основній масі перебуває в діапазоні класу від +0,03мм до -1,0мм. Після класифікації в гідроциклоні (5) продукт класу -0,03мм у якості хвостів (6) направляють у 7 відвал-хвостосховище, а піски (7) крупністю класу +0,03мм гідроциклона направляють на першу стадію гідравлічного гравітаційного збагачення (8), наприклад, у конусному сепараторі, у результаті чого утворені піски (9) направляють на гідравлічне гравітаційного збагачення (10), наприклад, у гвинтовому сепараторі. Дослідження показали, що в цілому гідравлічна класифікація дозволяє одержати високі технологічні показники збагачення і, відповідно, залізовмісний концентрат високої якості. Встановлено, що стосовно до збагачуваної сировини, яким є в прийнятій технології гематит, застосування конусних сепараторів дозволяє сформувати на похилій поверхні потік, динаміка якого дозволяє осадити частки і зростки гематиту, а малощільні частки кварцвміщуючих і інших порід видалити в злив. Було встановлено, що стосовно до гематиту, що витягається оптимальним діапазоном нахилу утворюючих поверхонь конусних сепараторів є кут нахилу який становить від 11° до 17°. Установлений діапазон нахилу поверхні сепаратора стосовно до вузького діапазону гранулометричного складу збагачуваної сировини обумовлений тим, що зменшення нахилу поверхонь конусних сепараторів менш 11° призводить до зменшення швидкості спадного продуктивного потоку пульпи і, відповідно, до зниження його швидкості. Це призводить до осадження на конусній поверхні не тільки часток гематиту, але і значної кількості порід, що засмічують, для яких швидкість потоку нижче швидкості витання, що особливо позначається при незначній висоті потоку пульпи, що рухається над конічною поверхнею сепаратора. Збільшення кута нахилу конічної поверхні сепаратора понад 17° призводить до того, що збільшується відносна швидкість потоку пульпи і змінюються у гіршу сторону показники збагачувального процесу. Як результат, невиправдано губиться значна кількість гематиту зі зливом з-за того, що швидкість потоку перевищує гідравлічну швидкість не тільки кварцвміщуючих порід, але і гематиту, а також гематитовміщуючих часток. Збільшення кута нахилу конусних поверхонь сепаратора понад 17° призводить до значних втрат корисного компонента і, як наслідок, до збільшення собівартості товарного гематитового концентрату. У результаті першої стадії гідравлічного гравітаційного збагачення одержують піски (9) і злив (11) сепарації. Піски (9) сепарації направляють на наступне збагачення, а злив (11) першої стадії сепарації (8) направляють на дозбагачення. Дозбагачення зливу (11) першої стадії гідравлічного гравітаційного збагачення (8) обумовлений тим, що в результаті виконаних досліджень установлено, що злив (11) першої стадії гідравлічного гравітаційного збагачення (8) містить значну кількість часток гематиту, які можуть бути витягнуті і залучені в наступний процес одержання концентрату. Відповідно до прийнятої технології, злив (11) першої стадії гідравлічного гравітаційного збага 54229 8 чення (8) направляють на повторну другу стадію гідравлічного гравітаційного збагачення (12). Повторне гравітаційне гідравлічне збагачення (12) зливу (11) першої стадії дозволяє ефективно виділити піски (13) - загублені частки гематиту, які по технологічних причинах були захоплені спадним потоком у першій стадії сепарації і пішли в злив. Злив другої стадії гідравлічного гравітаційного збагачення (12) направляють у якості хвостів (14) у хвостосховище. Збагачувана на першій стадії (8) сировина представлена у вузькому діапазоні гранулометричного складу і фізико-механічні властивості мінеральної маси, то вона деякою мірою аналогічна властивостям сировини збагачуваної в другій стадії (12), тому показники відносної ефективності сепарації будуть порівнянні. Як результат, експериментальними дослідженнями встановлено, що серед гравітаційних гідравлічних способів отримання гематитового концентрату найбільш ефективним є використання конусних сепараторів. Це ефективно з погляду мінімізації втрат корисного компонента й, відповідно, засмічення концентрату кварцвміщуючими і іншими породами. Експериментально встановлене, що використання конусних сепараторів з кутом нахилу робочої поверхні 11-17° дозволяє максимально виділити гематит зі зливу у другій стадії збагачення в конусному сепараторі. Як і в першій стадії, зменшення кута нахилу робочої поверхні призводить до зменшення швидкості потоку і засміченню гематитовміщуючого продукту, а збільшення кута нахилу робочої поверхні призводить до необоротних втрат гематиту зі зливом. Піски (9), (13) першої (8) і другої (12) стадії гідравлічного гравітаційного збагачення направляють на третю стадію гідравлічного гравітаційного збагачення (10). Дослідженнями встановлено, що висока якість гематитового концентрату може бути, зокрема, отримана за допомогою трипродуктового гвинтового гідравлічного класифікатора (10). Високі результати поділу компонентів пульпи для одержання гематитового концентрату були отримані при застосуванні гвинтового класифікатора, у якому робоча поверхня у вигляді жолоба виконана у вигляді спирали, вісь якої орієнтована вертикально. Вихідна подача пульпи в цьому сепараторі здійснюється у верхнього устя жолоба, звідки вона стікає в низ під дією сил гравітації. Стосовно до технології одержання гематитової сировини з урахуванням її фізико-механічних особливостей, були отримані максимально якісні характеристики концентрату у гвинтовому сепараторі (10) при комплексному впливі на частки гематиту гравітаційних і гідродинамічних і відцентрових сил. При такому способі збагачення гематитовміщуючого продукту, мінеральні зерна залежно від щільності розподіляються по жолобу: щільні і великі частки ближче до осі і концентруються у внутрішнього борта жолоба, а легкі - у зовнішнього. Процес одержання гематитового концентрату на гвинтовому жолобу сепаратора має дві фази: 9 - розшаровування матеріалу твердої фази пульпи в жолобі по вертикалі; - перерозподіл мінеральних зерен у радіальному напрямку. Досягши рівноважного стану при спадному русі по жолобу сепаратора мінеральні частки рухаються по своїх гвинтових траєкторіях. У придонні шари в основному переходять крупні зерна і частково - дрібні зерна гематиту. Основними факторами поділу в першому етапі є крупність і щільність зерен. Придонний шар збагачується важкою дрібною фракцією. Другий етап концентрації в сепараторі гематиту пов'язаний з поперечною циркуляцією потоку, при якій відбувається переміщення по різних траєкторіях часток різної крупності і щільності. Верхні дрібні і малощільні частки під дією відцентрових сил переміщаються до зовнішньої частини жолоба сепаратора. Середню частину жолоба займає проміжний по своїх якостях продукт. У результаті перерозподілу в жолобі сепаратора мінеральна тверда фаза пульпи формує умовно відособлені шари потоку, які містять у собі товарний . концентрат, промпродукт і хвости збагачення. Для формування сталого режиму збагачувального процесу і одержання трьох продуктів отриманих з вихідної пульпи, стосовно до вирішення завдання витягу гематиту і одержання з нього концентрату визначають параметри гвинтового жолоба, кількість витків сепаратора, а також спосіб поділу сформованого трипродуктового потоку на окремі складові. У результаті гідравлічної гравітаційної класифікації (10) одержують три технологічних продукти-потоки, з яких злив у якості хвостів (15) направляють у відвал, інший потік - проміжний продукт (16), який містить значну масову частку збагачуваного гематиту, але некондиційного вмісту, направляють на повторну класифікацію (5) в гідроциклоні, а третій потік - піски сепарації (17) - концентрат гематиту - направляють на згущення (18) в згущувачах і зневоднювання (19) за допомогою фільтрів та отримання товарного концентрату (20). Дослідження показали, що при заключній стадії гравітаційного гідравлічного збагачення висока якість концентрату може бути отримане при застосуванні гвинтових класифікаторів. Одержання гематитового концентрату неминуче супроводжується одержанням промпродукта і хвостів збагачення, тому необхідний вибір параметрів збагачення, при якому дотримується екстремальний баланс масової частки корисного компонента - гематиту в концентраті, промпродукті і хвостах. Результати досліджень показали, що стосовно до технології збагачення залізорудної сировини і одержання гематитового концентрату, баланс масової частки , гематиту в промпродукті і хвостах повинен бути представлений у наступних діапазонах: - масова частка заліза загального в зливі гвинтового сепаратора менш 11-13% 54229 10 - масова частка заліза загального в проміжному продукті гвинтового сепаратора більше 29-31%. При такому балансі масової частки заліза загального в проміжному продукті і зливі класифікатора забезпечується можливість одержання концентрату гематиту з масовою часткою заліза загального 60-66%. Отриманий промпродукт, що містить значну кількість добре збагачуваного гематиту, направляють на повторний цикл збагачення на гідроциклон, де як вказувалося вище, віддаляється дрібна фракція класу -0,03мм, утворена в результаті неминучого осадження в піски гідроциклона первісної стадії збагачення і утворена в результаті поділу псевдозростків і грудок зі слабкими молекулярними зв'язками, що виникли в результаті зберігання вихідної сировини в шламосховищі. Зазначений баланс масової частки заліза загального в зливі гвинтового сепаратора і промпродукті встановлений експериментально в результаті лабораторних дослідно-промислових досліджень. Аналіз отриманих результатів показав, що при зменшенні масової частки заліза загального в зливі нижче 11 % зростає засмічення концентрату гематиту, при збільшенні змісту заліза в зливі більше 13% зростає собівартість концентрату за рахунок додаткових експлуатаційних витрат, викликаних збільшенням технологічного навантаження на устаткування. Величина масової частки заліза загального в проміжному продукті гвинтового сепаратора більше 29-31% обумовлена тим, що при такій масовій частці корисного компонента стає можливим одержати гематитовий концентрат з масовою часткою заліза загального 60-66%. Якщо масова частка заліза загального в промпродукті менш 29-31%, то збільшуються необоротні втрати корисного компонента в зливі і, як наслідок, для одержання заданого об'єм товарного концентрату необхідний додатковий об'єм переробки вихідної сировини. Якщо вихідна сировина представлена некондиційними рудами, то для підвищення збагачувальних властивостей її піддають попередньому здрібнюванню (21). А після утворення залізорудної пульпи вихідну сировину піддають збагаченню аналогічно збагаченню залізорудних хвостів збагачувальних фабрик. Аналіз результатів виконаних досліджень показав, що відпрацьовування техногенних покладів сформованих із складованих хвостів збагачення залізних руд, дозволяє одержати високоякісний товарний концентрат. Дана технологія дозволяє відпрацьовувати складовані некондиційні руди, які по змісту корисного компоненту не можуть бути використані у традиційному збагачувальному процесі. Некондиційні руди після попереднього дроблення і здрібнювання можуть бути успішно використані для одержання гематитового концентрату з масовою часткою корисного компонента не менш чим при переробці хвостів збагачувального процесу. 11 54229 12 13 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 54229 Підписне 14 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