Спосіб збагачення залізорудної сировини

Реферат: Винахід належить до гірничої промисловості. Спосіб збагачення залізорудної сировини включає видобування вихідної сировини, її збагачення з утворенням хвостів і концентрату, використання як залізорудної сировини складованих хвостів, гідравлічну обробку вихідної сировини з утворенням пульпи із заданим співвідношенням твердої і рідкої фаз, її дезінтеграцію і просіювання пульпи. При цьому підрешітний продукт подають на декламацію і відокремлюють частки класу -0,02 мм, піски класу +0,02 мм направляють у гідроциклон, де відокремлюють піски із частками класу +0,10 мм і направляють у хвостосховище, а злив класу -0,10 мм як збагачувальний продукт направляють на першу стадію гідравлічного збагачення з формуванням хвостів збагачення, а збагачений концентрат та проміжний продукт направляють у гвинтовий сепаратор першої стадії гідравлічного збагачення. Хвости гвинтових сепараторів першої стадії збагачення направляють на перший прийом збагачення у трипродуктовому гвинтовому шлюзі, звідки одержаний проміжний продукт і хвости збагачення направляють у хвостосховища. Концентрат направляють на другий прийом збагачення, де піддають додатковому збагаченню з утворенням хвостів і проміжного продукту, які направляють у хвостосховища. Концентрат направляють на згущення і зневоднювання. Концентрат, одержаний на першій стадії гідравлічного збагачення, направляють на другу стадію і утворюють при цьому хвости збагачення, а проміжний продукт, який направляють як циркуляційне навантаження гвинтового сепаратора другої стадії збагачення. Залізорудний концентрат, направляють на згущення і наступне зневоднювання. Винахід дозволяє збагачувати вихідну сировину, що має різний гранулометричний склад. UA 113717 C2 (12) UA 113717 C2 UA 113717 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої промисловості і, зокрема, може бути використаний для збагачення залізовмісних техногенних родовищ корисних копалин, сформованих у результаті утворених хвостів, отриманих при збагаченні залізних руд на різних стадіях збагачувального процесу, який здійснюється за допомогою магнітних сепараторів. У речовинному складі хвости магнітної сепарації є продуктом переробки залізних руд різних фізико-механічних властивостей і вмісту корисного компонента. Хвости містять різнорідні уламки кварцу, магнетиту, гематиту, силікатів і інших мінералів, крупність яких становить менше 0,074 мм. У загальному обсязі вихідної сировини рудна частина представлена переважно гематитом і у незначному обсязі - магнетитом. Нерудною частиною збагачуваної сировини є кварц. Винахід може бути використаний для глибокого збагачення залізовмісної сировини з некондиційним вмістом корисного компонента. Спосіб може бути використаний як самостійний технологічний цикл, реалізація якого передбачає можливість розміщення і експлуатації устаткування у безпосередній близькості від місця розташування вихідної сировини при мінімальних можливостях щодо постачання енергоносіїв. Винахід може бути використаний для гідравлічного гравітаційного збагачення сировини, представленої слабомагнітною і немагнітною складовою різного походження, у якому рудна частина має високу густину у порівнянні з нерудною частиною. Спосіб може бути використаний при збагаченні мінеральної сировини різного походження, в якому виділення корисного компонента можливо з тонких класів здрібненого продукту за допомогою гідравлічного гравітаційного збагачення. Відомий спосіб збагачення залізовмісної сировини, що включає підготовку сировини, його сортування, магнітну сепарацію і класифікацію, одержання залізовмісного концентрату і відвальних хвостів [АС СРСР № 1562024, опубл. 07.05.1990 р. Бюл. № 17]. Недоліком відомого способу є те, що він застосовується тільки для одержання концентрату з товарної руди шляхом її багатостадійної переробки до одержання максимального вмісту заліза в кінцевому продукті. Це вимагає значних матеріальних і трудових витрат по основних технологічних процесах, серед яких переважну роль грає дроблення та подрібнення. Відомий спосіб збагачення залізовмісної сировини, що включає використання як вихідної сировини складованих залізовмісних хвостів збагачувальних фабрик, визначення їх фізикомеханічних і хімічних властивостей, гранулометричного складу по площі розміщення і потужності шару в контурах хвостосховища, розпушування хвостів, їхній розмив, утворення пульпи вилучення з неї сторонніх і негабаритних елементів, дешламацію з одержанням незбагачуваних пісків, які направляються у відвал, і збагачуваний залізовмісний продукт, що піддається подальшій переробці до одержання концентрату [Патент України на винахід № 43753 А, опубл. 14.08.2001 р. Бюл. № 11]. Недоліком відомого способу є те, що залізовмісний продукт після дешламатора направляють відразу на збагачення у магнітному сепараторі, звідки він надходить послідовно у гідроциклон і класифікатор. Це приводить до значних втрат корисного компонента, який у нерозкритих зростках з вміщуючими породами відправляється у відвал. У зливі гідроциклона, який скидається у відвал, губиться магнітне залізо у зростках тонких класів (-0,04+0,02) мм, а у зливі класифікатора, що скидається у відвал, губиться магнітне залізо у зростках більших класів (+ 0,074) мм. Найбільш близьким рішенням, вибраним за найближчий аналог, є спосіб збагачення залізорудної сировини, що включає витяг вихідної сировини, її класифікацію і утворення некондиційної маси і концентрату. Некондиційну масу направляють у відвал, а кондиційну масу концентрат, що містить корисний компонент, направляють на складування. Як залізорудну сировину використовують складовані хвости процесу збагачення залізної руди або складовані некондиційні залізні руди. Як корисний компонент у збагачуваній вихідній сировині використовують хвости, отримані у результаті збагачення залізної руди за допомогою магнітних сепараторів. Після витягу вихідної сировини з неї утворюють пульпу і піддають її просіюванню. Надрешітний продукт просівання, крупністю понад класу +1 мм, направляють у відвал, а підрешітний - піддають класифікації в гідроциклоні. Злив гідроциклона, крупністю класу -0,03 мм, направляють у відвал, а піски крупністю класу +0,03 мм, збагачують у першій стадії гідравлічного гравітаційного збагачення. Як гравітаційний збагачувальний апарат використовують конусний сепаратор, за допомогою якого утворені піски направляють на гідравлічне гравітаційне збагачення у гвинтовому сепараторі. Злив конусного сепаратора направляють на другу стадію гідравлічного гравітаційного збагачення - перечищення в конусному сепараторі, злив якого направляють у відвал. Піски конусного сепаратора також, як і піски першої стадії гідравлічного гравітаційного збагачення, направляють на гідравлічне 1 UA 113717 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гравітаційне збагачення у гвинтовому сепараторі. На виході з гвинтового сепаратора одержують три технологічних потоки: один із яких - злив направляють у відвал, інший потік - проміжний продукт, що містить частки збагачуваного гематиту направляють на повторну класифікацію у гідроциклоні, а третій потік - концентрат гематиту - направляють на згущення і зневоднювання [Патент України на корисну модель № 54229, опубл. 25.10.2010 р., Бюл. № 20, 2010 p.]. Недоліком відомого способу є значна кількість втрат корисного компонента у класифікації в гідроциклонах внаслідок того, що велика кількість матеріалу надходячи на просіювання містить значний відсоток глини та шкідливих домішок. Також, при збагаченні на конусному сепараторі відбувається злипання матеріалу, що призводить до неефективного розділення кондиційної маси і при виділенні трьох потоків знижується вміст заліза в потоці концентрату в операції гідравлічно-гравітаційного збагачення, що, в свою чергу, призводить до зменшення продуктивності виробництва товарного залізорудного концентрату. Задачею винаходу є вдосконалення способу збагачення сировини представленої хвостами збагачувального процесу залізної руди, переробка якої здійснювалася за допомогою магнітних сепараторів. Особливістю способу збагачення є застосування багатостадійного гравітаційного збагачення на гвинтових сепараторах і гвинтових шлюзах з виділенням на кожній стадії хвостів збагачення і збагаченого продукту з різним вмістом корисного компонента. У заявленому способі відділення корисного компонента здійснюється з урахуванням особливостей гранулометричного складу рудної складової. При цьому відносно крупні частки, що містять корисний компонент, збагачуються на гвинтових сепараторах, а дрібні і дрібнодисперсні збагачуються на гвинтових шлюзах. Технічний результат від реалізації винаходу складається у глибокому видобуванні залізовмісного корисного компонента із хвостів збагачувального процесу. Застосування даного способу гравітаційного збагачення дозволяє диференційовано збагачувати вихідну сировину, що має різний гранулометричний склад. Урахування гравітаційної складової при впливі на мінеральні частки збагачуваної сировини дозволяє підвищити ступінь видобування сировини і, тим самим, підвищити ефективність усього циклу збагачення залізної руди будь-яких фізикомеханічних параметрів і ступеня дроблення. Застосування способу, основаного на використанні гвинтових сепараторів і шлюзів, забезпечує мінімізацію виробничих площ і витрат на енергоресурси, тим самим, дозволяє реалізувати спосіб без значних витрат на капітальні будівельні роботи та витрат на енергетичні ресурси при експлуатації обладнання. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб збагачення залізорудної сировини включає видобування вихідної сировини, її збагачення з утворенням хвостів і концентрату, подачу хвостів у відвал, використання як залізорудної сировини складованих хвостів процесу збагачення залізної руди, гідравлічну обробку вихідної сировини з утворенням пульпи із заданим співвідношенням твердої і рідкої фаз, її дезінтеграцію, просіювання пульпи, подачу надрешітного продукту крупністю класу +1,0 мм у відвал, а підрешітного набагатостадійну класифікацію за допомогою гідравлічних збагачувальних апаратів з отриманням хвостів та збагаченого продукту - концентрату. Відповідно до винаходу, підрешітний продукт просіювання подають на дешламацію, за допомогою якої відокремлюють злив - хвости збагачення, які утворюють частки класу -0,02 мм. Утворені піски класу +0,02 мм направляють у гідроциклон, де відокремлюють частки класу +0,10 мм і направляють їх у хвостосховища. Частки класу -0,10 мм як збагачуваний продукт направляють на першу стадію гідравлічного збагачення в гвинтових сепараторах, у результаті чого формують три технологічні потоки: один із яких являє собою хвости збагачення, другий потік - збагачений концентрат, а третій потік - проміжний продукт, що направляють як циркуляційне навантаження у гвинтовий сепаратор першої стадії гідравлічного збагачення. Після цього хвости гвинтових сепараторів першої стадії збагачення направляють на перший прийом збагачення в трипродуктовому гвинтовому шлюзі. Отриманий у гвинтовому шлюзі проміжний продукт і хвости збагачення направляють у хвостосховище, а концентрат направляють на другий прийом збагачення в трипродуктовому гвинтовому шлюзі, де піддається додатковому збагаченню з утворенням хвостів і проміжного продукту, які направляють у хвостосховища. Концентрат направляють на згущення і зневоднювання з наступним складуванням. Концентрат, отриманий на першій стадії гідравлічного збагачення у гвинтових сепараторах, направляють на другу стадію збагачення в трьохпродуктових гвинтових сепараторах. При збагаченні у трипродуктових гвинтових сепараторах утворюють три продукти: один із яких являє собою хвости збагачення, які направляють у хвостосховище, другий проміжний продукт, направляють як циркуляційне навантаження гвинтового сепаратора другої 2 UA 113717 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 стадії збагачення, а третій продукт - залізорудний концентрат, направляють на згущення і наступне зневоднювання, по завершенні якого збагачений продукт складують. Спосіб збагачення залізорудної сировини пояснюється структурною схемою технологічного процесу. Спосіб реалізується наступним чином. При збагаченні залізорудної сировини при традиційних технологічних схемах збагачення певна кількість корисного компоненту губиться у хвостах збагачення. Втрати визначаються конструктивними і технологічними параметрами переробного устаткування. Дослідження показали, що найбільші втрати корисного компонента спостерігаються при збагаченні руди за допомогою магнітної сепарації, при цьому основні втрати корисного компонента спостерігаються в діапазоні гранулометричного складу від 0,074 мм до 0,025 мм. Ці втрати обумовлені особливістю процесу магнітної сепарації, а саме взаємодією потоку рудної і нерудної складової з магнітною системою сепаратора. Хвости магнітного збагачення складують у хвостосховищі для зберігання. У процесі зберігання відбувається ущільнення хвостів за рахунок часткової магнітної взаємодії і слабких молекулярних зв'язків, виникаючих при тривалому впливі кислотного або лужного рідкого середовища, сформованого у результаті взаємодії атмосферних опадів з мінеральним середовищем. Об'єктом збагачення служать хвости збагачення магнітної сепарації різного ступеня ущільнення, які видобувають 1 за допомогою механічного або гідравлічного устаткування. Незалежно від ступеня ущільнення необхідне створення пульпи 2 та її максимальна дезінтеграція 3 до досягнення незв'язаності часток твердої фази. Після видобування 1 хвостів з місця складування, наприклад хвостосховища їх дезінтегрують 3 за допомогою гідромеханічного устаткування. Попереднє руйнування грудок може бути досягнуто за допомогою гідромонітора при створенні пульпи 2, а повну дезінтеграцію 3 маси з відділенням сторонніх предметів здійснюють у скруббер-бутарі. Дезінтегрований матеріал являє собою незв'язану масу у вигляді пульпи із заданим співвідношенням твердої і рідкої фаз. Частки великих розмірів, які осталися після дезінтеграції направляють як хвости 4 у хвостосховище 5. Дезінтегрований матеріал 3 подають на грохочення 6, наприклад на шпальтове сито по класу 1,0 мм. Після грохочення, продукт класу +0,10 мм як хвости 7 збагачувального процесу видаляють у хвостосховища 5. Підрешітний продукт являє собою матеріал, розмір часток якого входить до класу -0,10 мм. Для зниження технологічного навантаження на устаткування на цій стадії збагачувального процесу може здійснюватися видалення тонких класів -0,02 мм. Як правило, цей клас засмічує збагачувану сировину. У цьому класі превалюють нерудні частки, а рудні частки з незначним змістом корисного компонента, як правило, однаково губляться при наступних стадіях гідравлічного збагачувального процесу в наслідок близької гравітаційної крупності з нерудними частками. Для відділення тонкого класу -0,02 мм застосовуються дешламатори 8, у яких за допомогою регульованої подачі вихідного живлення формують висхідні потоки, швидкість яких забезпечує ефективне видалення часток - хвости 9, що засмічують, у злив з наступним переміщенням у хвостосховища 5. Разом з тим, у пісках декламації присутні частки класу +0,1 мм, які, як встановлено виконаними дослідженнями, є важкозбагачуваним продуктом при застосуванні гідравлічного збагачення. Відділення цього класу здійснюють за допомогою гідроциклонів 10, конструкція яких дозволяє забезпечити формування пісків і зливу із заданим розміром часток. За допомогою гідроциклонів 10 відокремлюють частки класу +0,1 мм у вигляді хвостів 11 і направляють у їх хвостосховища 5, а частки від -0,1 мм до +0,02 мм направляють на подальше гравітаційне збагачення 12. Процес гравітаційного збагачення 12 є багатостадійним, що обумовлено необхідністю відділення часток з корисним компонентом, які мають близьку гідравлічну крупність стосовно нерудних часток. Дослідження показали, що високий ступінь збагачення може бути досягнутий за рахунок регламентованого застосування гвинтових сепараторів, а також гвинтових шлюзів. Гвинтові сепаратори і гвинтові шлюзи забезпечують поділ матеріалу в безнапірному похилому потоці малої глибини. У цих апаратів нерухома похила, гладка ринва виконана у вигляді спіралі з вертикальною віссю. Пульпа завантажується у верхню частину ринви і під дією сили ваги стікає вниз у вигляді тонкого різної глибини по перетині ринви потоку. При русі в потоці, крім звичайних гравітаційних і гідродинамічних сил, що діють на зерна, розвиваються відцентрові сили. Важкі мінерали концентруються у внутрішнього борту ринви, а легкі - у 3 UA 113717 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зовнішнього. Частки, що рухаються в потоці пульпи по гвинтовій ринві, зазнають одночасного впливу сил різних по величині і напрямку, їх рівнодіюча сил визначає траєкторію руху зерна і його положення в поперечному перерізі потоку. На відміну від поводження зерен у прямих похилих потоках у гвинтовому потоці, зерна мають переміщення відносно один одного не тільки уздовж ринви, але і у поперечному напрямку. В підсумку легкі зерна, що мають більшу швидкість переміщення в потоці, не тільки випереджають зерна придонного шару потоку, але й зміщуються під впливом більшої відцентрової сили і поперечної циркуляції до зовнішнього борту потоку, створюючи, таким чином, віяло продуктів на ринві. На першій стадії гідравлічного збагачення 12 у гвинтових сепараторах пульпа піддається поділяючим впливам, при яких мінеральна складова формує на виході із сепаратора три технологічних потоки: - хвости збагачення 13; - збагачений концентрат 14; - проміжний продукт 15. Проміжний продукт 15 містить значну кількість часток з корисним компонентом. Внаслідок відносної швидкоплинності процесу ці частки не встигають відокремитися і потрапити в технологічний потік, що утворює товарний концентрат 14. Для запобігання втратам корисного компонента проміжний продукт 15 повертають у гвинтовий сепаратор першої стадії збагачення 12 як циркуляційне навантаження. Це дозволяє збільшити вміст корисного компонента в концентраті 14 на виході із гвинтового сепаратора першої стадії збагачення 12. Хвости 13 збагачення першої стадії збагачення 12 у гвинтовому сепараторі направляють на перший прийом збагачення в трипродуктовому гвинтовому шлюзі 16. Гвинтовий шлюз, у силу своєї конструкції, дозволяє виділити з тонких фракцій хвостів рудні частки, що утворюють корисний компонент. Для підвищення ефективності процесу збагачення та якості одержуваного концентрату в гвинтових шлюзах також застосовують трипродуктове виділення технологічного потоку. На виході із гвинтового шлюзу 16 отриманий проміжний продукт 17 і хвости збагачення 18 направляють у хвостосховища 5. Концентрат 19, отриманий на виході із гвинтового шлюзу 16, має високий вміст корисного компонента. Разом з тим, у результаті виконаних досліджень встановлено, що за рахунок повторного гідравлічного збагачення за допомогою другого прийому збагачення в трипродуктовому гвинтовому шлюзі 20 може бути збільшений вміст корисного компоненту і об'єм кінцевого виходу кондиційного концентрату. У результаті повторного збагачення у гвинтовому шлюзі утворяться: - хвости збагачення 21; - проміжний продукт 22; - концентрат 23. Як і у першому прийомі збагачення у гвинтовому шлюзі хвости збагачення 21 і проміжний продукт 22 направляють у хвостосховища 5. Це обумовлено тим, що ступінь розкриття мінеральних зерен, їх гранулометричний і речовинний склад свідчить про те, що ця сировина вже практично не піддається збагаченню і її використання, як збагачуваного продукту, призводить до збільшення собівартості одержання залізорудного концентрату і непродуктивного навантаження на технологічне устаткування. Хвости збагачення 21 і проміжний продукт 22 направляють у хвостосховище 5 для складування. Одержаний концентрат 23 по вмісту корисного компонента є товарним продуктом. Для подальшої переробки його направляють на згущення 24 і зневоднювання 25, після чого концентрат 23 складується 26 для наступного відвантаження споживачеві. Технологічна схема передбачає створення основного потоку концентрату 14, отриманого на першій стадії гідравлічного збагачення 12 у гвинтових сепараторах. Дослідженнями встановлено, що за рахунок повторного збагачення на гвинтових сепараторах може бути збільшений вміст корисного компонента і об'єм кінцевого виходу кондиційного концентрату. Аналогічно першій стадії збагачення, концентрат 14 направляють на другу стадію збагачення в трипродуктових гвинтових сепараторах 27. На цій стадії збагачення хвости 28 направляють у хвостосховища 5, а залізорудний концентрат 29 направляють на згущення 24 і наступне зневоднювання 25. Після зневоднювання 25, товарний концентрат 29 складують 26 для наступного відвантаження. 4 UA 113717 C2 5 Одержаний проміжний продукт 30 на другій стадії збагачення 27 по своєму речовинному складу і вмісту корисного компонента може бути дозбагачений без застосування додаткового устаткування. Для цього проміжний продукт 30 направляють як циркуляційне навантаження гвинтового сепаратора 27 другої стадії збагачення. Повторна взаємодія маси проміжного продукту із вхідною сировиною, що переробляється у гвинтовому сепараторі приводить до виділення з нього рудних часток з корисним компонентом, тим самим, підвищуючи вихід товарного концентрату. Проведені дослідження та випробування способу показали його високу ефективність при розробці техногенних родовищ, утворених у результаті переробки залізорудної сировини. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 Спосіб збагачення залізорудної сировини, який включає видобування вихідної сировини, її збагачення з утворенням хвостів і концентрату, подачу хвостів у відвал, використання як залізорудної сировини складованих хвостів процесу збагачення залізної руди, гідравлічну обробку вихідної сировини з утворенням пульпи із заданим співвідношенням твердої і рідкої фаз, її дезінтеграцію, просіювання пульпи, подачу надрешітного продукту крупністю класу +1,0 мм у відвал, а підрешітного - на багатостадійну класифікацію за допомогою гідравлічних збагачувальних апаратів з одержанням хвостів та збагаченого продукту-концентрату, який відрізняється тим, що підрешітний продукт просіювання подають на дешламацію, за допомогою якої відокремлюють злив - хвости збагачення, які утворюють частки класу -0,02 мм, а утворені піски класу +0,02 мм направляють у гідроциклон, де відокремлюють частки класу +0,10 мм і направляють їх у хвостосховище, а частки класу -0,10 мм як збагачуваний продукт направляють на першу стадію гідравлічного збагачення у гвинтових сепараторах, у результаті чого формують три технологічні потоки: один із яких являє собою хвости збагачення, другий потік - збагачений концентрат, а третій потік - проміжний продукт, що направляють як циркуляційне навантаження у гвинтовий сепаратор першої стадії гідравлічного збагачення, після чого хвости гвинтових сепараторів першої стадії збагачення направляють на перший прийом збагачення у трипродуктовому гвинтовому шлюзі, звідки одержаний проміжний продукт і хвости збагачення направляють у хвостосховище, а концентрат направляють на другий прийом збагачення в трипродуктовому гвинтовому шлюзі, де піддають додатковому збагаченню з утворенням хвостів і проміжного продукту, які направляють у хвостосховище, а також концентрату, що направляють на згущення і зневоднювання з наступним складуванням, при цьому концентрат, отриманий на першій стадії гідравлічного збагачення у гвинтових сепараторах, направляють на другу стадію збагачення у трипродуктових гвинтових сепараторах і утворюють при цьому три продукти: один із яких являє собою хвости збагачення, які направляють у хвостосховище, другий - проміжний продукт, направляють як циркуляційне навантаження гвинтового сепаратора другої стадії збагачення, а третій продукт залізорудний концентрат, направляють на згущення і наступне зневоднювання, по завершенні якого збагачений продукт складують. 5 UA 113717 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6