Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ СИДЕРИТОВЫХ РУД

Изобретение относится к обогащению слабомагнитных железных руд, в частности, сидеритовых руд и предназначено для извлечения из них сидерита и сидероплезита.

Известен способ подготовки сидеритовых руд к доменной плавке, включающий дробление и грохочение исходной руды на классы крупности 60-10 и 10-0 мм, магнетизирующий обжиг исходной руды класса 60-10 мм с последующим грохочением и направлением надрешетного продукта крупностью 60-8 мм на сухую магнитную сепарацию, а класса 8-0 мм совместно с классом крупности 10-0 мм исходной руды - на агломерацию (см. А.Г.Жунев, Г.Г.Авдошин. Подготовка сидеритовых руд Бакальского месторождения к доменной плавке // М., Горный журнал, 1982 - №11, с.20-22).

Недостатком данного способа является низкое качество получаемых продуктов за счет того, что дробление сидеритовой руды до крупности 60-10 мм не обеспечивает высокую степень раскрытия сростков минералов и выделение из них сухой магнитной сепарацией минераловмещающих пород, таких как доломит, кварц, анкерит и др., а также за счет того, что исходную руду крупностью 10-0 мм не обогащают ни до, ни после агломерации, в результате чего в получаемом продукте остаются все минералы вмещающих пород, а наличие в руде доломита при агломерации приводит к образованию магнезиоферритного продукта, обладающего высокой магнитной восприимчивостью. Все это обуславливает низкую массовую долю железа - 48,46-49,06% в концентрате обожженного сидерита и 41-43% в агломерате при высокой массовой доле в них оксида магния. Использование таких продуктов в доменном производстве без добавления в них других руд, снижающих массовую долю оксида магния, невозможно из-за образования высоковязких шлаков в процессе плавки.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ подготовки карбонатных железных руд к доменной плавке, включающий дробление и грохочение исходной руды, магнетизирующий обжиг и сухую магнитную сепарацию обожженной руды. При этом дробление и грохочение исходной руды осуществляют до крупности 12-0 мм (см. Д.Г.Хохлов, А.И.Ахлюстина. Технология подготовки бакальских карбонатных железных руд к доменной плавке. // М., Сталь, 1968, №4, с.293).

Недостатком известного способа является низкое качество получаемого концентрата за счет недостаточно высокой массовой доли железа (54,36%) и значительной массовой доли оксида магния (более 13%) в нем. Это происходит в результате низкой степени раскрытия сростков минералов и перехода большого количества вмещающих пород в концентрат, а также за счет наличия в нем доломита в виде магнезиоферритного продукта. При этом сухая магнитная сепарация обожженного продукта не обеспечивает его избирательного разделения, что также снижает качество концентрата.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества концентрата за счет увеличения в нем массовой доли железа при одновременном снижении массовой доли оксида магния.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе обогащения сидеритовых руд, включающем дробление и грохочение исходной руды, магнетизирующий обжиг и сухую магнитную сепарацию обожженного продукта, согласно изобретению, дробление и грохочение исходной руды ведут до крупности 6-0 мм, а перед магнетизирующим обжигом дополнительно проводят сухую магнитную сепарацию исходной руды, при этом сухую магнитную сепарацию исходной руды и сухую магнитную сепарацию обожженного продукта осуществляют в неоднородном магнитном поле, в котором по направлению движения потока материала создают три зоны с изменяющейся в них по экстремальной зависимости напряженностью магнитного поля, причем при сухой магнитной сепарации исходной руды максимальную напряженность магнитного поля в первой зоне задают равной 1250-1290 кА/м, а во второй и третьей зонах магнитного поля максимальную напряженность последовательно уменьшают относительно максимальной напряженности первой зоны в соответствии 1:0,83:0,74, а при сухой магнитной сепарации обожженного продукта максимальную напряженность магнитного поля в первой зоне задают равной 80-86 кА/м, во второй и третьей зонах максимальную напряженность магнитного поля последовательно уменьшают относительно максимальной напряженности первой зоны в соответствии 1:0,78:0,67.

Заявляемый способ обогащения сидеритовых руд осуществляют следующим образом.

Исходную сидеритовую руду подвергают дроблению и грохочению до крупности 6-0 мм, что обеспечивает высокую степень раскрытия сростков минералов. Затем дробленую исходную руду крупностью 6-0 мм подвергают сухой магнитной сепарации в неоднородном магнитном поле, в котором по направлению движения потока исходной руды создают три зоны с изменяющейся в них по экстремальной зависимости напряженностью магнитного поля, а также с последовательно уменьшающейся в каждой зоне магнитного поля максимальной напряженностью в соответствии 1:0,83:0,74. При этом в первой зоне магнитного поля максимальную напряженность задают равной 1250-1290 кА/м, тогда во второй зоне она в соответствии с заявляемым уменьшением составит 1038-1071 кА/м, а в третьей зоне - 925-955 кА/м.

В процессе сухой магнитной сепарации исходной руды крупностью 6-0 мм в первой зоне магнитного поля, на участке, имеющем наибольшую максимальную напряженность, равную 1250-1290 кА/м, происходит интенсивное притягивание как свободных частиц сидерита и сидероплезита, так и их сростков, что обеспечивает на данном этапе сепарации максимальное извлечение железосодержащих минералов из потока руды. Одновременно с этим в магнитную фракцию попадают налипшие мелкие и механические увлеченные немагнитные частицы минералов вмещающих пород. При этом на конечном участке первой зоны магнитного поля, где его напряженность в соответствии с экстремальной зависимостью снижается до минимума, происходит последовательный отрыв вначале сростков частиц сидероплезита и сидерита с минералами вмещающих пород, затем частиц сидероплезита с постепенно увеличивающейся удельной магнитной восприимчивостью, а после этого - частиц сидерита вместе с налипшими и механически увлеченными частицами минералов вмещающих пород. В результате поток исходной руды, поступая во вторую зону магнитного поля, имеет слоевое размещение частиц: в нижнем слое концентрируются немагнитные частицы минералов вмещающих пород, в среднем слое - сростки и частицы сидероплезита с постепенно увеличивающейся по высоте слоя удельной магнитной восприимчивостью, а в верхнем слое - частицы сидерита. Это способствует созданию оптимальных условий сепарации во второй зоне магнитного поля, максимальную напряженность которого задают ниже максимальной напряженности первой зоны. При этом она составляет 1038-1071 кА/м. Воздействие такого магнитного поля на расслоеный поток руды обеспечивает интенсивное извлечение из него в первую очередь частиц сидерита, размещенных в верхнем слое, а затем - частиц сидероплезита с постепенно убывающей удельной магнитной восприимчивостью и некоторой частью сростков. Одновременно с отрывом и подъемом указанных частиц происходит их соударение во взвешенном состоянии, что обеспечивает очистку поверхности частиц от налипших мелких немагнитных частиц минералов вмещающих пород. Также во второй зоне магнитного поля происходит удаление из магнитной фракции механически увлеченных частиц минералов вмещающих пород под действием силы тяжести. Таким образом, в процессе сепарации во второй зоне магнитного поля происходит перечистка магнитной фракции исходной руды, поступившей из первой зоны, и одновременно создаются оптимальные условия для дальнейшей сепарации магнитной фракции в третьей зоне магнитного поля, максимальную напряженность которого уменьшают до 925-955 кА/м. Процесс вторичной перечистки магнитной фракции в третьей зоне магнитного поля осуществляется аналогично вышеописанному процессу перечистки ее во второй зоне. А так как максимальная напряженность магнитного поля в третьей зоне ниже, чем во второй, то в магнитную фракцию вместе с частицами сидерита будут извлекаться только частицы сидероплезита с высокой удельной магнитной восприимчивостью. Все остальные частицы перейдут в немагнитную фракцию.

Таким образом, проведение сухой магнитной сепарации исходной руды в магнитном поле с заявляемыми параметрами позволит уже на данном этапе обогащения сидеритовой руды получить более качественную магнитную фракцию с повышенной в ней на 3-4% массовой долей железа и сниженной на 2-3% массовой долей оксида магния за счет выделения свободных частиц доломита в немагнитную фракцию.

Осуществлять сухую магнитную сепарацию исходной руды в трехзонном магнитном поле с параметрами его максимальной напряженности в зонах, выходящими за заявляемые минимальные значения, нецелесообразно из-за низкого извлечения железа в магнитную фракцию, а при параметрах максимальной напряженности в зонах магнитного поля, выходящих за заявляемые максимальные значения, из-за снижения качества получаемой магнитной фракции за счет снижения в ней массовой доли железа и повышения массовой доли оксида магния.

После сухой магнитной сепарации исходной руды полученный магнитный продукт направляют на магнетизирующий обжиг, который осуществляют при температуре 950°С. В процессе обжига происходит декарбонизация сидеритов и сидероплезитов магнитной фракции с образованием гаммамаггемита, обладающего высокой магнитной восприимчивостью. При этом обожженный магнитный продукт будет содержать значительно меньшее количество магнезиоферритного продукта, обладающего высокой удельной магнитной восприимчивостью, за счет того, что проведение сухой магнитной сепарации исходной руды перед магнетизирующим обжигом позволяет удалить из магнитной фракции максимальное количество доломита.

Затем обожженный магнитный продукт подвергают сухой магнитной сепарации в неоднородном магнитном поле, в котором по направлению движения продукта также создают три зоны с изменяющейся в них по экстремальной зависимости напряженностью магнитного поля. При этом в каждой последующей зоне магнитного поля максимальную напряженность уменьшают в соответствии 1:0.78:0,67. Таким образом, при максимальной напряженности магнитного поля в первой зоне, равной 80-86 кА/м, во второй и третьей зонах она составит соответственно 62-67 кА/м и 54-58 кА/м.

В процессе сухой магнитной сепарации обожженного магнитного продукта в первой зоне магнитного поля, имеющего наибольшую максимальную напряженность, равную 80-86 кА/м, из продукта вначале извлекаются сильномагнитные частицы гаммамаггемита, а затем извлекаются более слабомагнитные частицы, например, сростки минералов. Это позволяет на данном этапе сепарации повысить степень извлечения железосодержащих минералов в магнитную фракцию. При этом вместе с указанными частицами в магнитную фракцию также попадают образовавшиеся в процессе обжига и прилипшие к ним мелкие немагнитные частицы и механически увлеченные немагнитные частицы вмещающих пород.

В немагнитную фракцию на данном этапе сепарации уходит максимальное количество частиц минералов вмещающих пород, освободившихся в процессе обжига из сростков, например, таких как доломит, кварц и т.п., что также способствует повышению качества магнитной фракции.

Во второй зоне магнитного поля, имеющего максимальную напреженность, равную 62-67 кА/м, происходит перечистка магнитной фракции, поступившей из первой зоны, в результате которой в магнитной фракции концентрируются сильномагнитные частицы гаммамаггемита, а все остальные частицы попадают в немагнитную фракцию, идущую в хвосты. При этом массовая доля железа в магнитной фракции продолжает повышаться, а массовая доля оксида магния значительно снижается.

Поступая в третью зону магнитного поля, имеющего максимальную напряженность 54-58 кА/M, вышеуказанная магнитная фракция подвергается дополнительной перечистке, в результате которой количество гаммамаггемита в конечном продукте (концентрате) еще больше повышается, а следовательно, повышается качество концентрата.

Осуществлять сухую магнитную сепарацию обожженного магнитного продукта с параметрами трехзонного магнитного поля, выходящими за заявляемые пределы, нецелесообразно, так как при сепарации продукта в магнитном поле, имеющем в зонах максимальную напряженность ниже заявляемых минимальных значений, происходит резкое снижение (более чем на 10%) извлечения железа в концентрат, а при значениях максимальной напряженности в зонах магнитного поля, выходящих за заявляемые максимальные значения, наблюдается снижение качества концентрата за счет уменьшения массовой доли железа и увеличения массовой доли оксида магния.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ обогащения сидеритовых руд работоспособен и позволяет повысить качество концентрата за счет увеличения массовой доли железа при одновременном снижении массовой доли оксида магния. Это обеспечивается путем проведения многократной перечистки магнитного продукта во взвешенном состоянии, что позволяет максимально удалить из него минералы вмещающих пород, в том числе доломита, а также налипшие и механически увлеченные немагнитные частицы вмещающих пород.

Для обоснования преимуществ заявляемого способа по сравнению с прототипом в лабораторных условиях были проведены опыты по обогащению сидеритовой руды Бакальского месторождения, имеющей следующий состав, мас.%: Fe_общ - 31,34; FeO - 39,21; Fe₂O₃ - 1,49; SiO₂ - 6,54; Al₂О₃ - 2,60; CaO - 1,23; MgO - 9,86; MnO - 1,77; п.п.п. - 36.60. Результаты опытов приведены в таблице.

Анализ приведенных в таблице результатов показывает, что оптимальные условия обогащения сидеритовой руды создаются при заявляемых режимах №2 и 3, что обеспечивает по сравнению со способом, взятым за прототип, повышение качества концентрата за счет увеличения массовой доли железа в концентрате с 54,36% до 59,20-59,67% при одновременном снижении в нем массовой доли оксида магния с 13,0% до 9,64-9,92%. При этом заявляемый способ и способ-прототип обеспечивают практически одинаково высокое извлечение железа в концентрат.

Использование заявляемого способа с режимами №1 и №4, выходящими за заявляемые пределы, нецелесообразно ввиду значительного снижения (до 10%) извлечения железа в концентрат (режим №1), а также снижения качества концентрата за счет уменьшения в нем до 58,13% массовой доли железа и увеличения до 10,32% массовой доли оксида магния (режим №4).