Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ ПИГМЕНТА И БРИКЕТОВ

Изобретение относится к способу получения природных (несинтетических) железоокисных пигментов, которые могут использоваться в специальных антикоррозионных грунтовках, применяемых в том числе и для нужд кораблестроения с одновременным получением сырья для металлургической промышленности в виде брикетов. Также способ может быть использован для производства редких и особо дорогих марок пигментов, включая и транспарентные, для нужд фармацевтической, косметической и пищевой промышленности.

Известен «Способ получения красного железоокисного пигмента» (патент RU №2303046, опубл. 20.07.2007). Способ получения красного железоокисного пигмента включает окисление водных растворов сульфата или суспензий гидроксида железа (II) кислородом воздуха при квазистационарных значениях температуры и рН реакционной среды, гидротермальную термообработку суспензии из оксигидроксидов железа (III) в периодическом или непрерывном режиме в автоклавах, отмывку пигмента от водорастворимых солей, сушку и размол пигмента. В процессе гидротермальной термообработки на суспензию FeOOH воздействуют наносекундными электромагнитными импульсами со следующими характеристиками: длительность импульса 0,5-5 нс, амплитуда импульсов 4-10 кВ, частота повторения импульсов 200-1000 Гц, процесс проводят при температуре 130-200°С.

Основные недостатки способа в сложности получения пигмента, экологической вредности процесса.

Известен способ «Получение железной слюдки микронного класса крупности» (патент RU №2354672, опубл. 10.05.2009). Изобретение относится к оксиду железа (III) пластинчатой структуры, который может быть использован в качестве пигмента. Природный механически измельченный оксид железа (III), пластинчатая структура которого составляет по меньшей мере 50 вес.%, предпочтительно 75 вес.%, содержит частицы размером менее 10 мкм в количестве, по меньшей мере, 50 вес.%, предпочтительно 70 вес.%, особо предпочтительно 90 вес.%. Соотношение толщины к максимальному диаметру пластин оксида железа (III) составляет 1:5, предпочтительно, 1:10. Для получения такого оксида железа (III) его механически измельчают в ударно-отражательной мельнице или в струйной мельнице. Полученный в результате механического измельчения оксид железа (III) разделяют по крупности частиц, например, посредством воздушного сепаратора.

Основные недостатки способа в сложности получения высококачественного пигмента по предлагаемой «сухой» технологии, низком выходе готового пигмента.

Известен «Способ получения железоокисного пигмента из спекулярита» (патент RU №2366674, опубл. 10.09.2009). Для получения железоокисного пигмента из спекулярита сначала ведут измельчение спекулярита до размера частиц более 1 мм - 5 мм, затем проводят обогащение методом магнитной сепарации до содержания Fe₂O₃ более 60,0 мас.%, после чего обогащенный спекулярит снова измельчают. Из обогащенного спекулярита может быть получен пигмент с матовым блеском, состоящий из железной слюдки с содержанием Fe₂O₃ более 85 мас.%, которая включает тонкие чешуйчатые пластинки в количестве более 50 мас.%, и характеризующийся остатком после мокрого просеивания на сите с размером отверстий 63 мкм не более 35 мас.%.

Основными недостатками способа являются низкий выход кондиционного пигмента из исходного сырья, трудность получения высококачественного пигмента.

Известен способ получения природного красного железоокисного пигмента из руды (Кусков В.Б., Кускова Я.В. «Разработка технологии получения железооксидных пигментов». Металлург. №3, 2010, стр.70-72), принятый за прототип. Дробленую железную руду подвергают магнитной сепарации с разделением на магнитную и немагнитную фракции, немагнитную фракцию измельчают и классифицируют в 4 стадии, включающих основную классификацию, первое перечистное, первое контрольное и второе контрольное гидроциклирование с отделением песков основной классификации. Затем слив подвергают окислительной деструкции, сгущают и сушат с одновременной дезинтеграцией и воздушной классификацией пигмента.

Основным недостатком способа является невозможность получения нескольких сортов, в частности высококачественных, пигмента и сравнительно невысокий выход готового пигмента.

Техническим результатом изобретения является повышение качества готового пигмента, расширение возможностей способа и повышение комплексности использования железной руды.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки железной руды с получением пигмента и брикетов, включающем дробление железной руды, магнитную сепарацию, измельчение немагнитной фракции, ее гидравлическую классификацию, включающую основную и одну перечистную классификацию, ультразвуковую окислительную деструкцию, сгущение и сушку, железную руду сначала дробят и измельчают, а затем подвергают мокрой магнитной сепарации, немагнитную фракцию подвергают сначала ультразвуковой окислительной деструкции, а затем стадиальной гидравлической классификации, включающей основную классификацию и не менее двух перечистных классификаций для получения готового пигмента, при этом магнитную фракцию и пески основной классификации брикетируют с использованием в качестве связующего вещества мелассы в количестве 1-5 мас.% при влажности брикетируемой шихты 8-12%.

Магнитная сепарация и стадиальная гидравлическая классификация может быть осуществлена в гравитационно-центробежно-магнитном сепараторе.

Дробление и измельчение железной руды позволяет в достаточной степени раскрыть сростки минералов для их дальнейшего разделения.

Мокрая магнитная сепарация позволяет выделить в магнитную фракцию большую часть «непигментных» минералов, которые обладают большей удельной магнитной восприимчивостью, чем «пигментные» минералы.

Осуществление ультразвуковой окислительной деструкции для немагнитной фракции перед стадиальной гидравлической классификацией позволяет удалить сульфидные минералы из немагнитной фракции и повысить качество пигмента.

Стадиальная гидравлическая классификация, включающая основную гидравлическую классификацию и не менее двух перечистных гидравлических классификаций, позволяет получить сразу несколько сортов пигмента, отличающихся крупностью и укрывистостью.

Брикетирование магнитной фракции и песков основной классификации позволяет расширить возможности способа, а именно получить полностью готовый к металлургической переработке и легко транспортируемый брикет.

Использование в качестве связующего мелассы позволяет получить прочные брикеты, а сама меласса положительно влияет на металлургический процесс. Количество мелассы меньше 1 мас.% не позволяет получить достаточно прочный брикет, количество больше 5 мас.% не повышает прочность брикета.

Влажность брикетируемой шихты 8-12% обеспечивает равномерное перемешивание всех компонентов, формирование структурных связей и лучшее формование брикетов, что увеличивает их прочность. Влажность менее 8% затрудняет перемешивание компонентов брикетируемой шихты, влажность более 12% избыточна, снижает формуемость смеси, понижает прочность полученных брикетов.

Использование гравитационно-центробежно-магнитного сепаратора позволяет осуществить операции магнитной сепарации и классификации в одном аппарате, что снижает затраты, и позволяет получить пигменты нескольких сортов и исходный материал для получения брикетов.

Способ осуществляют следующим образом. Схема способа представлена на фиг.1. Железную руду сначала дробят в дробилках, мелкодробленую руду 1 измельчают в мельницах 2, а затем подвергают мокрой магнитной сепарации в мокром магнитном сепараторе 3. Магнитную фракцию 4 накапливают и используют для брикетирования. Немагнитную фракцию 5 подвергают сначала ультразвуковой окислительной деструкции 6, а затем стадиальной гидравлической классификации, включающей основную классификацию 7, и, например, первую 9, вторую 16 и третью 21 перечистные классификации. Слив основной гидравлической классификации 8 подают на первую перечистную гидравлическую классификацию в гидроциклон 9. Пески первой перечистной гидравлической классификации 10 возвращают на основную гидравлическую классификацию. Слив первой перечистной гидравлической классификации делят на два потока. Один из потоков 11 направляют на сгущение 12 и сушку 13 с получением готового пигмента третьего сорта 14. Другой поток 15 подают на вторую перечистную гидравлическую классификацию в гидроциклон 16 (меньшего объема). Пески второй перечистной гидравлической классификации 17 направляют в питание первой перечистной классификации. Слив второй перечистной гидравлической классификации также делят на два потока. Один из потоков 18 направляют на сгущение 12 и сушку 13 с получением готового пигмента второго сорта 19. Другой поток 20 подают на третью перечистную гидравлическую классификацию в гидроциклон 21 (еще меньшего объема). Пески третьей перечистной гидравлической классификации 22 направляют в питание второй перечистной классификации, а слив 23 на сгущение 12 и сушку 13, при этом получается готовый пигмент первого сорта 24.

Магнитную фракцию 4 и пески основной классификации 25 брикетируют 26 со связующим. Связующее приготавливают из мелассы 27 путем растворения ее в воде 28 из расчета по влажности брикетируемой шихты 8-12%. Раствор мелассы 29 смешивают 30 с магнитной фракцией 4 и песками основной классификации 25 и брикетируют 29. Мелассу используют в количестве 1-5 мас.% при влажности брикетируемой шихты 8-12%. Готовые брикеты 31 используют для металлургических целей, например, в доменном процессе.

В качестве сырья можно использовать богатые гематитовые, мартитовые, гидрогематитовые руды и т.п. железные руды.

Пример. Используют мартитовую и мартит-гидрогематитовую железную руду Яковлевского месторождения. Получена опытная партия пигмента и брикетов из железной руды. Исходную железную руду, крупностью 350-0 мм, дробят в две стадии на молотковых дробилках до размера крупности 10 мм, затем измельчают в шаровой мельнице мокрым способом до 75% класса мельче 40 мкм и подвергают мокрой магнитной сепарации на барабанном сепараторе. После окислительной деструкции в ультразвуковом реакторе немагнитную фракцию (выход 87% от операции магнитной сепарации) подвергают стадиальной гидравлической классифицикации в 4 стадии. Основную классификацию проводят в спиральном классификаторе. Первое перечистное гидроциклирование проводят в гидроциклоне диаметром 250 мм, второе перечистное гидроциклирование, в гидроциклоне диаметром 160 мм, и третье перечистное гидроциклирование - 100 мм. Часть слива первого перечистного гидроциклирования выводилась как готовый продукт и после сгущения в пастовом сгустителе, сушки, пылеулавливания отгружалась как готовый пигмент третьего сорта. Часть слива второго перечистного гидроциклонирования выводилась как готовый продукт и после сгущения в пастовом сгустителе, сушки, пылеулавливания отгружалась как готовый пигмент второго сорта. Слив третьего перечистного гидроциклонирования после сгущения в пастовом сгустителе, сушки, пылеулавливания отгружалась как готовый пигмент первого сорта. Выход, крупность и укрывистость полученного пигмента приведены на фиг.2 и составляли:

Третий сорт - выход 19-23%, крупность 32-38 мкм, укрывистость 16-20 г/м²;

Второй сорт - выход 14-18%, крупность 18-26 мкм, укрывистость 10-12 г/м²;

Первый - выход 10-17%, крупность 8-12 мкм, укрывистость 7-9 г/м².

В качестве гравитационно-центробежно-магнитного сепаратора использовали круглый вращающийся концентрационный стол, снабженный электромагнитным индуктором бегущего поля. При этом также были получены три сорта пигмента:

Третий сорт - выход 18,8% - крупность 33 мкм, укрывистость 18 г/м²;

Второй сорт - выход 18,7%, крупность 22 мкм, укрывистость 11 г/м²;

Первый сорт - выход 19%, крупность 9 мкм, укрывистость 7 г/м².

Свойства полученных брикетов приведены на фиг.3. Брикеты, полученные с количеством мелассы 0,8 мас.%, имели среднюю прочность на одноосное сжатие 4,13 МПа; 1 мас.% - 7,5 МПа; 2 мас.% - 8,5 МПа; 3 мас.% - 10,9 МПа; 4 мас.% - 15,3 МПа; 5 мас.% - 15,3 МПа.

Брикеты изготавливались размером 22×20×18 мм, средняя масса брикета около 30 г. Влажность шихты менялась в пределах 8-12%.

Таким образом, способ расширяет свои возможности и позволяет повысить качество готового пигмента и обеспечивает комплексность использования железной руды.