Результат интеллектуальной деятельности: ЛИНИЯ ТРЕХСТАДИЙНОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАГНЕТИТО-ГЕМАТИТОВЫХ РУД

Заявляемое изобретение относится к технологическим линиям по производству тонкоизмельченного материала и может, быть использована в области добычи и обогащения рудного сырья для черной металлургии, а именно магнетито-гематитовых руд, составляющих месторождения природного и техногенного происхождения.

Известен способ мокрого магнитного обогащения слабомагнитных, тонковкрапленных (гематитовых) руд, включающий дробление, измельчение, классификацию в гидроциклонах и магнитную гидросепарацию (патент РФ №2123388, МПК В03С 1/00).

Недостатком этого способа является высокая энергоемкость процесса.

Известна линя трехстадийного измельчения руды с мельницей первой стадии; само- (СИ) или полусамоизмельчения (ПСИ), оснащенной бутарой, дробилкой второй стадии измельчения (для додрабливания гали и возврата дробленного продукта в мельницу первой стадии) и шаровой мельницей третьей стадии [В.Ф.Баранов.. Современная мировая практика в области рудоподготовки. "Обогащение руд", 2004, №3, стр. 42, схема рудоподготовки].

Недостатком данной линии трехстадийного измельчения руды является снижение производительности и увеличение удельных энергозатрат головной мельницы СИ или ПСИ, а также всей линии, из-за возврата дробленного продукта в эту мельницу.

Известна линия многостадийного разделения руды, в которой происходит регулирование плотностей сливов классификатора и гидроциклона, осуществляющих классификацию разгрузок мельниц 1 и 2-ой стадий измельчения. Кроме того производится отсекание постоянных долей от песковых продуктов классификатора и гидроциклона и направление отсеченной доли от пескового продукта классификатора в питание мельницы второй стадии, а отсеченной доли от пескового продукта гидроциклона - в питание мельницы первой стадии измельчения (А.с. №1715415, кл. В02С 19/ 00, опубл. в БИ №8, 1992).

В предложенной схеме происходит перераспределение песковых продуктов между 1 и 2-ой стадиями измельчения, но количество руды суммарно находящиеся в 1 и 2-ой стадиях измельчения и классификации остается неизменным. Таким образом, фактически не снижается расход времени и электроэнергии на суммарное измельчение руды в двух стадиях измельчения.

В качестве прототипа заявитель использовал способ обогащения гематитовых руд (см. Патент RU №2383392, кл. В03В 7/00, В03С 1/00, опубл. 10.03.2010 г.).

Способ обогащения гематитовых руд включает постадийный процесс дробления и магнитно-флотационный процесс обогащения, включающий три стадии измельчения, магнитные сепарации первой и второй стадий соответственно после первой и второй стадий измельчения, флотацию магнитного продукта второй стадии магнитной сепарации после третьей стадии его измельчения. Каждую стадию магнитной сепарации проводят в два приема последовательно. Сепарацию второго приема осуществляют в сильном поле. После постадийного дробления на сепараторах, магнитная система которых обеспечивает выполнение магнитными притягивающими силами поля по высоте слоя сепарируемого продукта в пределах (0,3-3,0)×10¹¹ А²/м², осуществляют предварительную магнитную сепарацию конечного продукта дробления с выделением магнитного продукта, который направляют на магнитно-флотационный процесс обогащения, и немагнитного продукта, который в дальнейшем выводят из процесса обогащения. Первый прием магнитных сепараций обеих стадий осуществляют на барабанных сепараторах для мокрой магнитной сепарации в среднем поле с индукцией на поверхности барабана не ниже 0,25 Тл при работе магнитных притягивающих сил поля в рабочей зоне сепаратора (0,7-2,0)×10¹⁰ А²/м². Недостатком данного прототипа является использование в третьей стадии обогащения гематитовых руд магнито-флотационного способа, который считается более энергоемким процессом измельчения, что приводит к лишним энергозатратам при получении рудного концентрата.

В основу изобретения поставлена техническая задача в усовершенствовании линии измельчения магнетито-гематитовых руд с улучшенными показателями извлечения железа в концентрат и повышении его качества при уменьшений энергозатрат на измельчение руд путем применения дополнительной сухой магнитной сепарации мелких отвальных хвостов.

Поставленная техническая задача решается тем, что линия трехстадийного измельчения магнетито-гематитовых руд включает в себя последовательно размещенные и технологически связанные между собой бункера с питателями, последовательно установленные вибрационные грохота, дробилки крупного и среднего дробления с разгрузочными устройствами, магнитные сепараторы 1-ой и 2-ой стадий обогащения, согласно заявляемой полезной модели в линию включена дополнительная третья ступень сухой магнитной сепарации мелких отвальных хвостов (CMC-3), для чего используют двух барабанный магнитный сепаратор, выполненный из двух отдельных барабанов одинакового диаметра, расположенных вертикально один под другим, при этом магнитные системы создают на поверхности барабанов разную по величине напряженность магнитного поля, причем напряженность магнитного поля на верхнем барабане выше, чем напряженность на нижнем барабане. Кроме того, двух барабанный сепаратор связан с двумя конвейерами, которые сбрасывают на склад в конусы магнитный промежуточный продукт и отвальные хвосты СМС-3.

Магнетито-гематитовые руды имеют слоистую текстуру, обусловленную ритмичным чередованием рудных (гематитовых) и нерудных (кварцевых) слоев. По результатам минералого-технологических исследований мощность нерудных слоев гематитовых руд колеблется от 1 до 20 мм, поэтому дробление таких руд класса крупности меньше 20 мм обеспечивает получение раскрытых частиц нерудной составляющей.

В предложенной заявителем линии измельчения магнетито-гематитовых руд постадийное дробление выполняют до крупности, при которой нерудная составляющая в достаточной мере раскрыта и может быть выполнена из общей массы продукта.

Для выделения и вывода из технологического процесса раскрытых частиц нерудной составляющей проводят дополнительную магнитную сепарацию отвальных хвостов (CMC-3). Применение именно магнитной сепарации является эффективным, поскольку соотношение удельных магнитных восприимчивостей главных рудообразующих минералов магнетито-гематитовых руд - гематита и кварцита - составляет от 22:1 к 55:1, кроме этого магнитная сепарация является наименее энергозатратным методом (по сравнению с другими методами обогащения), экологически чистым и проводится с использованием высокопроизводительного оборудования (Пирогов Б.И., Поротов Г.С. и др. Технологическая минералогия железных руд. Ленинград: Наука, 1988, с. 18-150).

Предложение изобретение иллюстрируется технологическими схемами, где; представлены:

- на рис. 1 - показана принципиальная схема трехстадийного измельчения,

- на рис. 2 - показана аппаратурная схема CMC-3 мелких отвальных хвостов.

Линия трехстадийного измельчения руды содержит последовательно расположенные и технологически связанные между собой бункер с питателем (на рис. 1 не показан), вибрационный грохот (1) с просеивающей поверхностью, первую стадию дробления с дробилкой (2) и грохотом (3), стадию мелкого дробления с дробилкой (4), грохотом (9) и магнитной сепарацией CMC-2 (8) с выделением магнитного продукта магнетито-гематитовых руд с дополнительной CMC-3 мелких отвальных хвостов на склад концентрата (10) и мелких отвальных хвостов (11), стадию крупного дробления с дробилкой (5), магнитной сепарацией CMC-1 (6) с выведением крупной немагнитной фракции в отвал (7), третьей ступени магнитной сепарации (12) мелких отвальных хвостов (CMC-3).

Третья ступень (CMC-3) (12) выполнена в виде комплекса, который состоит из приемного бункера (13), барабанного штапеля (14), двух барабанного сепаратора с питателем (15), а также два ленточных конвейера (16) и (17), которые сбрасывают в конусы на складе магнитный промежуточный продукт и отвальные хвосты CMC-3. Двух барабанный магнитный сепаратор (15) выполнен из двух отдельных барабанов одинакового диаметра, расположенных вертикально один под другим.

Линия трехстадийного измельчения руды показана на рис. 1 и работает следующим образом (пример конкретного использования заявляемой полезной модели).

Руда крупностью 0-1000 мм загружается автосамосвалами в загрузочный бункер вибрационного грохота (1) с просеивающей поверхностью, который отделяет фракцию 0-100 мм от основной массы руды и без дробления направляет на первую стадию грохочения. За счет этого снижается в питании дробилки доля мелких для нее классов и улучшается качество дробления.

Первая стадия дробления осуществляется в щековой дробилке типа С - 125 (2) в открытом цикле. Продукты дробления вместе с фракцией 0-100 мм поступают на первую ступень грохочения. Класс 8-0 мм, проходящий через нижнюю сетку первого грохота TSH - 6203 (3), без обработки подается на магнитную сепарацию - СМС-2 (8). Средний класс 8-27 мм поступает непосредственно в конусную дробилку мелкого дробления HP - 4 (4), а руда крупностью более 27 мм дробится в конусной дробилке среднего дробления GP - 550 (5). Дробленый материал в крупности 50 - 0 мм подвергается первой стадии магнитной сепарации СМС-1 (6) для выделения первичных крупных хвостов в отвал (7) с содержанием железа 19%.

Магнитный промежуточный продукт крупностью 50 - 0 мм перед дальнейшей обработкой возвращается на дробление в замкнутом цикле через первый грохот TSH - 6203 (3) в дробилку среднего дробления GP - 550 (5). При этом готовый для мелкого дробления класс 8-27 мм поступает на следующую стадию мелкого дробления в дробилку HP - 4 (4).

Мелкое дробление осуществляется в замкнутом цикле с трех продуктовым вторым грохотом TSH-7203 (9).

Как видно из технологической схемы (рис. 1) продукты крупнее 8 мм возвращаются на повторное дробление.

Класс менее 8 мм с нижних сеток обоих грохотов (3,9) подается на вторую стадию магнитной сепарации CMC-2 (8). На ней выделяется магнитный продукт с содержанием железа не менее 50%, который подается на склад концентрата (10). На CMC-2 также производится сброс мелких хвостов в отвал (11).

Таким образом, руда обогащается без вывода концентратов на промежуточных стадиях сепарации. Хвосты обогащения последовательно выделяются после среднего дробления в крупности 50-0 мм и мелкого - 8-0 мм. Сухая магнитная сепарация на первой ступени CMC-1 в крупности 50-0 мм осуществляется на ленточных сепараторах фирмы «АМКОМ».

На барабанных магнитных сепараторах второй ступени CMC - 2 (8) в классе 8-0 мм получают товарный концентрат с содержанием железа более 50%. Отвальные хвосты (7,11) с содержанием не более 19% железа общего и 3,2% железа магнетитового выделяются на двух стадиях сепарации CMC-1 (6) и CMC- 2 (8). Магнитный концентрат CMC-2 (8) по существующей схеме (рис. 1) непосредственно с конвейера ссыпается в конус на складе (10), с которого вывозится на погрузку в железнодорожные вагоны.

Согласно заявляемому изобретению мелкие хвосты CMC-2 (8) в крупности 8-0 мм подвергаются дополнительной сухой магнитной сепарации CMC-3 (12) на двух барабанном сепараторе, выполненном из двух отдельных барабанов одинакового диаметра, установленных вертикально один под другим, при этом каждый из барабанов связан с отдельным ленточным конвейером для выделения промежуточного магнитного продукта, а также мелких хвостов. Магнитный сепаратор оборудован магнитными системами, создающими на рабочей поверхности барабанов разную по величине напряженность магнитного поля, причем напряженность магнитного поля на верхнем барабане выше, чем напряженность на нижнем барабане.

Хвосты (7), выделенные в крупности 50-0 мм, могут быть использованы в производстве низкокачественного щебня.

Хвосты первой стадии магнитной сепарации CMC- 1 (6) с низким содержанием железа являются отвальными и используются в качестве щебня.

Магнитный промежуточный продукт из штабеля (16) на складе хвостов автомобильным транспортом (17) перевозится на склад концентрата (10) в основном технологическом комплексе, где формируется товарный продукт для погрузки в вагоны.

Аппаратурная схема магнитной сепарации CMC-3(12) показана на рис. 2

Согласно данным, приведенным на аппаратурной и технологической схемах, на дополнительную установку по реализации магнитной сепарации хвостов CMC-3 потребовался следующий комплект оборудования:

- погрузчик для загрузки хвостов CMC в бункер магнитного сепаратора;

- двух барабанный магнитный сепаратор с питателем барабанного типа;

- два ленточных конвейера для сброса отвальных хвостов CMC-3 и промежуточного магнитного продукта;

- погрузчик для загрузки магнитного промежуточного продукта в автосамосвал для перевозки на склад агломерационной руды основного комплекса.

Погрузчики и конвейеры являются стандартными, и их тип выбирается по каталогам в зависимости от производительности.

Поскольку основным нестандартным оборудованием является магнитный сепаратор, с барабанным, питателем, то его требуемые характеристики приведены в таблице 1.

Опытно-экспериментальные работы по предлагаемому техническому решению производились в Бакальском рудоуправлении на Сосновском руднике.

При обогащении бедной магнетито-гематитовой руды с исходным содержанием общего железа 33,8% по предложенной линии трехстадийного обогащения на Сосновском руднике удалось получить кондиционный концентрат с содержанием железа более 50%. Достигнутые параметры работы сепаратора мелкой руды и процесса обогащения следующие:

- содержание железа в концентрате - 50,2%;

- содержание железа в хвостах - 18,4%;

- извлечение железа в концентрат - 61,8%;

- выход концентрата - 39,5%;

- напряженность поля на поверхности барабана:

на верхнем барабане - 1500 эрстед,

на нижнем барабане - 1000 эрстед;

- скорость вращения барабана сепаратора - 50-90 об./мин.

Качество концентрата соответствует высоким показателям при высоком содержании железа в нем. Кроме того:

1. Дополнительная магнитная сепарация мелких хвостов (CMC-3) с рабочими параметрами позволила без дополнительного дробления снизить содержание железа в хвостах с 22,2-22,4% до 18,4-18,7%. При этом выход магнитного продукта третьей ступени СМС-3 (перечистка хвостов) поднялся до 44-45%.

2. Дополнительная сепарация мелких хвостов методом CMC-3 Сосновского рудника с исходным содержанием железа 27-28% при влажности 4,0% методом CMC-3 позволяет дополнительно к основной продукции (агломерационной руде) получить магнитный продукт сухой сепарации с массовой долей железа около 44-45% в количестве не менее 15% от исходной массы промышленных хвостов CMC-2.;

Таким образом, реализация предложенного технического решения позволила повысить качество концентрата, а также увеличить показатель извлечения железа в концентрат за счет получения дополнительного магнитного продукта при уменьшений энергозатрат на измельчение руд.

Анализируя достигнутые показатели патентуемого изобретения и технологии прототипа (П-2383392) заявитель сделал вывод, что полученные суммарные хвосты в количестве около 19% у известного способа выводятся из процесса обогащения в отходы (НМЛ 1-2 и НМЛ 2-2).

В заявляемой изобретении эти же хвосты также в количестве 19% направляются на дополнительную сухую магнитную сепарацию (СМС-3). В результате чего удалось поднять выход магнитного продукта до 45%. Далее полученный магнитный продукт СМС-3 поступает на склад, где смешивается с магнитным продуктом CMC-2. Кроме того, предлагаемая полезная модель менее энергоемка (используемый в прототипе магнитно- флотационный способ обогащения менее производителен и намного энерго-затратный).

Следствием применения дополнительной магнитной сепарации отвальных хвостов и осуществления ее на сепараторах является повышение и стабилизация содержания железа в концентрате и улучшение его качества, уменьшение энергозатрат на измельчение магнетито-гематитовых руд, снижение потерь железа в отходах обогащения из- за предотвращения переизмельчения рудной составляющей и приводит к получению дополнительных эффектов:

- получение дополнительного товарного продукта в виде немагнитного продукта дополнительного этапа магнитной сепарации, который после грохочения может быть использован как строительный материал;

- снижение количества отходов, которые транспортируются в хвостохранилище, что способствует увеличению срока использования хвостохранилищ;

- уменьшение энергозатрат на складирование отходов в хвостохранилище;

- уменьшение эксплуатационных затрат на магнитно- сепарационный процесс обогащения.