СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
METHOD OF INCREASING IRON-ORE CONCENTRATE PRODUCTION EFFICIENCY

Изобретение относится к обогащению рудной шихты железных руд и может быть использовано на горно-обогатительных комбинатах при производстве высококачественных железорудных концентратов.
Известен способ обратной катионной флотации для доводки концентратов магнитного обогащения, предусматривающий классификацию магнетитовых концентратов в замкнутом цикле с измельчением, последующее сгущение, основную обратную флотацию с получением в камерном продукте конечного флотационного концентрата, а пенный продукт основной флотации подвергают перечистке в три стадии с циркуляцией камерного продукта в каждой стадии перечистки (Пивень В.А., Дендюк Т.В., Калиниченко А.Ф. Применение обратной катионной флотации для доводки концентратов магнитного обогащения кварцитов Ингулецкого ГОКа. Горный журнал. Специальный выпуск. 2003, с.31-35).
Недостатком известного способа является производство магнетитового концентрата с массовой долей железа общего до 66,5% вследствие циркуляции камерных продуктов в операциях перечистки без их доработки.
Известен способ флотационной доводки магнетитовых концентратов, включающий кондиционирование пульпы с катионными собирателями и последующую флотацию силикатных минералов, причем в качестве собирателя в процессе флотации используют алкилированный эфир ацетата амина и дополнительно в качестве вспенивателя смесь веществ из группы полиэтиленгликоля, смесь полипропиленгликоля и полиэтиленгликоля (Патент RU №2342200, Кл. В03D 1/00, опубл. 27.12.2008).
Известен также способ флотационной доводки магнетитовых концентратов, включающий кондиционирование пульпы с катионным собирателем и последующую флотацию силикатных минералов, причем в качестве собирателя в основную флотацию вводят алкилированный эфир ацетата амина и дополнительно в качестве вспенивателя вещество из группы полиалкингликоля, полипропиленгликоля и полиэтиленгликоля (Патент RU №2343006, Кл. В03D 1/00, опубл. 10.01.2009).
Недостатком известных способов является низкая степень извлечения полезного компонента вследствие высоких его значений в пенном продукте - хвостах флотации.
Известны способы обогащения железных руд с применением прямой и обратной флотации, с использованием различных собирателей: жирнокислотных, анионных и катионных, действующих в слабокислой и щелочной средах, и депрессоров: жидкого стекла, коллоидной кремневой кислоты, а также крахмала, обработанного щелочью - едким натром, танина, метафосфота, лигнинсульфоната, барды сульфитных щелоков (Богданов О.С. Справочник по обогащению руд. Основные процессы. М.: Недра, 1983, с.370-372).
Недостатком известных способов является низкая степень извлечения полезного компонента в концентрат вследствие селективности и разнообразного действия различных реагентов на железные руды сложного вещественного состава.
По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к заявляемому является способ флотационного обогащения магнетитовых концентратов, предусматривающий кондиционирование пульпы с катионным собирателем и регулятором среды, последующую флотацию силикатных минералов в основной флотации, камерный продукт которой подвергают контрольной флотации с получением конечного низкокремнеземистого концентрата в камерном продукте, а пенный продукт направляют на перечистную флотацию с получением пенного продукта в хвосты, причем пенный продукт контрольной флотации и камерный продукт перечистной операции объединяют с получением второго продукта - доменного концентрата (Бруев В.П., Губин С.Л., Сентемова В.А. Флотационная доводка магнетитовых концентратов ОАО «Михайловский ГОК» с использованием колонной флотомашины. Обогащение руд, 2004, №4, с.10-15).
Недостатком известного способа является невысокая степень извлечения полезного компонента и низкое качество промежуточных продуктов технологии флотации, получаемых за счет смешивания пенного продукта контрольной флотации с низкой массовой долей железа и камерного продукта перечистной флотации с высокой массовой долей железа.
Техническим результатом изобретения является повышение качества железорудных концентратов и эффективности технологий производства концентратов из железных руд сложного вещественного состава.
3
3
3
Достигается это тем, что способ повышения эффективности производства железорудных концентратов, предусматривающий кондиционирование пульпы железорудных концентратов с депрессором, катионным собирателем и регулятором среды, последующую флотацию силикатных минералов в основной флотации, камерный продукт которой подвергают контрольной флотации с получением конечного низкокремнеземистого железорудного концентрата высокого качества в камерном продукте и пенного продукта, который совместно с пенным продуктом основной флотации направляют на перечистную флотацию с получением пенного и камерного продуктов, причем камерный продукт перечистной флотации направляют на доводочную операцию, предусматривающую обесшламливание и магнитную сепарацию, с получением товарного концентрата промышленного качества и хвостов, а пенный продукт перечистной флотации подвергают дополнительной доводочной операции, предусматривающей доизмельчение, классификацию и магнитную сепарацию, с получением концентрата и хвостов, кроме того в качестве катионного собирателя применяют алифатический аминоэфир 10% концентрации, смесь аминов и диаминоэфиров или смесь алкиловых эфироаминов и диаминов, в качестве депрессора железорудных минералов используют щелочной крахмал в виде смеси крахмала и щелочи при соотношении 4:1, в качестве регулятора среды используют раствор 10% щелочи, а флотацию проводят при значении pH пульпы равном 9,4-9,6, при этом основную флотацию проводят при расходе реагентов на одну тонну питания флотации: депрессора - 250-500 грамм, собирателя - 30-50 грамм, регулятора среды - 100-125 грамм, кроме того устанавливают расход воздуха по стадиям флотации: основная 450-650 м/час, перечистная 200-250 м/час, контрольная 650-850 м/час, а время агитации с депрессором устанавливают 86 минут, с собирателем и регулятором среды - 2 минуты, время основной флотации - 14 минут.
3
3
3
Новым в способе по отношению к прототипу является то, что камерный продукт перечистной флотации направляют на доводочную операцию, предусматривающую обесшламливание и магнитную сепарацию, с получением товарного концентрата промышленного качества и хвостов, а пенный продукт перечистной флотации подвергают дополнительной доводочной операции, предусматривающей доизмельчение, классификацию и магнитную сепарацию, с получением концентрата и хвостов, кроме того, в качестве катионного собирателя применяют алифатический аминоэфир 10% концентрации, смесь аминов и диаминоэфиров или смесь алкиловых эфироаминов и диаминов, в качестве депрессора железорудных минералов используют щелочной крахмал в виде смеси крахмала и щелочи при соотношении 4:1, в качестве регулятора среды используют раствор 10% щелочи, а флотацию проводят при значении pH пульпы равном 9,4-9,6, при этом основную флотацию проводят при расходе реагентов на одну тонну питания флотации: депрессора - 250-500 грамм, собирателя - 30-50 грамм, регулятора среды - 100-125 грамм, кроме того, устанавливают расход воздуха по стадиям флотации: основная 450-650 м/час, перечистная 200-250 м/час, контрольная 650-850 м/час, а время агитации с депрессором устанавливают 86 минут, с собирателем и регулятором среды - 2 минуты, время основной флотации - 14 минут. Следовательно, изобретение на способ отвечает критерию «новизна».
Указанная совокупность признаков в патентной литературе не обнаружена. Следовательно, изобретение отвечает критерию «изобретательский уровень».
Изобретение - способ повышения эффективности производства железорудных концентратов - иллюстрируется схемой.
Способ повышения эффективности производства железорудных концентратов осуществляется следующим образом.
Железные руды сложного вещественного состава подвергают обогащению в соответствии с принятыми технологическими схемами на горно-обогатительных предприятиях.
При обогащении железной руды сложного вещественного состава, содержащей сильномагнитные (магнетит) и слабомагнитные (гематит, мартит) минералы, получают железорудный концентрат по традиционным магнитным схемам с массовой долей железа общего 65,0÷66,0% и диоксида кремния 8,6÷8,2%, при этом указанное качество концентрата достигают при измельчении железной руды до крупности 90-96% класса минус 0,074÷0,044 мм.
Как правило, низкое значение массовой доли железа общего в железорудных концентратах определено коэффициентом раскрытия рудных минералов при измельчении рудной шихты сложного вещественного состава, наличием бедных и богатых сростков в железорудном концентрате, а также происходящими процессами флоккулообразования при ведении технологии магнитного обогащения железных руд, связанными с механическим захватом нерудных минералов во флоккулы и вовлечением их в железорудный концентрат.
Данные распределения массовой доли железа общего по классам крупности железорудного концентрата показывают на значительные вариации массовой доли железа общего по классам крупности.
В таблице 1 представлено распределение железа по классам крупности железорудного концентрата в питании флотации.
Таблица 1
Наименование продуктов
Классы крупности, мм
Классы крупности, %
Массовая доля железа общего, %
Железорудный концентрат
+0,074
0,9
19,0
-0,074+0,050
1,4
29,2
-0,050+0,044
3,6
42,4
-0,044
94,1
67,2
Итого:
100,0
65,3
В железорудном концентрате с массовой долей железа общего 65,3% основные железосодержащие минералы сосредоточены в классах крупности минус 0,044 мм с массовой долей железа общего 67,2%. В то же время в классах крупности плюс 0,044 мм сосредоточены железосодержащие минералы в сростках с нерудными минералами и массовой долей железа общего от 42,4 до 19,0%. Эти классы крупности разубоживают железорудный концентрат до уровня 65,0-66,0% по массовой доле железа общего.
Результаты седиментационного анализа железорудного концентрата показывают на определенный характер распределения массовой доли железа общего концентрата в классах крупности менее 0,044 мм. Основная масса железосодержащих минералов с массовой долей железа общего 68,5% сосредоточена в классах крупности минус 0,044 мм плюс 0,030 мм, а основная масса нерудных минералов сосредоточена в виде шламов в классах крупности минус 0,020 мм с массовой долей железа общего не более 54,4%.
Такое распределение массовой доли железа общего по классам крупности в железорудном концентрате характерно для магнитного способа обогащения железных руд. Дальнейшее повышение качественных показателей железосодержащих концентратов возможно только за счет использования контрастности свободной энергии поверхностных свойств железосодержащих минералов и минеральных частиц пустой породы путем применения методов обратной катионной флотации.
Первоначально железорудный (магнетитовый) концентрат, полученный по традиционным технологическим схемам мокрого магнитного обогащения, направляют в контактный чан для кондиционирования пульпы железорудного концентрата с депрессором. Для придания свойств гидрофильности поверхности железорудным минералам, диспергации частиц концентрата и разрушения флоккул минеральных частиц железорудного концентрата в качестве депрессора применяют щелочной крахмал в виде смеси крахмала и щелочи при соотношении 4:1. После первичного кондиционирования железорудный концентрат направляют в перемешиватель для кондиционирования пульпы с регулятором среды в виде 10% раствора щелочи - едкого натра и раствором собирателя. В качестве собирателя при обратной катионной флотации железорудных минералов применяют алифатический аминоэфир 10% концентрации, смесь аминов и диаминоэфиров или смесь алкиловых эфироаминов и диаминов. После кондиционирования пульпы железорудного концентрата с депрессором, регулятором среды и собирателем ее направляют в основную стадию флотации и выделяют камерный продукт обратной флотации и пенный продукт. Камерный продукт основной флотации направляют на контрольную стадию флотации и выделяют пенный продукт и камерный продукт - конечный низкокремнеземистый железорудный (магнетитовый) концентрат технологии флотации.
Пенный продукт основной и контрольной стадий флотации объединяют, направляют на перечистную флотацию и получают камерный и пенный продукты. Как правило, массовая доля железа общего в камерном продукте перечистной флотации не превышает 62-64% благодаря наличию бедных и богатых сростков железосодержащих минералов.
В камерном продукте перечистной флотации основная масса раскрытых свободных рудных зерен сосредоточена в классах крупности минус 0,044 мм с массовой долей железа общего 66,0-67,0%. В классах крупности плюс 0,044 мм сосредоточены сростки рудных и нерудных минералов с массовой долей железа общего не более 28,0-35,0%.
В таблице 2 представлено раскрытие минералов в камерном продукте перечистной флотации.
Таблица 2
Наименование
Класс, мм
Массовая доля Fe общ.
Выход, %
Содержание в продуктах по классам крупности, %
Коэффициент раскрытия, %
Свобод. рудные
Сростки с содержан. рудного
Свобод. нерудн.
рудной фазы
нерудн. фазы
95-50
50-25
25-5
Камерный продукт перечистной флотации
+0,044
4,9
0,6
1,2
0,8
1,0
1,3
16
-0,044
95,1
80,9
3,0
2,2
2,5
6,5
Итого:
62,6
100,0
81,5
4,2
3,0
3,5
7,8
94,7
56,1
(3,0)
(1,1)
(0,5)
Для повышения массовой доли железа общего камерный продукт перечистной флотации направляют на доводочную операцию, предусматривающую выделение крупных классов более 0,044 мм с низкой массовой долей железа общего методом обесшламливания. Доводочную операцию выполняют в магнитном дешламаторе, песковый продукт которого направляют на мокрую магнитную сепарацию с выделением концентрата и хвостов. Усредненные технологические показатели доводочной операции по переработке камерного продукта перечистной флотации представлены в таблице 3.
Таблица 3
Продукты
Массовая доля, %
твердого
железа общего
класса минус 0,044 мм
Питание дешламатора
18,4
62,6
93,2
Пески дешламатора
44,3
64,1
94,7
Концентрат ММС
61,7
65,3
93,6
При выполнении доводочной операции обогащения камерного продукта перечистной флотации с массовой долей железа общего не более 62,6% предусматривают магнитную дешламацию и мокрую магнитную сепарацию.
В результате чего получают товарный концентрат с массовой долей железа общего не менее 65,3% за счет выделения сростков рудных и нерудных минералов в слив магнитного дешламатора и в хвосты мокрой магнитной сепарации.
Массовая доля железа общего в пенном продукте перечистной флотации, как правило, не превышает 45,0-47,0%. Низкая массовая доля железа общего обеспечена наличием бедных сростков железорудных минералов и тонких фракций свободных нерудных минералов.
Результаты раскрытия минералов в пенном продукте перечистной флотации представлены в таблице 4, которые показывают, что доля раскрытых рудных и нерудных минералов практически одинакова. Практически все нерудные минералы сосредоточены в классе крупности минус 0,044 мм и представлены сростками. Распределение массовой доли железа общего по классам крупности в пенном продукте перечистной флотации показало, что основная доля железа сосредоточена в узком классе крупности минус 0,044 плюс 0,030 мм. Для извлечения железа из остальных классов крупности предусматривают дополнительное раскрытие материала путем тонкого измельчения в отдельной мельнице.
Таблица 4
Наименование
Класс, мм
Массовая доля железа общего, %
Выход, %
Содержание в продуктах по классам крупности, %
Коэффициент раскрытия, %
Свобод. рудные
Сростки с содержан. рудного
Свобод. нерудн.
рудной фазы
нерудн. фазы
95-50
50-25
25-5
Пенный продукт перечистной флотации
+0,044
8,1
0,4
1,6
0,9
2,1
3,1
-0,044
91,9
52,9
5,6
4,1
5,1
24,2
Итого:
47,2
100, 0
53,3
7,2
5,0
7,2
27,3
86,7
70,9
Для повышения массовой доли железа общего пенного продукта перечистной флотации при производстве железорудных концентратов в технологической схеме применяют дополнительную доводочную операцию, которой предусматривают измельчение в отдельной мельнице для дополнительного раскрытия минералов, классификацию в гидроциклонах или дешламаторах и мокрую магнитную сепарацию с выделением железорудного материала в концентрат с массовой доли железа общего не менее 55,0%.
Реализация способа повышения эффективности производства железорудных концентратов позволяет повысить качество железорудных (магнетитовых) концентратов, увеличить извлечение рудных минералов и комплексно использовать рудную шихту железных руд сложного вещественного состава за счет производства товарной продукции различного качества.
Пример выполнения способа
3
3
3
Исходную железную руду сложного вещественного состава Михайловского месторождения с массовой долей железа общего 39,8%, магнетита 19,6% и гематита (мартита) 20,2% измельчали до крупности 92,5% класса минус 0,044 мм и обогащали по традиционным технологическим схемам мокрого магнитного обогащения с получением железорудного (магнетитового) концентрата с массовой долей железа общего 65,1% и кремнезема 8,6%. Далее пульпу магнетитового концентрата подвергали кондиционированию со щелочным крахмалом и с регулятором среды. Щелочной крахмал представлял собой смесь крахмала и щелочи (едкого натра) при соотношении 4:1, а регулятор среды - 10% раствор щелочи - едкого натра. Обратную катионную флотацию проводили при значении pH пульпы равном 9,6. В качестве собирателя использовали 10% раствор алифатических аминоэфиров. Кондиционирование пульпы магнетитового концентрата с депрессором, регулятором среды и собирателем осуществляли при плотности пульпы 48% твердого. Время агитации с депрессором составляло 86 минут, с собирателем и регулятором среды - 2 минуты, а время основной флотации составляло 14 минут. Расход реагентов на одну тонну питания технологии обратной катионной флотации составлял: депрессора - щелочного крахмала 380 грамм, собирателя - алифатических аминоэфиров 40 грамм, регулятора среды - едкого натра 100 грамм. Расход воздуха по стадиям флотации составлял: основная 550 м/час, перечистная 220 м/час и контрольная 750 м/час.
Обработанная после кондиционирования пульпа железорудного (магнетитового) концентрата поступала в основную флотацию для выделения силикатных минералов, камерный продукт которой подвергали контрольной флотации с получением в камерном продукте конечного низкокремнеземистого железорудного концентрата с массовой долей железа общего 68,0-69,8%, диоксида кремния - 4,6-3,0% и пенного продукта. Пенный продукт контрольной флотации совместно с пенным продуктом основной флотации направляли на перечистную флотацию с получением пенного и камерного продуктов.
Камерный продукт перечистной флотации направляли на доводочную операцию обогащения, которая предусматривала обесшламливание в магнитных дешламаторах МД 9 и магнитную сепарацию на магнитных сепараторах ПБМ 120/300 с получением промежуточного продукта - магнетитового концентрата с массовой долей железа общего не менее 65,3%, диоксида кремния - 8,45% и хвостов с массовой долей железа общего не более 28,0%. Пенный продукт перечистной флотации подвергали дополнительной доводочной операции обогащения, предусматривающей доизмельчение в отдельной мельнице МШЦ 40×50, классификацию в гидроциклонах ГЦ 250 и магнитную сепарацию на сепараторах ПБМ 120×300 с получением концентрата с массовой долей железа общего не менее 55,0%, диоксида кремния - 10,25% и хвостов с массовой долей железа общего не менее 27,2%.
В результате реализации указанного способа был получен низкокремнеземистый железорудный концентрат высокого качества с массовой долей железа общего 68,0-69,8% и диоксида кремния 4,6-3,0%. После доводочной операции обогащения камерного продукта перечистной флотации был получен железорудный (магнетитовый) концентрат промышленного качества с массовой долей железа общего 65,3% и диоксида кремния - 8,5%.
После дополнительной доводочной операции обогащения пенного продукта перечистной флотации был получен железорудный концентрат промышленного качества с массовой долей железа общего не менее 55,0%.
Реализация способа повышения эффективности производства железорудных концентратов позволила повысить извлечение железа в концентрат до 93,4% за счет доработки камерного продукта перечистной флотации в отдельной доводочной операции и пенного продукта перечистной флотации в отдельной дополнительной доводочной операции обогащения. Способ повышения эффективности производства железорудных концентратов позволил комплексно использовать шихту железных руд сложного вещественного состава за счет производства товарной продукции промышленного качества.