СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ГЕМАТИТОВЫХ РУД
METHOD FOR HEMATITE ORE PROCESSING

Изобретение может быть применено в отрасли добычи и обогащения рудного сырья для черной металлургии, а именно гематитовых руд, которые составляют месторождения естественного и техногенного происхождения.
Известен способ [1] магнитного обогащения слабомагнитных руд, включающий трехстадийное дробление с грохочением, магнитную сепарацию собранной в единый поток мелкозернистой фракции, с получением магнитного и немагнитного продуктов и вспомогательную магнитную сепарацию крупнозернистой фракции после второй стадии дробления с грохочением. Грохочение проводят на односитовых грохотах с разделением продукта на две фракции - мелкозернистую и крупнозернистую.
Известный способ [1] является наиболее близким к предложенному способу и выбран в качестве прототипа.
Прототип имеет следующие недостатки:
- часть руды необоснованно подлежит энергоемкому процессу дробления, что вызывает дополнительные энергозатраты на получение товарного продукта;
- магнитная сепарация крупнозернистой фракции (надрешетного продукта второй стадии дробления) является недостаточно эффективной, так как крупнозернистая фракция содержит много нераскрытых рудно-нерудных сростков, которые после сепарации теряются в хвостах, что приводит к общему уменьшению показателя извлечения железа в магнитный продукт.
В основу изобретения поставлена задача в способе обогащения гематитовых руд достичь увеличения показателя извлечения железа в магнитный продукт и повышения качества этого продукта при уменьшении энергозатрат на дробление гематитовых руд путем выведения с помощью двухситовых грохотов из продуктов дробления всех стадий потока среднезернистой фракции, которую подвергают магнитной сепарации.
Поставленная задача решается тем, что в способе обогащения гематитовых руд, включающем трехстадийное дробление с грохочением, основную магнитную сепарацию мелкозернистой фракции, собранной после каждой стадии грохочения в единый поток, с получением магнитного и немагнитного продуктов, и вспомогательную магнитную сепарацию, в котором согласно изобретению грохочение после каждой стадии дробления осуществляют на двухситовых грохотах с выделением мелкозернистой фракции, среднезернистой фракции, которую после грохочения каждой последующей стадии дробления собирают в единый поток и направляют на вспомогательную магнитную сепарацию с получением магнитного продукта, промежуточного продукта, который направляют на дробление третьей стадии, и немагнитного продукта, крупнозернистой фракции, которую направляют на последующую стадию дробления с грохочением, а после грохочения после третьей стадии дробления возвращают на дробление третьей стадии.
Поставленная задача решается тем, что мелкозернистую фракцию выделяют в классе крупности +0-7 мм.
Поставленная задача решается тем, что основную магнитную сепарацию осуществляют с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов, а промежуточный продукт основной магнитной сепарации объединяют с магнитным продуктом вспомогательной магнитной сепарации, измельчают до полного раскрытия рудных прослоев с последующим грохочением для получения надрешетного продукта, который возвращают на измельчение, и подрешетного продукта, который направляют на обеспыливание, и дополнительную сухую магнитную сепарацию обеспыленного продукта с получением магнитного и немагнитного продуктов.
Поставленная задача решается тем, что основную магнитную сепарацию осуществляют с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов, а промежуточный продукт основной магнитной сепарации объединяют с магнитным продуктом вспомогательной магнитной сепарации, измельчают с использованием воды до полного раскрытия рудных прослоев с последующим обесшламливанием и дополнительной мокрой магнитной сепарацией обесшламленного продукта для получения магнитного и немагнитного продуктов.
11
2
2
Поставленная задача решается тем, что основную, вспомогательную и дополнительную магнитную сепарации осуществляют на магнитных сепараторах, магнитная система которых обеспечивает выполнение магнитными осаждающими силами поля работы по высоте слоя сепарируемого продукта в пределах (0,3-3,0)·10 А/м.
Поставленная задача решается тем, что основную магнитную сепарацию проводят в две стадии с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов на первой стадии и промежуточный продукт направляют на вторую стадию основной магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, при этом работа осаждающих магнитных сил поля по высоте слоя сепарируемого продукта на второй стадии магнитной сепарации больше, чем на первой.
Поставленная задача решается тем, что дополнительную сухую магнитную сепарацию проводят в две стадии с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов на первой стадии и промежуточный продукт направляют на вторую стадию дополнительной магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, при этом работа осаждающих магнитных сил поля по высоте слоя сепарируемого продукта на второй стадии магнитной сепарации больше, чем на первой.
Гематитовые руды имеют слоистую текстуру, обусловленную ритмичным чередованием рудных (гематитовых) и нерудных (кварцевых) классов. Раскрытие слоев при дроблении является необходимым условием эффективности процесса обогащения. С уменьшением размера частиц эффективность раскрытия рудной и нерудной составляющей гематитовых руд растет, что способствует повышению эффективности магнитной сепарации и обогащения в целом.
По результатам минералого-технологических исследований [2, 3], мощность рудных (гематитовых) прослоев гематитовых руд колеблется от 1 до 10 мм, в среднем для различных месторождений их мощность составляет от 5 до 7 мм. Таким образом, продукт дробления гематитовых руд с крупностью частиц менее 7 мм состоит преимущественно из раскрытых рудных и нерудных частиц. Для отделения рудной составляющей от продуктов дробления необходимо их грохочение по крупности 7 мм с последующим направлением подрешетного продукта - мелкозернистой фракции на основную магнитную сепарацию.
Мощность нерудных прослоев гематитовых руд колеблется от 1 до 20 мм, в среднем для различных месторождений составляет от 7 до 10 мм [2, 3]. Эффективное раскрытие нерудных прослоев с образованием мономинеральных частиц кварца начинается при крупности дробления менее 15 мм. Для выведения из технологического процесса раскрытых нерудных частиц необходимо грохочение продуктов дробления всех стадий по крупности 15 мм с последующим направлением подрешетного продукта - среднезернистой фракции на магнитную сепарацию.
Мелкозернистую и среднезернистую фракции в предложенном способе выделяют из гематитовых руд после каждой стадии дробления, применяя для этого двухситовые грохота. Выделенные фракции объединяют в потоки мелкозернистой и среднезернистой фракций и направляют, соответственно, на основную и вспомогательную магнитные сепарации.
Эффективность магнитной сепарации зависит не только от степени раскрытия рудных и нерудных прослоев, но и от степени однородности размера зерен в слое сепарируемого продукта. Известно [4], что максимальный эффект магнитной сепарации достигается при условии сепарации продукта с одинаковым размером зерен в монослое продукта.
Выделяя в предложенном способе потоки мелкозернистой фракции в классе крупности +0-7 мм и среднезернистой фракции руды, достигают сближения верхней и нижней границ крупности сепарируемого продукта, по сравнению с прототипом, в котором на основную магнитную сепарацию направляют мелкозернистую фракцию в классе крупности +0-10 мм, а на вспомогательную магнитную сепарацию направляют крупнозернистую фракцию с широким диапазоном крупности и с недостаточным раскрытием нерудных прослоев.
Исходя из приведенного выше, на основную и вспомогательную магнитную сепарацию в предложенном способе направляют потоки мелкозернистой и среднезернистой фракций, подготовленные для эффективной магнитной сепарации, что позволяет достичь увеличения показателя извлечения железа в магнитный продукт и качества продукта, и как следствие повысить эффективность обогащения гематитовых руд.
Выделением в предложенном способе с помощью грохочения после каждой стадии дробления не только мелкозернистой (см. прототип), но и среднезернистой фракций, достигают уменьшения общего количества руды, подлежащей в дальнейшем дроблению (наиболее энергозатратному процессу), что, соответственно, уменьшает по сравнению с прототипом энергозатраты на получение товарного продукта и способствует увеличению пропускной способности дробилок последующих стадий дробления.
При осуществлении основной магнитной сепарации с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов и объединении промежуточного продукта основной магнитной сепарации с магнитным продуктом вспомогательной магнитной сепарации, дальнейшим измельчением объединенного продукта с последующим грохочением и получением надрешетного продукта, который возвращают на измельчение, и подрешетного продукта, который направляют на обеспыливание, и дополнительной сухой магнитной сепарации обеспыленного продукта с получением магнитного и немагнитного продуктов, достигают повышения показателя извлечения железа в магнитный продукт и качества этого продукта.
При осуществлении основной магнитной сепарации с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов и объединении промежуточного продукта основной магнитной сепарации с магнитным продуктом вспомогательной магнитной сепарации, а также измельчении объединенного продукта с использованием воды с последующим обесшламливанием и дополнительной мокрой магнитной сепарацией обесшламленного продукта с получением магнитного и немагнитного продуктов достигается повышение показателя извлечения железа в магнитный продукт и качества этого продукта.
11
2
2
Основную, вспомогательную и дополнительную сухую магнитные сепарации осуществляют при величине работы осаждающих магнитных сил поля по высоте слоя продукта в пределах (0,3-3,0)·10 А/м. Отмеченные пределы величины работы осаждающих магнитных сил поля наиболее оптимизированы относительно крупности фракций, которые получают в предложенном способе обогащения, магнитной восприимчивости тела гематитовых руд и технологических параметров сепараторов барабанного типа с магнитной системой, выполненной из постоянных магнитов (это подтверждается результатами экспериментальных исследований, проведенных на магнитных сепараторах СМБ1 31,5/10-Н, СМБ1 59/14-Н и СМРС 22/50-Р производства научно-производственной фирмы „Продэкология"), что способствует проведению эффективной магнитной сепарации.
При осуществлении основной магнитной сепарации и дополнительной сухой магнитной сепарации в две стадии на вторую стадию подают промежуточный продукт, характеризующийся меньшей величиной магнитной восприимчивости. Из-за этого на этой стадии обеспечивают большую величину работы осаждающих магнитных сил поля по высоте слоя сепарируемого продукта. Применением такой двухстадийной магнитной сепарации достигают повышения показателя извлечения железа в магнитный продукт (это подтверждается результатами экспериментальных исследований, проведенных с использованием комплекса сухой магнитной сепарации КСМС 63-31,5/100-Н производства научно-производственной фирмы „Продэкология").
Предложенное изобретение иллюстрируется технологическими схемами.
На фиг.1 изображена технологическая схема способа обогащения гематитовых руд.
На фиг.2 изображена технологическая схема способа обогащения гематитовых руд с дополнительной сухой магнитной сепарацией.
На фиг.3 изображена технологическая схема способа обогащения гематитовых руд с дополнительной мокрой магнитной сепарацией.
На фиг.4 изображена технологическая схема способа обогащения гематитовых руд с основной магнитной сепарацией в две стадии.
На фиг.5 изображена технологическая схема способа обогащения гематитовых руд с дополнительной сухой магнитной сепарацией в две стадии.
Заявленный способ обогащения гематитовых руд осуществляют следующим образом.
Исходный материал - гематитовые руды направляют на первую стадию дробления (фиг.1), которую осуществляют на дробилке крупного дробления, вторую - на дробилке среднего дробления, третью - на дробилке мелкого дробления. Измельченную руду после каждой стадии дробления подвергают грохочению на двухситовых грохотах.
В результате грохочения, которое выполняют после каждой стадии дробления, выделяют три фракции: мелкозернистую (МЗФ), которую системами конвейеров объединяют в единый поток и направляют на основную магнитную сепарацию (ОМС); среднезернистую (СЗФ), которую системами конвейеров объединяют в единый поток и направляют на вспомогательную магнитную сепарацию (ВМС); крупнозернистую (КЗФ), которую направляют на последующую стадию дробления с грохочением, а после грохочения после третьей стадии дробления возвращают на дробление третьей стадии.
11
2
2
Вспомогательную магнитную сепарацию осуществляют на барабанном магнитном сепараторе, магнитная система которого обеспечивает выполнение магнитными осаждающими силами поля работы по высоте слоя сепарируемого продукта в пределах (0,3-3,0)·10 А/м, с выделением магнитного (МП) и немагнитного (НМП) продуктов, которые являются конечными, и промежуточного продукта (ПП), который направляют на дробление третьей стадии.
11
2
2
Основную магнитную сепарацию осуществляют на барабанном магнитном сепараторе, магнитная система которого обеспечивает выполнение магнитными осаждающими силами поля работы по высоте слоя сепарируемого продукта в пределах (0,3-3,0)·10 А/м, с выделением магнитного и немагнитного (конечных) продуктов.
Работу магнитных осаждающих сил поля по высоте слоя сепарируемого продукта подбирают индивидуально для каждой фракции.
Повышение извлечения железа в магнитный продукт обеспечивают подачей мелкозернистой фракции на основную магнитную сепарацию, которую осуществляют с использованием комплекса сухой магнитной сепарации в две стадии. На первой стадии магнитной сепарации выделяют магнитный, промежуточный и немагнитный продукты, причем промежуточный продукт направляют на вторую стадию магнитной сепарации, после которой получают магнитный и немагнитный (конечные) продукты.
При повышенном содержании в продуктах дробления гематитовых руд частиц с рудно-нерудными прослойками пониженной мощности, основную магнитную сепарацию осуществляют с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов (фиг.2), а промежуточный продукт основной магнитной сепарации объединяют с магнитным продуктом вспомогательной магнитной сепарации, измельчают до полного раскрытия рудных прослоев с последующим грохочением для получения надрешетного продукта, который возвращают на измельчение, и подрешетного продукта, который направляют на обеспыливание, и дополнительную сухую магнитную сепарацию (ДСМС) обеспыленного продукта с получением магнитного и немагнитного продуктов, или промежуточный продукт основной магнитной сепарации объединяют с магнитным продуктом вспомогательной магнитной сепарации, измельчают с использованием воды до полного раскрытия рудных прослоев (фиг.3) с последующим обесшламливанием и дополнительной мокрой магнитной сепарацией (ДММС) обесшламленного продукта для получения магнитного и немагнитного продуктов.
Если в состав гематитовых руд входят минералы с различной магнитной восприимчивостью, то основную магнитную сепарацию проводят в две стадии (фиг.4) с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов на первой стадии, и промежуточный продукт направляют на вторую стадию основной магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, при этом работа осаждающих магнитных сил поля по высоте слоя сепарируемого продукта на второй стадии магнитной сепарации больше, чем на первой.
При повышенном содержании в продуктах дробления гематитовых руд зерен с рудно-нерудными прослойками пониженной мощности, и если при этом в состав гематитовых руд входят минералы с широким диапазоном магнитной восприимчивости, то основную магнитную сепарацию осуществляют с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов (фиг.5), а промежуточный продукт основной магнитной сепарации объединяют с магнитным продуктом вспомогательной магнитной сепарации, измельчают до полного раскрытия рудных прослоев с последующим грохочением для получения надрешетного продукта, который возвращают на измельчение, и подрешетного продукта, который направляют на обеспыливание, и дополнительную сухую магнитную сепарацию обеспыленного продукта, а дополнительную сухую магнитную сепарацию проводят в две стадии с выделением магнитного, промежуточного и немагнитного продуктов на первой стадии и промежуточный продукт направляют на вторую стадию дополнительной магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, при этом работа осаждающих магнитных сил поля по высоте слоя сепарируемого продукта на второй стадии магнитной сепарации больше, чем на первой.
Пример 1. Исходный материал - гематитовые руды класса крупности +0-350 мм, с влажностью 4-6% - подают с помощью автосамосвалов в бункер-накопитель, из которого руды подаются с помощью ленточного питателя производительностью 150 т/ч на колосниковый грохот с размером отверстий 350 мм, с помощью которого осуществляют предварительное грохочение гематитовых руд и получают надрешетный продукт - негабаритную фракцию, которую выводят из процесса обогащения, и подрешетный продукт.
Полученный в процессе предварительного грохочения подрешетный продукт направляют на трехстадийное дробление с грохочением.
Первую стадию дробления (фиг.1) осуществляют на щековой дробилке ЩДС 6×9, вторую - на конусной дробилке КМД-1750, третью - на конусной дробилке КМД-1200. Измельченную руду после каждой стадии дробления подвергают грохочению на двухситовых грохотах ГИТ32Н (с размером отверстий верхнего сита 15×15 мм и нижнего сита 7×7 мм).
После грохочения, которое выполняют после каждой стадии дробления, выделяют три фракции: мелкозернистую, которую системами конвейеров объединяют в единый поток и направляют на основную магнитную сепарацию; среднезернистую, которую системами конвейеров объединяют в единый поток и направляют на вспомогательную магнитную сепарацию; крупнозернистую, которую направляют на последующую стадию дробления с грохочением, а после третьей стадии дробления направляют на дробление третьей стадии.
11
2
2
Вспомогательную магнитную сепарацию осуществляют на барабанном магнитном сепараторе СМБ1 63/200-Н производства научно-производственной фирмы "Продэкология" [5], магнитная система которого обеспечивает выполнение магнитными осаждающими силами поля работы по высоте слоя сепарируемого продукта в пределах (0,3-3,0)·10 A/м, с выделением магнитного и немагнитного (конечных) продуктов, и промежуточного продукта, который направляют на дробление третьей стадии.
11
2
2
Основную магнитную сепарацию осуществляют на барабанных магнитных сепараторах СМБ1 63/150-Н производства научно-производственной фирмы "Продэкология" [5], магнитная система которых обеспечивает выполнение магнитными осаждающими силами поля работы по высоте слоя сепарируемого продукта в пределах (0,3-3,0)·10 А/м, с выделением магнитного и немагнитного (конечных) продуктов.
Работу магнитных осаждающих сил поля по высоте слоя сепарируемого продукта и режим работы сепараторов (частота оборотов рабочего органа, положение делительных перегородок) подбирают индивидуально для каждой фракции.
Пример 2. В способе по примеру 1 основную магнитную сепарацию осуществляют в две стадии с использованием комплексов сухой магнитной сепарации КСМС 63-31,5/100-Н производства научно-производственной фирмы "Продэкология" [5]. На первой стадии магнитной сепарации выделяют магнитный, промежуточный и немагнитный продукты, причем промежуточный продукт направляют на вторую стадию магнитной сепарации, после которой получают магнитный и немагнитный (конечные) продукты.
11
2
2
Магнитная система магнитных сепараторов, входящих в состав комплекса сухой магнитной сепарации КСМС 63-31,5/100-Н, обеспечивает выполнение магнитными осаждающими силами работы по высоте слоя сепарируемых продуктов в пределах (0,3-3,0)·10 А/м, с выделением магнитного и немагнитного (конечных) продуктов.
Реализация предложенного способа обогащения гематитовых руд позволяет значительно повысить эффективность процесса обогащения, то есть повысить качество магнитного продукта и показатель извлечения железа в магнитный продукт при уменьшении энергозатрат на дробление гематитовых руд. Кроме того, внедрение предложенного способа будет способствовать широкому использованию гематитовых кварцитов, которые до этого времени бессистемно складируются в отвал горнодобывающих предприятий, существенному увеличению минерально-сырьевой базы шахт и горнообогатительных комбинатов, уменьшению техногенного давления на окружающую среду, решению ряда социальных проблем горнодобывающих регионов.
Источники информации
1. Декларационный патент Украины на полезную модель №28315, МПК В03С 1/00, публ. 10.12.2007 г.
2. Пирогов Б.И., Поротов Г.С., Холошин И.В., Тарасенко В.Н. Технологическая минералогия железных руд // Л.: Наука, 1988, 304 с.
3. Гершойг Ю.Г. Вещественный состав и оценка обогатимости бедных железных руд // М.: Недра, 1968, 200 с.
4. Грамм В.А., Николаенко К.В., Федотов А.Г. Машинист магнитных сепараторов // М.: Недра, 1990, 108 с.
5. Интернет-сайт НПФ «Продэкология» http/www.prodecolog.com.ua.