СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ СЛАБОМАГНИТНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
METHOD OF ENRICHMENT OF WEAKLY MAGNETIC IRON ORES

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых, например, слабомагнитных железных руд различного состава.
Известен способ мокрого магнитного обогащения слабомагнитных тонковкрапленных железных руд, (патент РФ № 2123389, опубликовано 20.12.1998), включающий измельчение дробленой исходной руды, классификацию измельченного продукта в гидроциклонах, магнитную гидросепарацию измельченной руды, в которую добавляют сильномагнитные частицы, при этом в измельченной исходной руде поддерживают концентрацию сильномагнитных магнетитовых частиц, достаточную для флокуляции ими слабомагнитных частиц, при этом магнитную гидросепарацию осуществляют через щелевые магнитные системы с пересечением частицами магнитных силовых линий для подмагничивания слабомагнитных частиц руды.
Основные недостатки способа в низкой эффективности разделения руды из-за недостаточного намагничивания слабомагнитных частиц, вносимыми магнетитовыми частицами, а также необходимость внесения дополнительно этих магнетитовых частиц.
Известен способ обогащения железных руд сложного вещественного состава (патент РФ № 2432207, опубл. 27.10.2011), который включает измельчение исходного материала, его классификацию на тонкую и крупную фракции, измельчение крупной фракции, обесшламливание и магнитную сепарацию тонкой фракции с получением магнетитового концентрата и хвостов мокрой магнитной сепарации. Первоначально хвосты подвергают первичной гидравлической классификации в гидроциклонах с выделением крупных фракций песков и тонких фракций слива, затем тонкие фракции слива первичной гидравлической классификации подвергают вторичной гидравлической классификации в гидроциклонах в одну или несколько стадий с выделением тонких фракций слива и воды в хвосты, а крупные фракции сгущенных песков подвергают контрольной гидравлической классификации в одну или несколько стадий с направлением тонких фракций слива и воды в хвосты. Пески первичной и контрольной гидравлической классификации подвергают механической классификации на просеивающих поверхностях высокочастотных вибрационных грохотах в режиме виброкипения и сегрегации минеральных фракций по объемной плотности и крупности с повышением массовой доли железа общего в подрешетном продукте, при этом надрешетные продукты механической классификации песков первичной и контрольной гидравлической классификации направляют в хвосты, а подрешетные продукты объединяют, усредняют в режиме перемешивания и направляют на флотацию или подвергают разделению на винтовых сепараторах с получением гематитового концентрата и хвостов.
Основные недостатки способа в сравнительно низкой эффективности разделения особенно в случае обогащения мелковкрапленных материалов, разделяемые компоненты которых слабо различаются по плотности и по удельной магнитной восприимчивости.
Известен способ обогащения железных руд (патент РФ № 2500822, опубл. 10.12.2013), который включает дробление и измельчение рудного сырья, ее селективную флокуляцию, дешламацию и магнитную сепарацию песков дешламации с получением железорудного концентрата, при измельчении рудного сырья его обрабатывают диспергатором, содержащим силикатные соли, расход которых составляет 0,2-0,6 кг на тонну измельченной руды , при этом в качестве силикатных солей используют 1,0-1,5% массовой доли соли тяжелых металлов в виде хрома, меди или цинка, а селективную флокуляцию частиц измельченной руды выполняют в жидкой среде дешламатора при pH 7,0-10,5, что позволяет обеспечить эффективное разделение минеральной составляющей железорудного сырья с получением высококачественного концентрата и отвальных хвостов обогащения.
Основные недостатки способа в сравнительно низкой эффективности разделения особенно в случае обогащения мелковкрапленных материалов, разделяемые компоненты которых слабо различаются по плотности и по удельной магнитной восприимчивости.
,
Известен способ получения магнетитового концентрата (патент РФ № 2535722, опубл. 20.12.2014) предусматривающий классификацию, доизмельчение, магнитную сепарацию и магнитную дешламацию с получением магнетитового концентрата и отвальных хвостов, перед доизмельчением рядового магнетитового концентрата осуществляют его предварительную подготовку путем уплотнения и дезактивации, магнитно-гравитационное концентрирование в восходящем потоке и электромагнитном поле с получением отвальных хвостов и чернового концентрата и классификацию чернового концентрата на крупный и тонкий продукты, при этом крупный продукт доизмельчают перед объединением с тонким с последующей дешламацией и магнитной сепарацией.
Основные недостатки способа в сравнительно низкой производительности процесса и эффективности разделения особенно в случае обогащения мелковкрапленных материалов, разделяемые компоненты которых слабо различаются по плотности и по удельной восприимчивости.
Известен способ обогащения железных руд (патент РФ № 2773491, опубл. 06.06.2022), принятый за прототип, в котором руду, измельчают, производят обработку пульпы катионным реагентом-собирателем Flotigam EDA при расходе от 100 до 300 г/т и депрессором, в качестве которого используют декстрин при расходе от 150 до 250 г/т, время обработки от 3 до 7 минут, затем пульпу аэрируют и подают под давлением по касательной относительно внутренних стенок корпуса гидроциклона, в котором осуществляют магнитно-гравитационное концентрирование и флотацию с получением железного концентрата и хвостов, при этом в питающем патрубке гидроциклона пульпу намагничивают постоянным магнитным полем с последовательно увеличивающейся от 0 до 0,1 Тл индукцией.
Основные недостатки способа в сравнительно низкой эффективности разделения особенно в случае обогащения мелковкрапленных материалов, разделяемые компоненты которых слабо различаются по плотности и по удельной магнитной восприимчивости.
Техническим результатом является повышение эффективности разделения слабомагнитных железных руд.
Технический результат достигается тем, что обработку пульпы производят катионным реагентом-собирателем Lilaflot, при расходе от 80 до 320 г/т и депрессором, в качестве которого используют крахмал при расходе от 130 до 270 г/т, затем пульпу аэрируют и подают под давлением в коротко-конусный гидроциклон, с изменяемым от 10º до 120º углом конусности, с получением слива, который направляют в отвал, и чернового железного концентрата, который направляют на концентрационный стол с рифлями, которые выполнены с возможностью изменения высоты из постоянных магнитов, с одновременным изменением индукции  от 0,1 Тл до 0,4 Тл,  при этом осуществляют постоянное регулирование расхода смывной воды на стол, через видеокамеру, которую устанавливают на кронштейне и соединяют через провода с контроллером и рабочей станцией, видеокамера непрерывно передает информацию на контролер, который производит  сравнение текущего значения цветности пульпы с заданным, и в случае изменения посылает сигнал на насос для увеличения или уменьшения расхода воды, а изменение высоты рифлей проводят при получении данных о крупности обогащаемого материала, от рабочей станции на контролер, который дает команду на увеличение или уменьшение высоты рифлей, на которых образуется слой из сильномагнитных минералов и намола шаров мельницы, при этом слой препятствует смыву наиболее мелких магнитных частиц в хвосты, в результате получают железный концентрат, который является конечным продуктом и хвосты, которые направляют в отвал.
Способ осуществляется следующим образом. Исходное сырье подвергают мокрому измельчению в шаровой мельницедо крупности от 0,5 до 1,5 мм, которое обеспечивает достаточно полное раскрытие сростков минералов. Полученную пульпу обрабатывают в контактном чане катионным реагентом-собирателем Lilaflot, при расходе от 80 до 320 г/т и депрессором, в качестве которого используют крахмал, при расходе от 130 до 270 г/т. После реагентной обработки пульпу аэрируют и под давлением подают через питающий патрубок в коротко-конусный гидроциклон, с углом конусности, изменяющимся от 10 до 120º с получением удельно-легких частиц слива и удельно-тяжелых песков. Удельно-легкие частиц слива, которые представляют собой немагнитные частицы пустой породы, за счет реагентной обработки, приобретают гидрофобные свойства, закрепляются на пузырьках воздуха, уменьшая плотность агрегатов «частицы пустой породы – воздух», направляются в отвал. Различия в плотностях магнитных и немагнитных частиц дополнительно способствует повышению эффективности процесса разделения. Удельно-тяжелые пески, являются магнитными частицами и образуют черновой железный концентрат и направляются на концентрационный стол.
На концентрационном столе осуществляется непрерывное регулирование расхода смывной воды. Для этого над концентрационным столом на кронштейне установлена видеокамера, которая соединена через провода с контроллером, а затем с рабочей станцией. Видеокамера непрерывно передает информацию на контролер, который производит  сравнение текущего значения цветности пульпы с заданным, и в случае изменения посылает сигнал на насос для увеличения или уменьшения расхода смывной воды для промывки. Рифли на концентрационном столе изготовлены из постоянных магнитов, а индукция на поверхности рифлей меняется в диапазоне от 0,1 до 0,4 Тл, за счет увеличения их высоты. Рифли соединены, через провода с контроллером, а затем с рабочей станцией.  Высота рифлей пропорциональна крупности обогащаемого материала и может регулироваться от загрузки, к загрузке. На рабочей станции задаются данные о крупности обогащаемого материала, далее информация передается на контролер, который дает команду на увеличение или уменьшение высоты рифлей, а соответственно происходит изменение диапазонов индукции. На магнитных рифлях образуется слой, состоящий из сильномагнитных минералов, таких как магнит, обычно присутствующий, в небольших количествах, в слабомагнитных железных рудах. Также к рифлям намагничивается и намол шаров мельницы. Наличие подобного, слоя дополнительно препятствует смыву наиболее мелких магнитных частиц в хвосты, что в свою очередь повышает извлечение в концентрат. В результате получают железный концентрат, который является конечным продуктом способа и хвосты, которые направляют в отвал.
Способ поясняется следующими примерами.
Обогащению подвергалась окисленная железная руда одного из месторождений Курской магнитной аномалии с содержанием железа общего – 42,28 % и железа магнитного – 1,56 %.
Руда подвергалась мокрому измельчению в шаровой мельнице до крупности – 1 мм. Полученная пульпа в контактном чане обрабатывалась катионным реагентом-собирателем Lilaflot, и реагентом депрессором – крахмалом, в течении 5 минут. После реагентной обработки пульпа аэрировалась и под давлением подавалась в цилиндроконический коротконусный гидроциклон. Угол конусности менялся от 120º - у цилиндрической части, до 10º - у песковой насадки.
Влияние расхода реагента собирателя на результаты обогащения показано в таблице 1.
Таблица 1 – влияние расхода реагента собирателя на результаты обогащения.
№ опыта
Расход собирателя, г/т
Выход концентрата, %
Содержание железа в концентрате, %
Извлечение железа в концентрат, %
1
70
47,4
63,17
72,75
2
80
52,9
66,82
85,88
3
200
57,1
69,18
95,97
4
320
58,2
68,13
96,34
5
330
61,4
64,11
95,64
Как видно таблицы 1, уменьшение расхода реагента собирателя меньше 80 г/т ведет к снижению содержания и извлечения железа в концентрат. Увеличение расхода собирателя выше 320 г/т также ведет к снижению содержания железа в концентрате, а незначительный рост извлечения не «компенсирует» снижение его качества.
Влияние расхода реагента депрессора на результаты обогащения показано в таблице 2.
Таблица 2 – влияние расхода реагента депрессора на результаты обогащения.
№ опыта
Расход депрессора, г/т
Выход концентрата, %
Содержание железа в концентрате, %
Извлечение железа в концентрат, %
1
100
62,9
61,76
94,38
2
130
58,1
66,89
94,42
3
200
56,8
69,11
95,37
4
270
55,9
69,12
93,87
5
290
53,7
69,12
90,18
Как видно из результатов таблицы 2, уменьшение расхода реагента депрессора ниже 130 г/т ведет к существенному снижению содержания железа в концентрате. Увеличение расхода депрессора больше 270 г/т ведет к снижению извлечения железа в концентрат практически без роста содержания железа в концентрате.
Влияние величины магнитной индукции на поверхностях рифлей стола на результаты обогащения показано в таблице 3.
Таблица 3 – влияние величины магнитной индукции на результаты обогащения
№
Индукция на верхней рифле, Тл
Индукция на нижней рифле, Тл
Выход концентрата, %
Содержание железа, %
Извлечение железа, %
1
0,08
0,3
46,7
65,02
73,77
2
0,1
0,35
51,3
66,54
82,93
3
0,1
0,4
57,1
69,08
95,83
4
0,12
0,4
58,73
65,11
92,90
5
0,15
0,5
59,82
63,18
91,82
Как видно из результатов таблицы 3, выход магнитной индукции за пределы диапазона от 0,1 до 0,4 Тл ведет к снижению технологических показателей обогащения.
Влияние углов конусности в гидроциклоне приведены в таблице 4
Таблица 4 – влияние углов конусности в гидроциклоне на результаты обогащения.
№
Угол конусности у пескового отверстия, º
Угол конусности у цилиндрической части, º
Выход концентрата, %
Содержание железа, %
Извлечение железа, %
1
8
110
46,1
64,13
71,83
2
10
110
51,3
66,54
82,93
3
10
120
57,6
69,17
96,80
4
10
125
55,95
65,82
89,47
5
15
130
53,88
64,34
84,22
Как видно из результатов таблицы 4 выход углов конусности за пределы от 10 до 120º ухудшает технологические показатели обогащения.
Способ может быть использовано при обогащении слабомагнитных железных руд, например окисленных железистых кварцитов с получением концентратов, пригодных для использования в металлургической промышленности, в том числе и для процессов прямого восстановления железа.