Способ получения коллективного концентрата из железистых кварцитов

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в горной и металлургической промышленности.

К настоящему времени большая часть месторождений богатых и легкообогатимых железистых кварцитов уже отработана, что вызывает необходимость вовлечения в переработку руд сложного вещественного состава. Это обстоятельство требует создания новых технологий, обеспечивающих высокую технико-экономическую эффективность получения железорудных концентратов.

Известен способ обогащения магнетитовой руды, включающей ее измельчение с последующим гравитационным разделением материала на тяжелый песковый и легкий сливной продукты, после чего легкий сливной продукт подвергают магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, при этом немагнитный продукт выводят из процесса и сбрасывают в отвал, а магнитный продукт направляют в питание мельницы. Тяжелый песковый продукт подвергают доизмельчению и последующей магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, при этом немагнитный продукт выводят из процесса и сбрасывают в отвал (Патент РФ №2307710, кл. В03В 7/00, опубл. 10.10.2007 г.).

Недостатком способа является то, что он не обеспечивает выделения коллективного концентрата в случае обогащения смешанных, магнетит-гематит-мартитовых руд, поскольку тяжелую фракцию гравитационного обогащения подвергают магнитной сепарации с получением магнитного продукта и немагнитной фракции, направляемой в отвал вместе со слабомагнитными минералами (гематитом, гетитом).

Известен способ извлечения гематита из хвостов магнитной сепарации железных руд сложного вещественного состава, включающий мокрое магнитное обогащение руды с получением магнетитового концентрата и хвостов, которые подвергают гидравлической классификации с выделением песков в хвосты, а слив направляют на вторичную гидравлическую классификацию в гидроциклоны с выделением слива в хвосты. Пески направляют на контрольную гидравлическую классификацию в гидроциклоны с последующим направлением слива в хвосты. Пески контрольной гидравлической классификации направляют на флотацию с получением гематитового концентрата (Патент РФ №2427430, кл. В03В 7/00, В03С 1/00, опубл. 27.08.2011 г.).

Недостатком известного способа обогащения хвостов магнитной сепарации железных руд сложного вещественного состава является низкая эффективность используемого процесса и получение гематитового концентрата с низкой массовой долей железа общего, которое составляет не более 52,2% вследствие низкой эффективности узла подготовки хвостов мокрой магнитной сепарации гидроциклонированием.

Известен способ обогащения железных руд, включающий измельчение исходного материала, его классификацию на тонкую и крупную фракцию, измельчение крупной фракции, обесшламливание и магнитную сепарацию тонкой фракции с получением концентрата и хвостов, причем измельченную крупную фракцию после обесшламливания объединяют с измельченным исходным материалом и направляют на классификацию (Патент РФ №2028832, кл. В03С 1/00, опубл. 20.02.1995).

Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса обогащения из-за потерь массовой доли железа со слабомагнитными минералами -гематита и мартита, направляемыми в хвосты мокрой магнитной сепарации.

По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к заявленному является способ получения коллективного концентрата из железистых кварцитов, осуществляемый по магнитно-гравитационной технологии на дробильно-обогатительной фабрике ОАО «Олкон», включающий двухстадиальное измельчение руды, гидравлическую классификацию с последующими раздельными операциями магнитного обогащения песков и слива, магнитную в несколько стадий сепарацию тонкозернистых фракций материала и гравитационное обогащение хвостов основной магнитной сепарации на отсадочных машинах (Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики, Москва, Недра, 1984 г., с.195).

К основным недостаткам известного способа получения коллективного магнетит-гематитового концентрата относятся: большая энергоемкость способа, связанная с переизмельчением крупных раскрытых зерен рудных минералов и многостадийностью обогащения на магнитных сепараторах, существование значительных (до 300%) циркуляционных нагрузок на основной процесс измельчения продуктов крупных фракций чернового концентрата, низкая эффективность процессов гидравлической классификации в гидроциклонах и гравитационного обогащения, обусловленные соответственно повышенным содержанием тонких классов в песковом продукте, направляемом на доизмельчение, а также высокими потерями тонких фракций гематита с хвостами отсадки.

Техническим результатом изобретения является повышение извлечения железосодержащих минералов за счет повышения эффективности схемы подготовки железистых кварцитов к обогащению для последующего получения дополнительной товарной продукции в виде магнетитового и гематитового железного концентратов кондиционного содержания.

Достигается это тем, что способ получения коллективного концентрата из железистых кварцитов, включающий измельчение исходной руды, гидравлическую классификацию измельченного продукта с выделением слива и песков, стадиальную магнитную сепарацию и гравитационное обогащение хвостов магнитной сепарации, отличающийся тем, что магнитную фракцию основной магнитной сепарации подвергают тонкой классификации, при этом надрешетный продукт классификации направляют на доизмельчение и перечистную магнитную сепарацию с возвратом магнитного продукта на классификацию, а подрешетный продукт дообогащают с выделением магнитной и немагнитной фракций, причем магнитную фракцию подвергают магнитно-гравитационному разделению с выделением магнетитового концентрата, а немагнитную фракцию объединяют с хвостами предыдущих стадий и направляют для разделения на винтовую и гидравлическую сепарации с получением гематитового концентрата и отвальных хвостов, причем хвосты магнитно-гравитационной сепарации подвергают дешламации с выделением слива в хвосты, а пески возвращают в операцию доизмельчения, кроме того, тяжелая фракция основной стадии винтовой сепарации направляется на перечистную винтовую сепарацию с выделением легкой фракции в хвосты и получением чернового гематитового концентрата, доводка которого осуществляется гидравлической сепарацией.

Новым в способе по отношению к прототипу является то, что магнитную фракцию основной магнитной сепарации подвергают тонкой классификации, при этом надрешетный продукт классификации направляют на доизмельчение и перечистную магнитную сепарацию с возвратом магнитного продукта на классификацию, а подрешетный продукт подвергают дообогащению с выделением магнитной и немагнитной фракций, причем магнитную фракцию подвергают магнитно-гравитационному разделению с выделением магнетитового концентрата, а немагнитную фракцию объединяют с хвостами предыдущих стадий и направляют для разделения на винтовую и гидравлическую сепарации с получением гематитового концентрата и отвальных хвостов, причем хвосты магнитно-гравитационной сепарации подвергают дешламации с выделением слива в хвосты, а пески возвращают в операцию доизмельчения, кроме того, тяжелая фракция основной стадии винтовой сепарации направляется на перечистную винтовую сепарацию с выделением легкой фракции в хвосты и получением чернового гематитового концентрата, доводка которого осуществляется гидравлической сепарацией.

Указанная совокупность признаков в технической патентной литературе не обнаружена. Следовательно, изобретение отвечает критерию «изобретательский уровень».

Изобретение - способ получения коллективного концентрата из железистых кварцитов иллюстрируется схемой.

Способ получения коллективного концентрата из железистых кварцитов осуществляется следующим образом.

Железистые кварциты, содержащие минеральные частицы магнетита и гематита, измельчают в стержневой мельнице, работающей в открытом цикле со спиральным классификатором с получением крупных фракций песков и тонких фракций слива.

Пески классификатора поступают на II стадию измельчения в шаровую мельницу. Разгрузка шаровой мельницы, объединяясь со сливом классификатора, подается на I стадию магнитной сепарации, где разделяется на два технологических потока: магнитное и гравитационное обогащение.

Как правило, каждая последующая стадия мокрой магнитной сепарации увеличивает не только массовую долю железа общего в стадиальном черновом концентрате, но и в стадиальных технологических хвостах.

В процессе стадиальной дезинтеграции железистых кварцитов в мельницах измельчения обеспечивают процесс раскрытия минеральных зерен за счет отделения рудных от нерудных минералов и рудных минералов с высокими магнитными свойствами - магнетита от рудных минералов со слабыми магнитными свойствами - гематита. За счет этого обеспечивают стадиальное увеличение количества свободных рудных зерен в подготовленном для дальнейшего обогащения материала.

Поскольку магнетит обладает высокой остаточной намагниченностью, а применение размагничивания и разбавления пульпы не оказывают существенного влияния на отделение сростков, получение качественного концентрата в I стадии основной магнитной сепарации возможно только при полном раскрытии сростков в последней стадии измельчения.

Черновой концентрат основной магнитной сепарации в виде железорудной пульпы с высокой плотностью подвергают механической классификации и разделяют по крупности на вибрационном высокочастотном грохоте с выделением тонких фракций железосодержащих минералов в подрешетный продукт. В результате механической вибрации черновому концентрату магнитной сепарации сообщают высокочастотные импульсы при высоком уровне ускорения вибрационных колебаний. При этом рудные железосодержащие минералы, обладающие большой объемной плотностью за счет процесса сегрегации, направляются к источнику вибрации - просеивающей поверхности. Крупные минеральные частицы, в основном сростки железосодержащих и нерудных минералов, обладающие меньшей величиной объемной плотности, концентрируются в верхних слоях потока пульпы, перемещающегося на просеивающих поверхностях грохота. Мелкие частицы, расположенные на его поверхности с высокой массовой долей железа общего и объемной плотностью, проникают через отверстия просеивающей поверхности в подрешетный продукт. Крупные минеральные частицы с низкой массовой долей железа общего и объемной плотностью за счет большого угла наклона просеивающей поверхности попадают в надрешетный продукт. Вибрационная классификация чернового концентрата магнитной сепарации увеличивает содержание общего железа в подрешетном продукте грохота и позволяет выделить надрешетный продукт с низкой массовой долей железа общего.

Питанием вибрационного грохота также является магнитный продукт II стадии магнитной сепарации, поступающий в виде циркулирующей нагрузки после его измельчения в шаровой мельнице.

Тонкие фракции подрешетного продукта, представленные раскрытыми зернами магнетита, гематита и породообразующих минералов, подвергаются в дальнейшем магнитной сепарации последней стадии, которая позволяет значительно увеличить содержание общего железа в выделяемый магнетитовый концентрат. Для последующей доводки концентрата до кондиционного содержания по общему железу его направляют на магнитно-гравитационную сепарацию. Применение этого высокоселективного метода связано с тем, что магнетитовый продукт, получаемый в последней стадии магнитной сепарации, состоит, в основном, из раскрытых зерен магнетита и незначительного количества сростков магнетита с породообразующими минералами, обладающими близкими физическими свойствами. Принцип магнитно-гравитационного разделения основан на воздействии на минеральную суспензию, содержащую сильномагнитные тонкоизмельченные частицы, однородным магнитным полем низкой напряженности (от 4 до 16 кА/м) и закрученным восходящим водным потоком (вертикальная составляющая скорости в пределах (0,8-2,0)·10^-2 м/с), приводящее к формированию псевдоожиженного ферромагнитного слоя, являющегося высокоэффективной разделительной средой, фильтрационные параметры которого зависят от соотношения магнитных и гидродинамических сил. Сильномагнитные частицы и богатые сростки под действием магнитного поля участвуют в процессе агрегирования, образуя вертикально вытянутые агрегаты, которые, имея низкое сопротивление движению, концентрируются в нижней части восходящего потока и выводятся из процесса разделения в виде магнитной фракции или магнетитового концентрата. Немагнитные частицы и сростки магнетита с породообразующими минералами не участвуют в агрегировании и двигаются в межагрегатных поровых каналах под действием восходящего водного потока в верхнюю часть сепарационного объема и выводятся в виде немагнитной фракции или слива. В отличие от обычной магнитной сепарации магнитно-гравитационное разделение позволяет управлять режимом агрегирования магнитных частиц путем подбора соответствующего соотношения значений напряженности магнитного поля и скорости восходящего водного потока, обеспечивая отделение частиц магнетита от сростков с требуемым содержанием сильномагнитного минерала. Данная особенность процесса разделения позволяет получать конечный магнетитовый продукт в виде железорудного концентрата постоянного качества. Слив магнитно-гравитационной сепарации представляет собой продукт с низким содержанием твердой фазы (в пределах 0,5-1,5%) и содержит, в основном, сростки магнетита с породообразующими минералами, требующими доизмельчения для раскрытия магнетита и его последующего извлечения. Поскольку содержание твердого в питании операции доизмельчения должно составлять 50-70%, то слив магнитно-гравитационной сепарации подвергают дешламации, обеспечивающей получение сгущенного продукта требуемой плотности и отвальных хвостов. В операции дешламации возможно применение магнитных дешламаторов, позволяющих более эффективно улавливать частицы магнетита микронных размеров, всегда присутствующие в магнетитсодержащих продуктах из-за высокой хрупкости данного минерала.

Крупные фракции надрешетного продукта грохота подвергают измельчению в следующей стадии шарового измельчения вместе с циркулирующей нагрузкой в виде песков магнитного дешламатора, выделенных в процессе разделения слива, полученного при переработке магнетитового продукта III стадии обогащения путем его доводки магнитно-гравитационной сепарацией с использованием магнитного поля пониженной напряженности.

Обесшламливание слива магнитно-гравитационного сепаратора производилось с использованием магнитного дешламатора, пески которого, в виде циркулирующей нагрузки, поступали в дальнейшем на доизмельчение в шаровую мельницу.

Комбинированное сочетание МГ-сепарации и тонкого грохочения позволило реализовать принцип стадиального вывода готового концентрата на основных стадиях технологического процесса за счет высокой эффективности этих операций при разделении узкоклассифицированных продуктов, каким является подрешетный продукт грохота.

Получаемые в процессе переработки железистых кварцитов немагнитные продукты всех стадий магнитной сепарации, а также слив дешламации объединяют и направляют в цикл гравитационного обогащения для извлечения гематита. Первоначально объединенный продукт разделяют в основной стадии винтовой сепарации, причем ее тяжелая фракция направляется на перечистную винтовую сепарацию с выделением легкой фракции в хвосты и получением чернового гематитового концентрата, дальнейшая доводка которого осуществляется с использованием псевдоожиженного слоя в гидравлическом сепараторе с наклонными пластинами.

Разделение минеральных частиц на винтовых сепараторах производят по существующему различию плотности между частицами гематита и породообразующими минералами (кварц, полевые шпаты, амфиболы и т.д.), что обеспечивает получение отвальных хвостов в каждой из стадий винтовой сепарации.

Основная винтовая сепарация обеспечивает выведение из дальнейшего обогащения отвальных хвостов с минимальным содержанием гематита, а перечистная операция увеличивает почти на 25% содержание массовой доли железа в черновом гематитовом концентрате, дообогащение которого осуществлялось в гидравлическом сепараторе, состоящем из отдельных секций с установленными в них наклонными пластинами. Обогащение тонкозернистого материала под действием восходящего потока воды происходит в отличие от известных конструкций промышленных сепараторов не в объеме пульпы по принципу равнопадаемости или гидравлической классификации, а внутри псевдоожижженного слоя по сегрегационному принципу разделения, благодаря расположению в нем пакета параллельных относительно друг другу пластин.

В результате реализации способа получения коллективного концентрата из железистых кварцитов снижаются потери рудных минералов технологии обогащения, повышается массовая доля железа в концентрате и снижаются потери железа в отвальных хвостах.

Пример выполнения способа.

На чертеже изображена схема и основные показатели процесса получения коллективного концентрата из железистых кварцитов Заимандровской группы месторождений.

Исходные железистые кварциты с массовой долей железа общего 27,5% подвергают измельчению в стержневой мельнице, обеспечивающей частичное раскрытие минералов и получение материала крупностью -2+0 мм. Разгрузку мельницы направляют на гидравлическую классификацию в спиральный классификатор с получением пескового и сливного продуктов. Песковый продукт после его доизмельчения в открытом цикле в шаровой мельнице и объединения со сливным продуктом подают в I стадию мокрой магнитной сепарации, где происходит отделение свободных зерен магнетита от породообразующих минералов и осуществляется вывод из процесса обогащения немагнитной фракции с массовой долей железа общего 12,3%. Магнитную фракцию I стадии магнитной сепарации с содержанием Fe_общ. 31,9% подвергают разделению на просеивающей поверхности высокочастотного вибрационного грохота. В результате механической классификации на просеивающей полиуретановой поверхности с размером ячеек 0,125 мм выделяют крупные классы надрешетного продукта и тонкие фракции подрешетного. Получение крупных фракций чернового магнетитового концентрата на просеивающей поверхности грохота осуществляют в режиме сегрегационного разделения частиц по объемному весу и крупности с увеличением до 45,2% массовой доли железа в подрешетном продукте и уменьшения ее содержания до 29,9% в надрешетном.

Питанием грохота также является магнитный продукт второй стадии магнитной сепарации, содержащий около 40% общего железа и поступающий в виде циркулирующей нагрузки после его доизмельчения и раскрытия сростков в шаровой мельнице.

Подрешетный продукт после его получения тонким грохочением подвергается в дальнейшем магнитной сепарации последней стадии, которая позволяет увеличить содержание железа общего более чем на 16% - с 45,2% до 61,4% при извлечении до 75,7% от исходной руды.

Крупные фракции надрешетного продукта вибрационного высокочастотного грохота доизмельчают в мельнице последней стадии шарового измельчения вместе с циркулирующей нагрузкой в виде песков магнитного дешламатора, выделенных в процессе переработки немагнитных классов магнитно-гравитационного разделения.

Последующая доводка чернового магнетитового концентрата III стадии магнитной сепарации осуществлялась его направлением на магнитно-гравитационную сепарацию, обеспечивающую получение кондиционного магнетитового концентрата, содержащего выше 66% Fe_общ.

Хвосты мокрой магнитной сепарации различных стадий магнитной сепарации железистых кварцитов, содержащие гематит, направляют на основную стадию винтовой сепарации с получением чернового гематитового концентрата и хвостов. Черновой гематитовый концентрат с массовой долей железа общего выше 34% подвергают дообогащению на второй стадии винтовой сепарации, позволяющей осуществить выделение продукта с содержанием около 59% Fe_общ.

Перечистка продукта II стадии винтовой сепарации производилась его направлением в гидравлический сепаратор, состоящий из секций с наклонно расположенными в них параллельными пластинами. Тяжелая фракция гидравлического сепаратора представляет собой конечный гематитовый концентрат, содержащий 65% железа общего при извлечении 15% от исходной руды. Массовая доля железа в общих хвостах составляет 4,9%, потери с которыми достигают 11,2% Fe_общ.

Гематитовый концентрат гравитационного обогащения объединялся с магнетитовым концентратом магнитной сепарации, в результате чего получен суммарный коллективный концентрат, содержащий 66,5% Fe_общ. при извлечении 88,7%.

Реализация способа получения коллективного концентрата из железистых кварцитов на примере группы месторождений Заимандровского района позволяет повысить эффективность как процесса мокрой магнитной сепарации за счет повышения технологических показателей получения магнетитового концентрата, так и гравитационной переработки общих хвостов магнитного обогащения путем дополнительного извлечения гематита.

1. Способ получения коллективного концентрата из железистых кварцитов, включающий измельчение исходной руды, ее гидравлическую классификацию с получением сливного и пескового продуктов, стадиальную магнитную сепарацию и гравитационное обогащение хвостов магнитной сепарации, отличающийся тем, что магнитную фракцию основной магнитной сепарации подвергают тонкой классификации, при этом надрешетный продукт классификации направляют на доизмельчение и перечистную магнитную сепарацию с возвратом магнитного продукта на классификацию, а подрешетный продукт подвергают дообогащению с выделением магнитной и немагнитной фракций, причем магнитную фракцию подвергают магнитно-гравитационному разделению с выделением магнетитового концентрата, а немагнитную фракцию объединяют с хвостами предыдущих стадий и направляют для разделения на винтовую и гидравлическую сепарации с получением гематитового концентрата и отвальных хвостов.

2. Способ получения коллективного концентрата из железистых кварцитов по п.1, отличающийся тем, что хвосты магнитно-гравитационной сепарации подвергают дешламации с выделением слива в хвосты, а пески возвращают в операцию доизмельчения.

3. Способ получения коллективного концентрата из железистых кварцитов по п.1, отличающийся тем, что тяжелая фракция основной стадии винтовой сепарации направляется на перечистную винтовую сепарацию с выделением легкой фракции в хвосты и получением чернового гематитового концентрата, доводка которого осуществляется гидравлической сепарацией.