Анализ современного состояния техники и технологии обогащения железосодержащего сырья на ведущих обогатительных фабриках мира

курсовая работа

Магнетитовые руды

Наиболее широко распространенную группу магнетитовых руд осадочно-метаморфического происхождения составляют магнетитовые кварциты и сопутствующие им богатые руды Криворожского и Кременчугского железорудных бассейнов, Курской магнитной аномалии (КМА), Кольского полуострова (Оленегорское, Кривогорское и другие месторождения), Ангаро-Питского района (Восточная Сибирь), Дальнего Востока (Малый Хинган, Кимканское, Гаринское и др.). [7]

Для железистых кварцитов, содержащих 31-35 % железа, характерны слоистая текстура, повышенное содержание рудных (магнетит, гематит) минералов, пониженное содержание основных оксидов (СаО + MgO до 10 %), повышенное содержание кремнезема (SiO2 > 35 %), незначительное содержание серы и фосфора.

Главные рудные минералы железистых кварцитов - магнетит и в гораздо меньшей мере гематит. Нерудные минералы представлены преимущественно кварцем, силикатами, карбонатами (сидероплезитами, сидеритами, доломитом, анкеритом). Из минералов, содержащих вредные примеси Р и S, преимущественное значение имеют апатит, пирит и пирротин. Содержание их в неокисленных кварцитах обычно незначительно (0,02-0,11 %).

Железистые кварциты по прочностным свойствам относятся к крепким и весьма крепким. Для них характерны трудная дробимость, измельчаемость и высокая абразивность при дроблении и измельчении.

Грубослоистые, бедные по содержанию магнетита неокисленные кварциты требуют применения сухой магнитной сепарации (например, кварциты месторождения Большая Глееватка ЦГОКа). Тонкая и мелкая вкрапленности магнетита определяют необходимость применения большого числа (II-IV) стадий измельчения и магнитной сепарации для удаления породы из процесса по мере ее раскрытия и получения оптимального содержания железа в концентрате (рис.1). В каждой стадии руда подвергается измельчению до определенной крупности, классификации в спиральных классификаторах или гидроциклонах, пески которых возвращаются на доизмельчение, а слив направляется на магнитную сепарацию с предварительным обесшламливанием питания сепараторов или без него.

В первой стадии обогащения применяются обычно сепараторы с прямоточными ваннами типа 209-СЭ и ПБМ - 120/300 и во второй - с противоточными, в третьей, четвертой и пятой - с полупротивоточными. Напряженность магнитного поля во всех стадиях одинакова и находится в пределах 63,7-87,6 кА/м на поверхности барабана. [3]

Концентраты, получаемые из железистых кварцитов, характеризуются низкой основностью (0,07-0,09) и высоким кремниевым модулем.

Рис.1. Схема обогащения магнетитовых кварцитов Днепроского ГОКа

Основные запасы магнетитовых контактово-метасоматических (скарновых) руд сосредоточены на месторождениях Урала (Магнитогорское, Гороблагодатское и др.), Казахстана (Качарское, Сарбайское, Соколовское и др.), Восточной Сибири (Коршуновское, Абаканское и др.), Кольского полуострова (Ковдорское). Содержание железа в рудах колеблется от 28 до 58 %.

Основным рудным минералом является магнетит, в меньшем количестве встречается гематит. Нерудные минералы разнообразны. Весьма различна также сульфидная минерализация - пирит, пирротин, халькопирит, пентландит, сфалерит, галенит. Фосфор в рудах представлен обычно апатитом. По содержанию фосфора, цветных и редких металлов отдельные месторождения могут иметь промышленное значение. Размер зерен рудных минералов колеблется от сотых долей до нескольких миллиметров; содержание серы обычно составляет от 0,2 до 3,5 %, фосфора - от 0,02 до 0,42 %. По прочностным свойствам руды относятся к крепким, но хрупким с низкой абразивностью.

Вследствие особенностей вещественного состава и значительной пространственной изменчивости текстурно-структурных признаков руды этого типа обогащают с применением для извлечения железа сухой и мокрой магнитной или только мокрой магнитной сепарации после тщательного их усреднения перед подачей на обогатительную фабрику. В СНГ широкое применение получили многостадиальные комбинированные схемы сухой и мокрой магнитной сепарации.

Одностадиальные схемы мокрого магнитного обогащения применяются только при переработке крупно - и мелковкрапленных руд. Развитие одностадиальной схемы обогащения промпродуктов сухой сепарации идет обычно по пути включения в замкнутые циклы измельчения мокрой магнитной сепарации (например, на Гороблагодатской и Абагурской обогатительных фабриках), что дает повышение содержания железа в концентрате на 1-2 %. Двухстадиальные схемы мокрого магнитного обогащения промпродуктов сухой магнитной сепарации применяют при обогащении мелко- и тонковкрапленных руд.

Трехстадиальная схема мокрого магнитного обогащения промпродуктов сухой магнитной сепарации используется на Соколовско-Сарбайском ГОКе при переработке тонко - и весьма тонковкрапленных руд. Развитием этой схемы является четырехстадиальная схема обогащения с тремя стадиями измельчения. Магнитная сепарация осуществляется на барабанных сепараторах 168-СЭА и 209-СЭ. При одно - и двухстадиальных схемах обогащения сепарация осуществляется в прямоточных сепараторах, а при трех - и четырехстадиальных схемах сливы гидроциклонов поступают в полупрямоточные, а сливы мельниц - в противоточные сепараторы. Железные концентраты, получаемые из этих руд, имеют высокую основность и повышенное содержание фосфора (0,06-0,13 %). [3]

Комплексный характер руд и необходимость извлечения всех ценных компонентов предопределяют использование помимо магнитной сепарации гравитационные и флотационные методы обогащения (рис.2). Примером комплексного использования сырья является технология обогащения, применяемая при переработке скарновых руд Ковдорского месторождения (рис.3) и обеспечивающая получение железного, апатитового и бадделеитового концентратов методами магнитной сепарации, флотации и концентрации на столах.

Рис.2. Принципиальные схемы обогащения железных руд комплексного состава: I - флотационная; II - магнитно-флотационная; III - флотационно-магнитная; IV-магнитно-гравитационно-флотационная

Рис.3. Схема комплексного обогащения магнетитовых руд Ковдорского месторождения

Магматические магнетитовые и титаномагнетитовые руды сосредоточены на Урале (Качканарское, Кусинское и другие месторождения). Для них характерны вкрапленная текстура, пониженное содержание железа (в среднем 16-20 %), коэффициент основности исходной руды 0,65-1, большой кремниевый модуль (4-10). Они часто содержат ценные примеси - ванадий, циркон, платину, титан.

Основными рудными минералами являются гематит (мартит) и сульфиды. Ванадий обычно входит в виде изоморфной примеси в магнетит, реже - в титаномагнетит и силикаты. Для магнетита, титаномагнетита, ильменита характерны значительные разнообразия размеров и форм выделений. Титан на 50 % связан с силикатами, на 35 % - с титано - магнетитом, на 15 % - с ильменитом. Руды содержат незначительные примеси S и Р, средние содержания их не превышают 0,01 и 0,03 % соответственно. По прочностным свойствам руды менее крепкие, чем железистые кварциты.

Пространственная неоднородность вкрапленности предопределяет необходимость применения сухой магнитной сепарации, а ее средний размер - необходимость измельчения до 90 % класса - 0,074 мм. Технологические схемы мокрого магнитного обогащения руд отличаются большим разнообразием. Одностадиальные схемы обогащения применяют для легкообогатимых руд. Двухстадиальные схемы мокрого магнитного обогащения применяют, например, на Абагурской обогатительной фабрике при обогащении промпродуктов.

Для переработки мелко - и тонковкрапленных руд на Качканарском ГОКе внедрены трехстадиальные схемы измельчения с четырьмя стадиями мокрой сепарации (рис.4). Повышение стадиальности обогащения обеспечивает рост содержания железа в концентрате на 0,1-0,3 %. Магнитную сепарацию осуществляют на барабанных сепараторах типа 209-СЭ и др. Наиболее труднообогатимыми считаются дисперсно-вкрапленные верлиты и серпентинизированные разности первичных руд. В получаемых концентратах содержание железа составляет 62-63 %, основность - 0,5, кремниевый модуль-14.

При обогащении магнетитовых руд всех разновидностей основным процессом является магнитная сепарация в слабом поле. При этом основная масса руд перерабатывается на сепараторах типа ПБМ.

Одним из наиболее важных факторов, определяющих качество магнитных продуктов, является плотность питания магнитных сепараторов. Содержание твердого в питании сепараторов первых стадий обогащения должно составлять около 40 %, в конечной стадии - 30 %.

В последние годы проведен ряд исследований и промышленных испытаний операций подмагничивания исходного питания перед сухой и мокрой магнитной сепарацией в поле небольшой напряженности. Так, на Качканарском ГОКе подмагничивание слива стержневых мельниц в поле напряженностью 34-63 кА/м снизило на 0,4 % содержание железа в хвостах и увеличило его извлечение в магнитный продукт на 2 %. Это объясняется селективной флокуляцией тонких зерен магнетита, магнитная восприимчивость которых в 1,5-2 раза ниже восприимчивости флокул. Для подмагничивания использована литая магнитная система сепаратора ПБМ-60/150, установленная под желобом, по которому перемещается пульпа.

Дальнейшее повышение качества концентратов на фабриках с короткими схемами осуществляется путем увеличения числа стадий измельчения и обогатительных операций, на фабриках с развитыми технологическими схемами - путем включения сухой магнитной сепарации дробленой руды и доводки концентрата различными способами.

Рис.4. Схема обогащения комплексных титаномагнетитовых руд, содержащих ванадий и другие металлы (Качканарский ГОК)

Анализ концентратов магнитного обогащения ГОКов Кривбасcа показывает, что распределение железа по классам крупности неодинаково. Наиболее богата железом тонкозернистая фракция - 50 +20 мкм, крупные классы представлены сростками с различным соотношением рудных и породных минералов, тонкие фракции концентрата (-20 мкм) разубожены тончайшими породными зернами.

Для доводки концентратов в НИИ и на действующих фабриках испытаны глубокая дешламация сильно разбавленных намагниченных концентратов с последующим уплотнением песковой части на сепараторах ПБМ и возвратом немагнитного продукта сепаратора в дешламатор, разделение концентрата по крупности из грохота для тонкого грохочения и в гидроциклонах с доизмельчением и сепарацией выделяемых крупных классов, флотационно-магнитная доработка концентратов, а также доводка концентратов во вращающемся магнитном поле.

Глубокая дешламация повышает качество концентрата на 0,5 % и более, доводка концентрата с разделением по крупности в гидроциклонах - на 2-2,7, а флотационно - магнитная доработка - на 1,4-3 %. Схема обогащения магнетитовой руды Днепровского ГОКа с применением тонкого грохочения приведена на рис.1. При доводке концентратов из руд Кривбасса, КМА, Оленегорского и других месторождений во вращающемся магнитном поле установлена возможность получения магнитных продуктов с содержанием до 70,5-72 % железа и до 1,5-0,5 % диоксида кремния.

Применение обратной катионной флотации для доводки магнетитовых концентратов на фабриках "Ризерв Майнинг" и "Эмпайр" позволило повысить содержание железа в концентратах с 64-65 до 67-68 % и снизить содержание кремнезема в них с 8-9 до 5-6 %. [3]

Делись добром ;)